LncRNA-ABCA对牛肺泡巨噬细胞抗结核分枝杆菌感染的调控作用研究

Bovine primitive alveolar macrophages (BAM) infected by mycobacterium tuberculosis vaccine BCG were carried out RNA-Seq. Based on GO analysis，KEGG analysis and target prediction，we speculate that LncRNA-ABCA targeting ABCA gene expression cause change of free cholesterol content within the cell membrane of BAM and promote inflammation responses after BCG infection. Therefore, we propose to solve problems are: After BCG infection BAM, whether LncRNA-ABCA expression changes lead to changes in cholesterol levels in the membrane of BAM? How does LncRNA-ABCA target ABCA gene in this progress? How is the relationship between the cholesterol level in the membrane and inflammatory responses of BAM mediated by TLR pathway? Whether LncRNA-ABCA regulate the macrophage apoptosis and autophage indirectly? This study will provide a new understanding regulating mechanism of LncRNAs in immune metabolism of macrophages response to mycobacterium tuberculosis infection, which will be a new perspective of the diagnosis and treatment of tuberculosis.

我们前期对BCG感染牛肺泡巨噬细胞（BAM）进行了RNA-Seq分析，结果显示BCG感染BAM激发了强烈的炎性反应。通过GO分析、KEGG分析、靶基因预测，推测BCG感染BAM后，LncRNA-ABCA靶向作用于ABCA基因亚家族成员，引起巨噬细胞内游离胆固醇含量改变，进而促进炎性反应。为此，本课题拟解决的问题是：BCG感染BAM后，LncRNA-ABCA表达的变化，是否导致BAM膜内胆固醇含量的变化，LncRNA-ABCA是否通过靶向作用ABCA基因亚家族成员从而介导了这一过程？受LncRNA-ABCA调控的巨噬细胞内胆固醇水平与TLR信号介导的炎性反应间的互作机制？LncRNA-ABCA对巨噬细胞凋亡及自噬是否具有间接调控作用？本研究结果将为LncRNA在结核分枝杆菌感染巨噬细胞的免疫代谢调控机制研究方面增添新的认识，有可能为结核病的诊治提供新的思路。

牛结核病是由牛结核分枝杆菌引起的慢性致死性人兽共患传染病，大约有10%的人结核病是由牛结核分枝杆菌感染引起的。因此，控制牛结核无疑是降低甚至免除人类感染牛结核风险的最佳措施。肺泡巨噬细胞因其在抗结核分枝杆菌感染中发挥着重要作用而广受关注。免疫代谢的改变对免疫细胞功能的发挥具有重要的意义。本项目在前期RNA-Seq的基础上，对胆固醇转运蛋白ABCA基因亚家族成员、酰基辅酶A胆固醇酰基转移酶1（ACAT1）及LncRNA-ABCA进行验证，分别通过激活LXR-ABCA1/ABCG1，过表达ACAT1，干扰或抑制ACAT1，研究了BCG感染巨噬细胞后胆固醇水平变化及炎性反应、细胞凋亡、细胞自噬的发生，并结合体内实验结果，揭示胆固醇水平在结核分枝杆菌与宿主互作中的调控作用及分子机制，有可能为结核病的诊治提供新的思路。.通过本项目实施，取得了以下研究结果：对LncRNA-ABCA、ABC转运蛋白家族成员及胆固醇酯化酶ACAT1检测结果表明，BCG感染巨噬细胞初期，ABC转运蛋白家族成员及ACAT1表达下调，使巨噬细胞内胆固醇水平上升，促进了BCG在细胞内的生存；激活LXR-ABCA1/ABCG1通路经MyD88途径抑制了BCG感染巨噬细胞引起的炎性反应，并抑制BCG诱导的巨噬细胞凋亡及细胞自噬；ACAT1抑制了BCG感染巨噬细胞后胆固醇水平的上升；ACAT1促进了BCG感染巨噬细胞后的炎性反应，此过程依赖TLR/MyD88途径；ACAT1通过外源性途径和内源性途径促进了BCG诱导的巨噬细胞凋亡；抑制ACAT1抑制了巨噬细胞内钙离子及ROS的释放，从而缓解了BCG诱导的巨噬细胞凋亡；ACAT1经PI3K/AKT/mTOR通路抑制了BCG诱导的巨噬细胞自噬；ACAT1对BCG感染引起小鼠肺组织炎性反应具有抑制作用，NLRP3炎性小体参与调控；ACAT1通过外源性和内源性途径抑制了BCG感染引起的小鼠肺组织细胞凋亡；ACAT1对BCG感染引起的肺组织细胞自噬具有抑制作用，从而促进了BCG在肺组织中的增殖。