猪β-防御素特异性调控免疫靶细胞的筛选及调控机制研究

This project is planned to screening out sensitive target cells to porcine β-defensins immunomodulation function from antigen-presenting cells which has been as a bridge to connect the innate and acquired immunity on the basis of related research in the field and the promoting maturation function of porcine β-defensins to antigen-presenting cells will be studied. The project will also study the effects of toll like receptors (TLRs) on the promoting antigen-presenting cell maturation of porcine β-defensins through inhibition or activation of TLRs and TLRs downstream signaling pathways. Furthermore, the molecular mechanism of porcine β-defensins promoting the antigen-presenting cell maturation will be investigated by inhibiting the MAPK signaling pathway and NF-κB signaling pathway. These studied will provide a new insight into understanding the function of porcine β-defensins in the innate immunity and acquired immune, and was useful to enhance the animal ability to resist infection, improve the animal health and ensure the safety of poultry products.

本项目拟在国内外相关领域的研究基础之上，以介导先天免疫和获得性免疫的桥梁-抗原递呈细胞为研究对象，筛选出对猪β-防御素免疫调控功能敏感的靶细胞，研究猪β-防御素对靶细胞的促成熟作用；通过抑制或激活TLRs及TLRs下游信号通路的重要元件，研究TLRs在猪β-防御素诱导抗原递呈细胞成熟的影响，探讨TLRs在猪β-防御素促进抗原递呈细胞成熟过程中的作用；进一步通过抑制MAPK信号通路及NF-κB信号通路重要信号转导分子，探讨猪β-防御素促进抗原递呈细胞成熟的可能分子机制，为更好理解β-防御素在猪先天免疫及获得性免疫中的功能提供研究基础，对增强动物抗感染能力、改善动物健康水平，确保畜禽产品的安全性具有重要意义。

作为先天免疫的重要效应分子，宿主防御肽（HDPs）能够通过直接的杀菌作用以及激发免疫反应来阻止机体发生感染、避免不可控感染的发生，建立机体先天免疫和获得性免疫间的桥梁。抗原递呈细胞既是哺乳动物机体先天免疫的一部分，又是获得性免疫的启动者；它们可作为宿主防御肽的重要免疫靶细胞，介导HDPs发挥先天免疫和后继的获得性免疫反应。本研究在国内外相关领域的研究基础之上，以抗原递呈细胞为研究对象，筛选出对猪β防御素2（porcine β –defensin 2, pBD2）免疫调控功能敏感的巨噬细胞为靶细胞，研究了pBD2降低炎症反应的功能和相关机制、TLRs信号通路衔接蛋白在pBD2促进抗原递呈细胞成熟中发挥的作用以及下游信号转导通路。研究结果表明，5mg/mL和10mg/mL的pBD2能显著增加八种抗原递呈细胞表面共刺激分子CD80、CD86、CD40表达水平；进一步的研究揭示pBD2能够增强巨噬细胞、小肠上皮细胞表面归巢受体、炎症因子以及MHC-II 类分子表达水平。12.5μg/mL的pBD2可通过调节动物的免疫功能、改善肠组织的结构和功能来实现其对肠道屏障的保护作用。体外试验进一步验证了pBD2对炎症因子释放的抑制作用以及对肠上皮通透性和跨上皮电阻等的保护功能，并初步揭示了pBD2对肠免疫屏障和机械屏障的保护作用可能是通过对NF-κB信号通路和紧密连接蛋白的调节作用实现的。本研究进一步以构建并筛选MyD88和Trif基因的RNA干扰载体为基础，研究了TLRs信号通路两种重要衔接蛋白MyD88和Trif在pBD2促进巨噬细胞成熟中发挥的作用。研究结果揭示沉默MyD88基因的表达使5mg/mL pBD2诱导增加的MHC-II 类分子、表面归巢受体、细胞因子表达水平以及炎性介质分泌水平显著降低；对pBD2促进抗原递呈细胞成熟的TLRs下游信号转导通路的研究结果揭示，pBD2很可能通过促进ERK1/2、AKT等蛋白的磷酸化，从而激活TLR4-MyD88-ERK1/2 MAPK和TLR4-MyD88- AKT-NF-κB信号通路来促进巨噬细胞的成熟以及抗原递呈功能的发挥。项目研究为更好理解pBD促进抗原递呈细胞成熟的可能分子机制以及在先天免疫及获得性免疫中的功能提供研究基础，对增强动物抗感染能力和保证畜禽产品安全具有重要意义。