MicroRNA介导IUGR仔猪免疫功能损伤的分子生物学机理研究

Intrauterine growth retardation (IUGR) is considered a major problem in human medicine and animal production. IUGR places the newborn infant at considerable risk for increased mortality and morbidity; the latter includes poor physical growth, permanent maldevelopment, and increased susceptibility to infection, however, neither the effects of IUGR on the immune system nor the molecular mechanisms underlying these effects in neonates have been elucidated in neonatal pigs. By using the newborn piglet as IUGR animal model, we will investigate the effects of IUGR on the immune function of lymphocyte of neonatal pigs and the expression of Notch\NF-κB\IκB\FoxP1 in the thymus and intestine. In addition, the differential expression profile of microRNA (miRNA) will be determined in the thymus and intestine of normal birth weight (NBW) and IUGR piglets using a LNA-based microarray assay. The miRNA array results will be confirmed for differential expression of miRNA using RT-PCR. Moreover, the target genes associated with immune, cell signaling, apoptosis and transcription factor will be identified using comparative bioinformatics analysis. Finally, in order to understand the underlying molecular mechanisms of immune deficiency in neonatal IUGR piglets, we will determine the effects of target miRNA on immune function of lymphocyte and expression of Notch\NF-κB\IκB\FoxP1 in lymphocyte in vitro using small RNA interference (siRNA).

胎儿宫内发育迟缓（IUGR）现象在多胎动物和人类中普遍存在，是造成围产期动物高死亡率的主要原因之一，并严重影响动物出生后的生长发育，关于IUGR新生动物免疫功能损伤的深层次分子生物学机理尚未见报道。本项目以新生仔猪作为IUGR动物模型，探讨IUGR对仔猪淋巴细胞免疫功能及免疫信号通路Notch\NF-κB\IκB\FoxP1表达的影响，并采用microRNA(miRNA)表达谱芯片，分析正常仔猪和IUGR仔猪miRNA表达谱的差异，找出表达水平显著改变的miRNA，并通过实时定量PCR进行验证；利用生物信息学方法进行分析，确定表达差异且调控免疫细胞生长发育及免疫信号通路的目标miRNA及其靶基因。最后，通过体外细胞培养和基因干扰技术，探讨目标miRNA对淋巴细胞免疫功能及Notch\NF-κB\IκB\FoxP1信号通路的影响，从而阐述miRNA介导IUGR猪免疫功能损伤的分子生物学机理。

胎儿宫内发育迟缓（IUGR）现象在多胎动物和人类中普遍存在，是造成围产期动物高死亡率的主要原因之一，并严重影响动物出生后的生长发育，关于IUGR新生动物免疫功能损伤的深层次分子生物学机理尚未见报道。本研究探讨IUGR对仔猪淋巴细胞免疫功能及免疫信号通路Hsp70\Notch\NF-κB表达的影响及其分子生物学机制，阐述Hsp70在IUGR仔猪免疫功能中的作用。同时，采用microRNA(miRNA)表达谱芯片，分析正常仔猪和IUGR仔猪miRNA表达谱的差异，阐述miRNA介导IUGR猪免疫功能损伤的分子生物学机理。.结果表明，IUGR可导致仔猪免疫功能受到损伤，其表现为外周血T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖降低，血液及肠道中细胞因子的含量下降。另外，IUGR可诱导新生仔猪肠道黏膜Hsp70基因和蛋白的表达。一方面，过表达的Hsp70可能损伤NF-κB信号通路，从而降低肠道免疫细胞分泌细胞因子的功能；另一方面，过表达的Hsp70可促进FoxO3a表达升高，而高水平的FoxO3a可促进肠上皮细胞凋亡，从而损伤肠道黏膜免疫功能和肠道消化吸收功能。.在0日龄时，NBW和IUGR仔猪肠道中只有76个miRNA表达差异，但在21 日龄时，只检测到3个表达差异的miRNA，提示miRNA在IUGR仔猪早期中发挥重要作用，而到了后期对IUGR仔猪的影响十分小。但令人惊讶地是，NBW或IUGR在0日龄和21日龄时存在很多miRNA表达差异，提示miRNA在仔猪肠道的发育中起到十分关键的。.IUGR新生仔猪小肠Notch信号通路基因表达量升高，回肠中TLR4基因表达量显著降低，提示其肠道TLR4/NF-κB信号通路可能受到抑制。IUGR新生仔猪小肠内有21个miRNA表达量高于NBW仔猪，22个miRNA表达量低于NBW仔猪，且在回肠，IUGR新生仔猪Jagged1蛋白表达量上升、miR-19a-3p和miR-19b表达量上升、miR-181b表达量下降，这些都提示IUGR新生仔猪肠道黏膜免疫功能受损可能与miRNA参与信号通路关键因子的调节有关。