基于IFN-τ调控的BoLA-I调节奶牛子宫内膜细胞免疫的分子通路及机制研究

BoLA-I take major contribution to maternal immune response to the semiallogenic fetus.Embryo trophoblastic cells(ETC) only express nonclassic BoLA-I in normal pregnant cows,and immunological rejection would occur if express classic BoLA-I.The major immunocell is natural killer(NK) cell.IFN-τ secreted from ETC,has the common function of IFN-I,and is the signal molecule.However,the receptor of IFN-τ is in uterine epithelial cells.IFN-τ may regulate the expression of BoLA-I in uterine epithelial cells, but its biological contribution is still unknown. With RNA interference, monoclonal antibody，immunohistochemistry，ELISA，RT-PCR and NK cytoimmunity competent detection,this research assays the expressing condition of classic BoLA-A and nonclassic MICB in uterine epithelial cells regulated by IFN-τ, monitors the effect of their differential expression on cytoimmunity competence in endometrium of dairy cow, and further to interpret the regulating path and mechanism of NK cell competence by BoLA-I mediated with IFN-τ, and elucidate the molecular mechanism of maternal immune response to fetus. The research will contribute reliable theory and technological evidences for the internal environment regulation of dairy cow in the stage of nidation.

BoLA-I在牛妊娠免疫过程中起决定作用。牛在正常妊娠的早、中期胎盘滋养层细胞（ETC）只表达非典型性BoLA-I，如果表达典型性BoLA-I则会引起母体对胚胎的免疫排斥。参与妊娠免疫排斥的主要是子宫内膜NK细胞。IFN-τ由ETC分泌，具有I型干扰素的一般功能，是反刍动物妊娠的标示因子，但其受体却在子宫上皮细胞。IFN-τ可能调控子宫上皮细胞BoLA-I的表达，但其BoLA-I差异表达的生物作用尚不清楚。本项目采用RNAi、单克隆抗体、免疫组化、ELISA、定量PCR、NK细胞免疫活性测定等技术检测IFN-τ调控奶牛子宫上皮细胞表达典型性BoLA-A和非典型性MICB的状况，并研究其对NK细胞免疫活性的调节作用，以期阐明在IFN-τ调控下的BoLA-I调节子宫内膜细胞免疫的分子通路和机制，诠释奶牛妊娠免疫的分子机理，为畜牧兽医生产实际构建着床期容受态子宫内环境奠定理论依据和技术基础。

BoLA-I在牛妊娠免疫过程中起决定作用，先前的研究已经证实，由胚胎滋养层产生的IFN-τ能够作用于子宫上皮细胞，并且使得上皮细胞BoLA-I表达显著上升，那么，对于早期怀孕期间复杂的激素调节环境下，BoLA-I的表达是否也受到相应影响？并且对于IFN-τ亦或者BoLA-I在早期怀孕中的表达到底如何影响着子宫局部免疫环境从而影响胚胎着床过程？一系列问题我们不得而知。.本项目建立在实验室成熟的原代奶牛子宫内膜上皮细胞平台上，运用不同浓度的IFN-τ以及孕酮、雌二醇等怀孕期间关键生殖激素干预，同时采用二氯化钴构建缺氧模型，尽可能模拟早期怀孕子宫环境用以探讨早期怀孕中IFN-τ对子宫内膜差异表达的BoLA-I分子通路及其免疫机制研究。并且探讨了IFN-τ对小鼠早期怀孕模型胚胎数目影响以及子宫损伤模型保护作用机制。.结论：1）早期怀孕期间主要生殖激素孕酮和雌二醇联合IFN-τ共同调节着BoLA-I 分子在子宫上皮细胞的表达，同时IFN-τ调控着一系列关键基因的表达，如GM-CSF，MUC1，S100A11，OPN和cyclinG1。推测着IFN-τ等可能调控着庞大的基因网络共同参与子宫局部免疫调节，相关基因表达网络有待进一步探讨。2）原代子宫内膜细胞在体外培养的时间以及传代次数有限，严重制约着体外模型研究，本实验室通过导入hTERT基因成功构建奶牛子宫上皮细胞系，并且得到鉴定，为后续研究提供更好地平台。3）在小鼠体内体外模型发现，IFN-τ能够对子宫损伤具有一定的保护作用，这也就提示着在在早期子宫局部免疫“抑制”情况下，IFN-τ可能通过发挥着潜在抗炎保护作用从而创造更加“安全”的着床环境，利于胚胎成功着床。随后也证实IFN-τ可以通过激活JAK-STAT信号通路影响小鼠子宫MHC-I的表达而减少胚胎流失率。本项目进一步阐明反刍动物早期妊娠IFN-τ对子宫免疫调节机制，具有显著的科学理论价值，为从分子水平研究选配选育技术、提高动物受孕率奠定了理论基础，在动物生产领域具有较为广阔的应用前景。