PGE2诱导的超甲基化MDSC在DCD肾脏IRI中的保护作用及分子机制研究

Myeloid suppressor cells (MDSCs) are the hotspots and frontiers of immunological tolerance and cancer research, and are rarely reported in ischemia reperfusion. Our previous study showed that renal IRI reduced the methylation level of whole genome, gene promoter showed different methylation patterns. MDSCs cultured in vitro treated with methyltransferase inhibitor losed the suppression of the immune response function, overexpression DNMT3A significantly increased suppressing function, and the content of PGE2 in the micro environment had obvious relationship with the methylation level of MDSCs. Therefore, we put forward the hypothesis that PGE2 induced hypermethylation state of MDSCs plays an important protective role in IRI during renal transplantation with donation after cardiac death (DCD). This study intends to use the mouse IRI and DCD renal transplantation models, genomics, metabonomics, living cell tracer technology, flow cytometry and other modern molecular biology technology and related cell biology experiments in vitro, clarify the function of PGE2 in MDSCs epigenetic modifications and the molecular mechanism of the phenotype and function change of induced-MDSCs. It will provide new therapeutic targets and experimental basis of MDSCs for the prevention and treatment of IRI in renal transplantation.

髓源性抑制细胞（MDSCs）是免疫耐受、肿瘤研究的热点和前沿，但在肾脏IRI中鲜有报道。本课题组前期研究显示：小鼠肾IRI减低了全基因组的甲基化水平，基因启动子表现出不同的甲基化模式，体外培养的MDSCs经地西他滨处理后失去了抑制免疫应答的功能，过表达DNMT3A后MDSCs的抑制功能明显提升，而微环境中PGE2含量与MDSCs甲基化水平显著相关。故提出科学假说：PGE2诱导的超甲基化状态MDSCs在心脏死亡后获取（DCD）肾脏移植的IRI过程中发挥重要保护作用。本研究利用小鼠肾IRI及DCD肾移植模型、基因组学、代谢组学、活细胞示踪技术、流式细胞分析等现代分子生物学技术以及相关体外细胞生物学实验，阐明PGE2在MDSCs表观遗传学修饰中的作用，解析诱导的超甲基化MDSCs表型转化和功能改变的分子机制，为MDSCs在肾移植IRI的防治提供新的治疗靶点及实验依据。

髓源性抑制细胞（MDSCs）是免疫耐受、肿瘤研究的热点和前沿，但在肾脏IRI中鲜有报道。本课题组前期研究显示：小鼠肾IRI减低了全基因组的甲基化水平，基因启动子表现出不同的甲基化模式，体外培养的MDSCs经地西他滨处理后失去了抑制免疫应答的功能，过表达DNMT3A后MDSCs的抑制功能明显提升，而微环境中PGE2含量与MDSCs甲基化水平显著相关。现阶段研究中，我们采用PGE2体外诱导小鼠骨髓细胞分化至MDSCs，并证实了MDSCs抑制功能以及多种基因启动子区甲基化模式的改变。本项目采用体外PGE2诱导的MDSCs回输至小鼠肾脏IRI模型，发现MDSCs减轻了肾脏损害程度，降低了体内炎性细胞因子水平和脾脏内T细胞的活化,减少了肾脏CD45+细胞浸润，其中M1型巨噬细胞浸润显著减少。基于公共数据库分析，我们发现PDK4在肾脏IRI后表达升高，差异基因富集于MAPK信号通路。对IRI肾脏和输注MDSCs小鼠肾脏进行转录组测序，结果提示差异基因主要富集在代谢相关信号通路。其中，PDK4在输注MDSCs后转录降低，下调基因主要与MAPK信号有关。我们使用原代小鼠肾小管上皮细胞过表达PDK4，进行缺氧/复氧使用，验证了MDSCs可以通过PDK4-MAPK通路发挥保护作用。对转录组测序结果继续进行GSEA分析。结果显示，与三羧酸循环、氧化磷酸化、核糖体构成以及内质网高尔基体功能相关的多种酶、蛋白质表达在MDSCs输注组正向富集。本项目通过体外、体内实验研究了PGE2在MDSCs诱导中对基因启动子甲基化的调控作用，并探索了MDSCs可能通过下调PDK4,降低MAPK信号通路活化，并调节肾脏细胞代谢发挥对小鼠肾脏IRI的保护作用。