关键词:
强直性脊柱炎
表观遗传
N6-甲基腺苷
糖酵解
程序性细胞死亡蛋白1
摘要:
研究目的
强直性脊柱炎(Ankylosing spondylitis,AS)是一种以T细胞免疫功能异常为特征的慢性炎症性自身免疫性疾病,不仅具有较高的患病率和致畸致残率,而且需要终身治疗,导致患者生命质量下降的同时,也给社会带来了巨大的经济负担。因此,AS已经成为了一个重大的公共卫生问题。尽管AS的遗传学关联已被揭示,但导致其发生与发展的分子机制仍然有待进一步探究。因此,深入探究影响AS发病及疾病进展的分子机制具有极其重要的临床价值与公共卫生学意义。葡萄糖代谢是向细胞提供能量的重要代谢途径,糖酵解作为葡萄糖代谢的主要途径之一,对调控T细胞命运至关重要,糖酵解反应异常可能导致T细胞功能改变,从而造成对自身免疫耐受的丧失。然而,关于AS患者T细胞的糖酵解活性是否发生改变,目前国内外尚未有研究报道。程序性细胞死亡蛋白1(Programmed cell death protein 1,PD-1)是属于CD28/B7受体超家族的共抑制分子,于T细胞、B细胞、髓细胞、自然杀伤细胞和胸腺细胞中广泛表达,在免疫耐受的维持、炎症反应的抑制以及葡萄糖稳态的调控中均发挥关键作用,已被发现与多种自身免疫性疾病的发病及疾病进展密切关联。表观遗传修饰是影响PD-1基因表达以及糖代谢稳态的重要机制,其中N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是m RNA中最普遍的内部修饰之一,通过影响转录本剪接、稳定性、翻译效率、衰变以及RNA-蛋白质相互作用来调节靶基因的表达,从而参与细胞分化、发育和代谢等各种细胞途径和过程。本研究旨在研究m6A甲基化修饰PD-1调控T细胞糖酵解和炎症反应,从而参与AS发病的分子机制,以期为AS的临床治疗和预后评估提供基础资料。
研究方法
(1)第一阶段:探究PD-1、m6A甲基化酶、糖酵解和炎症相关指标在AS患者和健康对照外周血中的表达水平,分析其与AS临床特征的关联性和对AS的诊断价值
首先,进行病例对照研究,对50例AS患者和50例健康对照(年龄、性别、体质指数均与病例组匹配)进行问卷调查和外周血标本的采集,开展实时-荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,RT-q PCR)和酶联免疫吸附实验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA),检测两组人群T细胞中PD-1、m6A甲基化酶以及糖酵解过程的关键限速酶和关键调控因子的m RNA水平,检测两组人群血浆中关键促炎细胞因子(白介素(interleukin,IL)-17A,IL-23,肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α)的表达水平,分析这些指标之间的相关性以及它们与AS临床特征(年龄、病程、功能指数、疾病活动度等)的关联性,评估PD-1基因和m6A甲基化酶的表达水平对AS的诊断价值。
(2)第二阶段:探究沉默和过表达PD-1对T细胞糖酵解和炎症水平的调控作用
复苏并培养Jurkat细胞(一种常用的人源性T淋巴细胞系),采用PD-1过表达慢病毒(lentivirus,Lv)、PD-1小干扰RNA(small interference RNA,si RNA)和相应的阴性对照(negative control,NC)分别转染Jurkat细胞,检测沉默和过表达PD-1处理对Jurkat细胞中PD-1 m RNA和蛋白表达、糖酵解相关指标(葡萄糖消耗、乳酸产生以及ATP水平、细胞外酸化率、糖酵解相关基因的表达)和促炎细胞因子分泌的影响,探讨PD-1对T细胞糖酵解和炎症水平的调控作用。
(3)第三阶段:探究甲基化转移酶样-3(methyltransferase-like 3,METTL3)介导PD-1基因m6A甲基化修饰调控T细胞糖酵解和炎症的具体机制
通过生物信息学分析预测PD-1基因的m6A甲基化修饰情况,培养Jurkat细胞,采用Lv-METTL3、si-METTL3和相应的NC分别转染Jurkat细胞,检测沉默和过表达METTL3处理对Jurkat细胞中METTL3和PD-1 m RNA和蛋白表达、细胞外酸化率、促炎细胞因子分泌、m6A修饰的总体水平、PD-1基因的m6A修饰水平、PD-1基因m RNA稳定性、以及METTL3与PD-1基因相互作用的影响,探讨METTL3介导PD-1基因m6A甲基化修饰调控T细胞糖酵解和炎症的具体机制。
研究结果
(1)第一阶段:病例对照研究中一共招募了50例AS患者以及50例健康对照,患者组的平均年龄为35.00±8.07(岁),平均BMI值为24.35±3.52(kg/m2),男性占比76.0%,对照组的平均年龄为35.04±8.