二恶英免疫毒理效应的分子作用靶点及机理研究

Immune system is one of the major targets of dioxins, in which dioxins affect cellular functions by activation of aryl hydrocarbon receptor (AhR) and AhR-dependent signaling pathway to regulate the transcription and expression of its downstream responsive genes. However, several key questions still need to be answered, the difference in responsiveness (eg. genes expression level) of the major types of immune cells to dioxin, the types of the action (eg. direct or indirect effects that from the cross-talking between immune cells) and the molecular mechanisms on how dioxin differentially act on various immune cells. Therefore, the aim of this study is to find the major target immune cells, target genes and signaling pathways involved in the biological and toxic effects of immune system when exposed to dioxins. Both of cell and animal models will be employed to verify the possible target genes based on genomic studies. The AHR knockout animal models will be used in the mechanism studies to reveal if the observed effects are AhR-dependent.

免疫系统是二恶英毒理作用的主要靶器官之一，二恶英可以影响多种免疫细胞的基因表达水平从而造成免疫细胞以及免疫系统的功能异常。但目前仍有三个关键问题亟待解决，即各种免疫细胞对二恶英的敏感度、二恶英对免疫细胞的主要作用方式（直接还是间接）以及分子作用靶点。本项目拟从动物、细胞以及分子水平展开研究，通过对细胞敏感度及二恶英作用方式的研究确立主要靶细胞；通过对靶细胞基因表达谱的研究明确靶基因，并在细胞及免疫功能动物模型中加以验证。在解答上述关键问题的基础上，还将进一步阐明其中的信号传导机制。本项目的特色之处在于通过特殊的实验设计，解决了研究免疫细胞相互作用的模型问题，在毒理效应和机制的研究中结合了对免疫系统整体的影响及对某类免疫细胞个体的影响。期望本项研究能够丰富对二恶英导致免疫功能异常的分子基础及作用机制的认识，并对后续的免疫毒理研究提供有益的借鉴。

免疫系统稳态的维持是生物体各项生命活动正常进行的重要基础，而免疫系统是二恶英毒理作用的主要靶器官之一，二恶英可以影响多种免疫细胞的基因表达水平从而造成免疫细胞以及免疫系统的功能异常。本项目以小鼠为动物模型，系统的研究了二恶英对多种免疫细胞分化及功能的影响，明确了二恶英影响免疫系统的靶细胞，并使用转录组学技术探索了毒理作用的靶基因及分子作用机理。本研究中，我们使用低剂量长期暴露的条件研究二恶英对小鼠免疫功能的影响，发现TCDD可使小鼠血液中促炎细胞因子含量有所降低，抗炎细胞因子有所升高；使用传统的免疫毒理研究手段流式细胞术，发现TCDD长期暴露后脾脏T淋巴细胞分化情况有所变化，其中辅助性T细胞Th1，Th2的比例显著降低，脾脏CD19+B淋巴细胞的比例显著升高，而其分泌免疫球蛋白的能力则有所降低；同时使用转录组学测序和生物信息学分析，在小鼠脾脏B淋巴细胞中发现了一系列表达水平被TCDD显著影响的基因，并通过通路分析表明了芳香烃受体AhR信号通路在其中的作用。为进一步探索AhR信号通路在TCDD影响免疫细胞过程中的作用，我们分离了AhR基因敲除小鼠的脾脏T淋巴细胞与野生型小鼠进行对比，初步证实了小鼠的T淋巴细胞分化水平与AhR信号通路的相关性。.项目整体进展顺利，实现了预期研究目标。截至2016年12月共发表相关SCI论文5篇，其中1篇发表在环境与健康领域权威学术期刊Environmental Health Perspectives上，影响因子为8.443；相关成果在环境科学及神经生物学国际学术会议上进行了2次分会墙报报告。有4名参与项目的博士研究生毕业，1名参与项目的博士后人员出站。项目负责人于2013年获第10届国际PTS会“青年科学家奖”，2014年获得中科院百人计划终期评估优秀，2015年获得“国家杰出青年科学基金”资助。