Steap家族在肠视网膜轴巨噬细胞中的调控机制研究

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目的:通过构建肠黏膜免疫紊乱的肠-视网膜神经损伤模型,明确肠黏膜免疫紊乱引起的视网膜损伤表型,以及Microglia/Macrophage在免疫-神经损伤中的作用,并进一步研究Steaps对Microglia/Macrophage功能的影响,从而揭示Steaps调控的Microglia/Macrophage在肠-视网膜损伤中的免疫调节机制,为肠脑轴相关疾病的免疫机制探索提供参考。
  方法:构建DSS诱导的肠-视网膜损伤小鼠模型,通过ERG检测视网膜功能变化,免疫荧光染色检测视网膜结构损伤情况。利用流式细胞术和免疫荧光染色明确视网膜浸润免疫细胞的数量和定位。特异性抗体干预实验,验证CD4+T细胞对视网膜的神经损伤,以及Microglia细胞对视网膜免疫损伤的调节作用。体外通过BV2细胞系,研究Steap4对Microglia细胞功能的影响,同时构建Steap4-/-小鼠,进一步确认Steap4之于Microglia/Macrophage的调节作用,以及对视网膜功能的影响。
  结果:1)我们成功构建了DSS诱导的肠黏膜免疫紊乱小鼠模型。ERG检测显示,肠黏膜免疫紊乱小鼠视网膜ERG a、b波振幅都出现了不同程度的下调,振荡电位也显著降低,且b波出现明显的反应延迟。2)HE结果发现,模型小鼠视网膜内核层明显变薄,细胞排列较为松散,但与对照组相比,外核层并无显著变化。3)免疫荧光染色结果可知,DSS诱导的肠黏膜免疫紊乱小鼠视网膜双极细胞严重受损,出现明显的胞体丢失和纤维断裂,双极细胞两端连接RGC和感光细胞的突触也出现连接异常;此外还有节细胞凋亡增加,神经纤维紊乱增多。4)肠黏膜免疫紊乱小鼠视网膜外核层变化不大,截止到第50天,仅出现了外节的异常伸长。5)眼底血管成像显示喂食DSS到50天,并未有视网膜血管的渗漏和病理性增生。6)流式细胞术和免疫荧光染色分析,肠黏膜免疫紊乱诱发视网膜小胶质细胞增殖活化水平提高,并伴有外周巨噬细胞的浸润。7)实时荧光定量PCR显示,肠黏膜免疫紊乱小鼠视网膜促炎性细胞因子Tnfa、Il1b、Ifng和Il17a和趋化因子Cxcl9、Cxcl10、Cxcl11及趋化因子受体Cxcr3基因表达水平均显著升高。8)流式细胞术和免疫荧光染色结果发现肠黏膜免疫紊乱小鼠视网膜CD4+T细胞异常浸润,并主要分布为视网膜内层;CD4特异性抗体干预,能够显著降低外源性CD4+T细胞靶向视网膜,改善视网膜免疫微环境,缓解视网膜神经损伤。9)浸润的CD4+T细胞表面表达趋化因子受体CXCR3;CXCR3抗体干预,可一定程度上减少外源T细胞靶向视网膜的趋化作用,从而缓解肠黏膜免疫紊乱小鼠视网膜的功能损伤。10)通过视网膜铺片的血管荧光染色,我们发现肠黏膜免疫紊乱小鼠三层视网膜血管都高表达MAdCAM-1,并伴有CD4+T细胞的跨血管内皮细胞转运。11)实时荧光定量PCR和免疫荧光染色揭示,外源性浸润的CD4+T细胞具有肠源性,超过六成的细胞表达α4β7。12)玻璃体注射,干预MAdCAM-1后,肠源性CD4+T细胞不能通过α4β7-MAdCAM-1途径浸润视网膜,视网膜免疫环境大大改善,视网膜功能显著提高。13)Steap家族蛋白在结肠和视网膜内都有着较高和稳定的表达。然而,在DSS诱导的肠黏膜免疫紊乱小鼠模型中,两组织均高表达Steap4基因,其中结肠中Steap4表达于增殖活化的巨噬细胞中,视网膜中Steap4表达于受损伤的内层神经元。14)体外细胞实验结果显示,细胞因子TNFa、IFNg、和IL17a均能够刺激BV2细胞高表达Steap4基因。而Steap4基因高表达伴随着BV2细胞增殖活化能力的加强。15)敲低Steap4基因,BV2细胞的增殖活化相关基因的表达水平则明显降低。16)4.5月龄时Steap4-/-小鼠视网膜ERG明显改变,a、b波振幅均显著下调。17)实时荧光定量PCR发现,Steap4-/-小鼠视网膜免疫微环境改变,细胞因子Il1b、Ifng表达水平增加,Microglia/Macrophage细胞增殖活化相关基因表达水平也显著增加。
  结论:通过构建的DSS诱导的肠-视网膜损伤模型,我们明确了肠黏膜免疫紊乱可引起视网膜内层神经元的损伤,继而造成视网膜视觉功能的改变。肠黏膜免疫紊乱导致视网膜内Microglia增殖活化,诱发视网膜免疫微环境改变,以及外周巨噬细胞、CD4+T细胞的浸润,损伤视网膜内层神经元,下调视网膜功能。在此过程中,Steap4可能参与了Microglia增殖活化功能的调节与神经元的损伤。
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