牛分枝杆菌感染巨噬细胞（THP-1）全基因表达谱变化的研究

摘要/Abstract

摘要： 目的分析可用于牛结核病免疫学诊断的候选靶标，同时初步探讨由牛分枝杆菌（Mycobacterium bovis）引起人结核病的免疫学发病机制。方法牛分枝杆菌 (AF 2212/97)和结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis(H₃₇Rv)）感染人的模式巨噬细胞（THP-1），采用含有22000个基因全长的基因芯片分析感染72h后的THP-1细胞全基因组的在转录水平的表达谱变化。在确定所分析的芯片的特异性和稳定性均达到要求的基础上，通过GO显著性统计分析，研究表达变化的基因所对应蛋白的分子功能，生物过程以及细胞组分；进一步采用Pathway显著性统计分析，研究表达差异蛋白之间的相互作用。结果感染H₃₇Rv后的THP-1细胞，存在290个差异基因表达，其中170个上调表达，120个下调表达，与以往的结果类似。牛分枝杆菌感染的THP-1细胞中有1899(8.6%)个基因差异表达，其中1075个基因被上调表达(56.6%)，其他43.4%被下调。1899个基因中1674个在GenBank有记录，263个是新基因,，基质金属蛋白酶12(H200000442)被上调达60.4921倍；下调幅度最大的蛋白丝氨酸/半胱氨酸抑制酶(H200006177)被下调6.29倍。采用GO分析发现，这些基因对应的多为炎症因子蛋白、凋亡蛋白、细胞外基质蛋白、T细胞受体信号通路相关蛋白等。其中与炎症相关的的蛋白有47个，如TNF、IL8、CXCL3、CCL8、CCL7、IFNK、IL-26、CCL28等。随后的Pathway分析差异表达基因对应的2014个蛋白，展示了一系列的引起结核病发病的重要信号传导通路。结论基因表达谱研究可为牛结核病发病机制及其诊断研究提供大量有益的生物学信息。

关键词: 结核，牛, 巨噬细胞, 细胞因子类, 基因表达谱

Abstract: ObjectiveTo select the candidate target for immunological diagnosis of bovine tuberculosis, and to study the immunological pathogenetic mechanisms of bovine tuberculosis caused by Mycobacterium bovis. MethodsThe gene expression profiles from macrophage THP-1 infected by Mycobacterium bovis (AF2212/97) and Mycobacterium tuberculosis (H37Rv) 72 hours later were analyzed with gene chips containing 22000 full-length genes. The protein expression level and their interaction of corresponding gene were compared and analyzed by GO and Pathway significant statistical analysis. ResultsThere were expression difference of 290 and 1899 genes in macrophage THP-1 cells infected by Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis, respectively. These differential genes mainly included inflammatory factors, apoptosis proteins, extracellular matrix protein, the proteins correlating with T-cell receptor signaling pathway, and other related proteins by GO and Pathway analysis. ConclusionsThe result of gene expression profile could provide the useful biology information for the diagnostic and pathogenetic study of bovine tuberculosis.

Key words: tuberculosis bovis, macrophages, cytokines, gene expression profiling

高峰,李卫民,李传友,刘毅,孙照刚,张健源,姜平,范伟兴. 牛分枝杆菌感染巨噬细胞（THP-1）全基因表达谱变化的研究[J]. 中国防痨杂志, 2009, 31(3): 150-156.

Gao Feng¹，Li Weimin²，Li Chuanyou²，Liu Yi², Sun Zhaogang²,Zhang Jianyuan²,Jiang Ping¹,Fan Weixing³. The profile of gene expression from macrophage THP-1 infected by Mycobacterium bovis[J]. Chinese Journal of Antituberculosis, 2009, 31(3): 150-156.

参考文献

[1] 李传友，邢爱英，李亮，陈效友,马玙. 结核分枝杆菌感染巨噬细胞后氮氧化物的产生及细胞因子表达的研究[J].中华结核和呼吸杂志，2003，26，214－217.
[2] Wang D,Gao H,Zhang R, Ma X, Zhou Y, Cheng J. nucleotide polymorphism discrimination assisted by improved base stacking hybdidization using oligonucleotide microarrays[J].Biotechniqes，2003;35(2):300-308.
[3] Jonbs JL, Walker RA. Control of matrix metalloproteinase activity in cancer[J]. Pathol 1997;183：377-379.
[4] Liotta LA, Tryggvason K, Garbisa S, Hart I, Foltz CM, Shafie S. Mesh Terms. Metastatic potential correlates with enzymatic degradation of basement membrane collagen[J]. Nature1980;284：67-68.
[5] Huhtala P, Chow LT, Tryggvason K. Structure of the human type IV collagenase gene[J]. Biol Chem 1990;265：1107.
[6] Krzesicki RF, Hatfield CA, Bienkowski MJ, McGuire JC, Winterrowd GE, Chapman DL, Berger AE, McEwan RN, Carter DB, Chosay JG.Regulation of expression of IL-1 receptor antagonist protein in human synovial and dermal fibroblasts[J].Immunology,1993,150:4008－4018.
[7] Kaneko H,Yamada H, Mizuno S, Kaneko H., Yamada H, Mizuno S, Udagawa T, Kazumi, Y, Sekikawa K, Sugawara I. The role of tumor necrosis factor-a in mycobacterium-induced granuloma gormation in TNF deficient mice[J]. Lab Invest,1999,56:487-491.
[8] Toossi Z, Gogate P, Shiratsuchi H, Young, T, Ellner, JJ. Enhanced production of TGF-β by blood monocytes from patients with active tuberculosis and presence of TGF-β in tuberculous granulomatous lung lesions[J]. Immunol, 1995,54:465-473.
[9] Wallis RS, Fujiwara H, Ellner JJ. Direct stimulation of monocyte release of IL-1 by mycobacterial protein antigens[J].Immunol, 1996,56:193-196.
[10] V. Tusher, R. Tibshirani, G. Chu. Significance analysis of microarrays applied to transcriptional responses to ionizing radiation. Proc. Natl[J]. Acad. Sci. USA., 98:5116-5121, 2001.
[11] 谢建平，陈永青，王洪海.人型结核分枝杆菌的后基因祖研究与新型疫苗[J].微生物学报，2001（2）：252－257.
[12] Raqno S,Estrada I,Butier R, Colston M.J.Regulation of macrophage gene expression following invasion by Mycobacterium tuberculosis[J].Lmmunio Lett,1997,57(1-3):143-146.
[13] Anthony G. Tsolaki, Aaron E. Hirsh, Kathryn DeRiemer, Jose Antonio Enciso, Melissa Z. Wong, Margaret Hannan, Yves-Olivier L. Goguet de la Salmoniere, Kumiko Aman, Midori Kato-Maeda, Peter M. Small. Functional and evolutionary genomics of Mycobacterium tuberculosis: Insights from genomic deletions in 100 strains[J]. Proc Natl Acad Sci USA. 2004, 101: 4865-4870.

[1]	卢海林, 汪文斐, 陶文慧, 林培翀, 陈心春, 邓国防, 谢水祥. 油酸上调围脂滴蛋白2表达增强巨噬细胞对结核分枝杆菌的清除作用[J]. 中国防痨杂志, 2025, 47(1): 72-76.
[2]	赵艳梅, 韩悦, 柯云玲, 庄让笑. 巨噬细胞极化在肺部疾病中的作用机制[J]. 中国防痨杂志, 2024, 46(S2): 22-24.
[3]	王艺霖, 吴潇, 逄宇, 李姗姗. 奥布替尼在分枝杆菌感染宿主巨噬细胞中的免疫调控作用[J]. 中国防痨杂志, 2024, 46(9): 1063-1068.
[4]	刘浩瀚, 马子淳, 逄宇, 李姗姗. G蛋白偶联受体在宿主抗结核分枝杆菌感染中的功能及作用机制[J]. 中国防痨杂志, 2024, 46(7): 839-844.
[5]	张丽帆, 陈艳, 刘晓清, 侍效春. 二例活动性结核病患者外周血结核分枝杆菌特异性三因子荧光免疫斑点分析[J]. 中国防痨杂志, 2024, 46(7): 845-848.
[6]	陈飞飞, 郑永智, 吴素芳, 康乾, 晋春阳. 活性氧/蛋白激酶RNA样内质网激酶信号轴对卡介苗诱导RAW264.7小鼠巨噬细胞铁死亡的调控作用[J]. 中国防痨杂志, 2024, 46(12): 1448-1458.
[7]	赵勇, 梁丽丽, 江南. LncRNA GAS5靶向调控miR-144-3p对结核分枝杆菌感染的巨噬细胞凋亡和炎性反应的影响[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(8): 744-751.
[8]	何萍, 王怡婷, 宋泽萱, 夏辉, 王胜芬, 贺文从, 郑扬, 赵雁林. 结核分枝杆菌Rv2333c在巨噬细胞内功能的初步研究[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(6): 566-574.
[9]	史雨婷, 董静, 贾红彦, 朱传智, 杨斌, 李自慧, 孙琦, 杜博平, 邢爱英, 张宗德, 潘丽萍. miR-99a-5p在结核分枝杆菌感染宿主巨噬细胞中的免疫调控作用[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(5): 464-471.
[10]	段玉衡, 张蓝月, 董静, 史雨婷, 贾红彦, 李自慧, 邢爱英, 杜博平, 孙琦, 潘丽萍, 朱传智, 张宗德. 结核分枝杆菌乙酰转移酶fadA3对宿主蛋白乙酰化修饰及其体内存活影响的研究[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(4): 391-400.
[11]	吴显劲, 黄海勇, 萧乐瑶, 徐军发. 巨噬细胞极化与结核分枝杆菌感染的研究进展[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(12): 1198-1204.
[12]	欧喜超, 赵冰, 滕冲, 张思琦, 许晔, 邢睿达, 裴少君, 夏辉, 王胜芬, 范伟兴, 赵雁林. 双靶标实时荧光PCR检测技术用于牛结核病快速诊断的研究[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(11): 1052-1057.
[13]	南岳, 龙美贞, 董玉慧, 王元智, 周向梅. 巨噬细胞糖代谢重编程在结核分枝杆菌感染中的研究进展[J]. 中国防痨杂志, 2023, 45(11): 1097-1102.
[14]	李银虹, 刘芳琳, 鹿振辉, 姜昕. 冬凌草甲素抗结核病理损伤的作用机制研究[J]. 中国防痨杂志, 2022, 44(8): 849-854.
[15]	聂文娟, 石文卉, 刘佩英, 杨扬, 王隽, 王庆枫, 初乃惠. 血清细胞因子TNF-α、IL-4、sIL-2R和IFN-γ对预测抗结核治疗效果的价值[J]. 中国防痨杂志, 2022, 44(10): 1022-1027.