IUGR猪树突状细胞的表观遗传修饰特征及姜黄素的调控研究

Intrauterine growth retardation (IUGR) is considered a major problem in animal production and human medicine. IUGR leads to immune deficiency and is associated with autoimmune disease, intestinal infection, hypersensitive response, and so on, which severely affects animal and human health. We will investigate the effects of IUGR on the function of dendritic cell and the expression of related genes and signal pathway; Genome-wide DNA methylation,histone modification and microRNA expression profile are determined by deep sequencing in IUGR dendritic cell during differentiation and maturation, and then the role of epigenetic factors in regulating dendritic cell differentiation, maturation, function, and immune respone are revealed. In order to determine the key related genes and epigenetic factors, the information of DNA methylation, Histone modification, microRNA expression profile, NF-κB and PI3K/Akt signal pathway will be analysed, and then their network diagram will be built. In addition, we will explore the effects of curcumin on the function of dendritic cell and its epigenomic mechanisms in IUGR piglets. The results may contribute to the better understanding of the mechanisms of immune deficence in IUGR and are very important for postnatal regulation of the development of IUGR piglets.

胎儿宫内发育迟缓（IUGR）现象在多胎动物和人类中普遍存在，可导致早期免疫功能损伤，成年后易出现多种自身免疫疾病、肠道感染、过敏反应等，严重影响动物和人类的健康。本项目探讨IUGR对仔猪树突状细胞功能及其相关基因和信号通路的影响；以表观遗传组学为体系，利用高通量测序，获取IUGR猪树突状细胞不同分化成熟阶段的全基因组DNA甲基化谱、组蛋白修饰谱、microRNA表达谱的数据，深入寻找和分析调控树突状细胞分化成熟、功能特征和应答功能差异表观修饰位点，整合DNA甲基化信息、组蛋白乙酰化、microRNA表达差异、NF-κB和PI3K/Akt信号通路相关基因，在分子和细胞水平揭示其相互关系，构建整合网络图，确定关键基因和表观因子；探讨姜黄素对IUGR仔猪树突状细胞功能的影响及其表观遗传学机理。本项目对阐述IUGR免疫功能损伤的机理及对出生后IUGR仔猪生长发育的调控具有十分重要的学术研究价值。

研究IUGR动物早期的生长发育规律及机体免疫状态，对后期采取营养调控的手段来实现IUGR的调控十分必要。前期的研究表明，IUGR机体的免疫机能会受损。姜黄素是一种天然植物提取物，具有促生长、提高抵抗力和增强免疫机能的广泛作用。然而，有关姜黄素在IUGR上的应用，尤其是有关对免疫机能的作用机理尚不清楚。本项目通过研究0、7、21日龄IUGR仔猪生长发育状况及肠道免疫屏障和树突状细胞的功能，为在细胞生物学上的研究奠定了基础。在此基础上，本项目研究了IUGR对新生仔猪树突状细胞的表型、功能的影响。初步揭示了，IUGR会造成新生仔猪树突状细胞的功能减弱，表面分子CD11c表达升高等。并且，这种作用还可能与IUGR引起树突状细胞IκBα、NF-κB、PI3K/Akt2信号通路mRNA和蛋白表达的上调作用有关。此外，IUGR还会引起断奶仔猪生长和器官发育受阻，引起血液和肠道炎症细胞水平上升，造成肠道形态表观和微观受损，导致肠道黏膜屏障损伤和功能减弱。进一步研究发现，姜黄素能够有效地缓解IUGR造成的断奶仔猪肠道损伤，能够提高生长性能和降低血液以及肠道炎症细胞因子的分泌水平，保障IUGR断奶仔猪肠道功能得到显著的恢复。通过细胞学检测，我们发现姜黄素能够影响IUGR树突状细胞的生长、形态和表面分子的表达，对于提高IUGR树突状细胞的功能具有重要的作用。通过生物信息学分析，我们发现姜黄素对IUGR树突状细胞microRNA差异化表达具有一定的调节作用。我们从差异化表达的microRNA注释靶基因中选择了炎症相关信号通路，验证了姜黄素能够显著下调IUGR树突状细胞IκBα、NF-κB、PI3K/Akt2信号通路mRNA和蛋白的表达水平，我们还探讨了姜黄素对m6A RNA甲基化修饰的影响，结果表明姜黄素对IUGR树突状细胞m6A RNA甲基化基因mRNA也具有一定的调节作用，并且显著提高了IUGR树突状细胞m6A水平。以上结果表明，IUGR对仔猪出生后的不同阶段生长发育、机体免疫力和树突状细胞功能均会造成不利影响，而姜黄素则能有效的缓解IUGR引起的负面作用。该项目研究了IUGR对不同日龄断奶仔猪肠道树突状细胞功能的负面作用，阐述了姜黄素对IUGR断奶仔猪肠道功能和树突状细胞调控的表观遗传学机理，为IUGR仔猪免疫调控新技术提供理论依据。