DNA甲基化在低剂量三氯乙烯诱导Th1/Th2/Th17/Treg平衡失衡导致自身免疫性疾病中的作用

Trichloroethylene (TCE) is one of the most critical occupational and environmental pollutants in China, however, the mechanisms of autoimmune diseases induced by long-term, low-dose exposure to TCE remain unclear. Imbalance of Th1/Th2/Th17/Treg is one of the principal reasons for a variety of autoimmune diseases. DNA methylation has decisive effects on T cells differentiation and the balance in subsets of T helper cells through regulating the expression of many key factors. We found that DNA methylation might be the key point in the process of T cell dysfunction induced by low doses of TCE. In this project, the human naïve T helper cells will be taken as the research subject, and, with the help of high-throughput DNA chips and mRNA expression microarray screening, critical methylation sites and related sensitive genes in the process of Th1/Th2/Th17/Treg imbalance induced by low doses of TCE will be screened and validated. And the results will need to be further validated in animal experiments. Finally, the results from in vitro and animal experiments will be consolidated and explored in the occupational exposure population. From multi-levels, the mechanism of the role of DNA methylation in T cells abnormal differentiation and imbalance of subsets caused by TCE will be explored, in order to provide a new theoretical basis for the prevention and treatment of autoimmune diseases.

三氯乙烯（TCE）作为我国常见的职业和环境污染物之一，其低剂量长期暴露导致自身免疫性疾病的机制还不明确。Th1/Th2/Th17/Treg平衡失调是多种自身免疫性疾病发生的重要原因，DNA甲基化通过调控多种关键细胞因子的表达对初始T细胞的分化和亚群平衡起决定作用，我们前期发现低剂量TCE诱导人T细胞功能异常过程中，DNA甲基化可能是关键靶点。因此，本研究拟以人初始T辅助淋巴细胞为研究对象，应用高通量DNA芯片和mRNA表达谱芯片，筛查并验证低剂量TCE致Th1/Th2/Th17/Treg平衡失调中关键的甲基化位点和参与的敏感基因。并且将得到的结果在动物实验中进行进一步的验证。最后，综合体外细胞实验和动物研究的结果，进一步应用于职业接触人群。从多层次系统阐明DNA甲基化在低剂量TCE引起T细胞亚群失衡导致自身免疫反应中的作用机制，为相关免疫性疾病的预防和治疗提供新的理论依据。

三氯乙烯（Trichloroethylene，TCE）是土壤和地下水中分布最广泛的污染物之一。阐明TCE暴露导致自身免疫性疾病和超敏反应的相关机制，有助于寻找生物标记物，为相关免疫性疾病的防治提供新靶点。本课题采用流行病学方法和现代细胞分子生物学技术以及表观基因组学分析技术，研究TCE暴露后与T细胞功能的关系，以DNA甲基化修饰和氧化应激为切入点，探讨TCE诱导T细胞功能异常的机制。经过三年的努力工作，已完成计划书的研究任务，达到研究目标，发表SCI 论著3篇。主要成果包括以下几个方面：(1) 通过开展病例-对照研究发现TCE暴露增加了CD4+T细胞的比例，改变了血清中细胞因子谱，其中细胞因子IL-10可能成为一个诊断的标记物，而IL-6可能成为一个暴露的生物标记物。将人群样本通过mRNA芯片分析发现两条与TCE暴露密切相关的通路被活化：Th17细胞分化信号通路和IL-17信号通路，阐明TCE诱导免疫性疾病的发生可能与激活CD4+T细胞和改变亚群的分布有关。(2) 采用DNA甲基化芯片进一步研究分子机制时发现TCE处理后引起了DNA整体甲基化水平的下调,在验证免疫相关的基因时，共获得4个DNA甲基化下调和表达上调的基因，包括：RORC、MMP-9、CCR9、HLA-DRA，当在人群中验证时发现免疫相关DNA甲基化的改变在人群中改变不明显。推断改变TCE改变CD4+T细胞功能可能有其他的机制参与。另外HLA-A、HLA-C、HLA-E、HLA-F、HLA-DRB1和HLA-DRB5这6个基因的mRNA变化不明显，但基因的甲基化变化非常显著,其中HLA-DRB可以作为一个TCE暴露的生物标记物。(3) 氧化应激在TCE引起T淋巴细胞功能异常中的作用 TCE通过ROS的产生增加了NF-kappaB和MAPK的磷酸化，激活了这两条信号通路，并且诱导IL2和IFN-表达增加。 (4) TCE代谢产物三氯乙醛（CH）能够激活naïve CD4+CD45RA+T细胞，但并不是通过能够诱导ROS的产生，而是与naïve CD4+CD45RA+T膜蛋白氨基形成席夫碱复合物后直接激活信号通路NF-κB和 p38MAPK，从而促进了CD4+T细胞的活化。这些机制的阐明为下一步的预防和治疗提供了理论参考。