基于硒蛋白调控中性粒细胞外捕网形成探讨鸡缺硒性动脉炎的发生机制

Dietary selenium (Se) deficiency could cause inflammation of chicken artery, neutrophil dysfunction, and lower selenoproteins expression. Studies have shown that neutrophil extracellular traps (NETs) involved in non-infectious inflammation. In order to explore which selenoproteins and how these selenoproteins regulate the NETs formation, and the effects of NETs in Se deficiency-induced arteritis, we establish the models of chicken Se-deficient arteritis and the neutrophil selenoprotein/interprotein knockdown, and detect the peripheral blood neutrophils proteome and transcriptome, NETs formation and the key signal molecules in signal transduction pathway, the identification of selenoprotein/interprotein, and arterial histopathological, the number of NETs, inflammatory factors by the methods of omics, qRT-PCR, immune coprecipitation, confocal laser, western blot and RNAi. According to these results, we will elucidate the selenoprotein/interprotein and the signal transduction pathways that regulated the formation of NETs, clarify that selenoproteins participate in Se deficiency-induced arteritis by regulating the formation of NETs. This study would provide theoretical basis for prevention and treatment of Se-deficient arteritis, and provide reference for comparative medicine.

日粮硒缺乏可引起鸡动脉组织炎症和中性粒细胞功能障碍，同时伴有硒蛋白表达降低，研究表明中性粒细胞外捕网(Neutrophil extracellular traps, NETs)参与非感染性炎症的发生，为探讨何种硒蛋白如何调控NETs的形成及NETs在缺硒性动脉炎发生中的作用，本课题在建立鸡缺硒动脉炎模型及中性粒细胞硒蛋白/互作蛋白敲低模型的基础上，应用组学技术、实时定量PCR、免疫共沉淀、激光共聚焦、免疫印迹、RNAi等技术，检测外周血中性粒细胞蛋白组、转录组、NETs形成及信号转导通路关键信号分子、硒蛋白/互作蛋白的鉴定，以及动脉组织病理学、NETs数量、炎症因子等，筛选出与NETs形成密切相关的硒蛋白/互作蛋白，阐明硒蛋白调控NETs形成的信号转导通路，明确硒蛋白通过调控NETs形成参与缺硒性动脉炎的发生，为防治缺硒性动脉炎提供理论依据，为比较医学提供借鉴。

本试验在建立鸡缺硒性动脉炎模型和体外细胞模型的基础上，筛选出特异性硒蛋白、确认其靶蛋白，检测相关信号通路分子表达等，从硒蛋白角度明确了中性粒细胞外捕网（NETs）参与鸡缺硒性动脉炎的发生机制。具体结果如下：（1）缺硒组肉鸡血浆中硒含量显著降低，组织病理学观察发现缺硒可导致肉鸡动脉发生炎症损伤。（2）缺硒组肉鸡主动脉组织中的179个蛋白表达上调，173个蛋白表达下调。差异表达蛋白主要参与氧化还原途径、能量代谢途径、心肌收缩途径及过氧化物酶体增殖物激活受体途径。（3）缺硒组肉鸡外周血中性粒细胞NETs形成增加，说明缺硒可募集发炎的主动脉周围的中性粒细胞，促进了肉鸡主动脉及外周血中性粒细胞释放NETs。（4）缺硒降低了肉鸡动脉组织硒蛋白的表达，硒蛋白S（SelS）在鸡缺硒性动脉炎性损伤中发挥重要作用。（5）SelS表达降低可诱导ROS依赖性NETs形成，抑制肉鸡主动脉中的PPAR途径，引起动脉内皮细胞的炎症反应。根据上述结果可知，缺硒导致肉鸡主动脉组织SelS表达降低，发生氧化应激，使中性粒细胞趋化因子释放增加，中性粒细胞向主动脉组织募集，通过促使NETs释放增加，进而诱导缺硒性动脉炎的发生。本研究首次从SelS角度探讨其对NETs形成的调控作用，进一步揭示了鸡缺硒性动脉炎的发生机制，为缺硒诱导的鸡动脉损伤机制提供了重要理论基础和试验数据。此外，在同批次缺硒鸡的肝脏、免疫器官、肾脏观察到不同类型的细胞损伤。肉鸡硒缺乏时，miR-129-3p的表达增加，并通过靶向SLC7A11诱导肝细胞发生铁死亡；缺硒时miR-144-3p的表达明显升高，miR-144-3p可以通过靶向STC1激活PI3K/AKT通路，诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞，最终导致法氏囊组织结构的损伤；硒缺乏通过miR-1656靶向GPX4诱导肉鸡肾脏细胞焦亡等。综上所述，本研究结果在丰富硒生物学机制的同时，也为比较医学提供借鉴。