您所在的位置:
SIRT1介导的组蛋白H3K18乳酸化修饰参与痛风性关节炎炎症反应的机制研究
作者: 李婷
单位: 川北医学院附属医院

摘要

痛风性关节炎(GA)是一种与代谢紊乱密切相关的炎症性关节病。乳酸化修饰作为连接细胞代谢与基因表达调控的新型翻译后修饰,在多种炎症性疾病中发挥着重要调控作用。本研究描绘了GA中乳酸化修饰相关基因(LRGs)的表达特征,并以去乳酸化酶SIRT1为切入点,探讨H3K18乳酸化修饰(H3K18la)参与痛风炎症的分子机制。

采用limma算法对微阵列数据集GSE160170进行差异表达分析,筛选差异表达基因(DEGs),并与LRGs取交集,获得痛风相关LRGs(Gout-LRGs)。同时,对单细胞RNA测序(scRNA-seq)数据集GSE211783进行降维聚类与hdWGCNA分析,鉴定单核细胞中痛风相关的模块基因。将上述两类基因取交集以确定核心基因,在单细胞水平揭示其细胞表达模式。通过免疫浸润和功能富集分析探索其生物学功能,利用分子对接筛选相关化合物。提取GA患者及健康对照(HC)外周血单个核细胞(PBMCs),采用RT-qPCR验证核心基因表达。通过Western blot检测痛风患者PBMCs及MSU晶体刺激的THP-1细胞中泛乳酸化修饰水平(Pan-Kla)及SIRT1表达情况,并筛选差异显著的组蛋白乳酸化修饰位点。采用2-DG和Lac进行干预,结合Western blot、ELISA及免疫荧光,评估乳酸化修饰对痛风炎症的影响,并建立MSU诱导的小鼠GA模型进行体内验证。

生物信息学分析共筛选出8个核心基因,其中SIRT1为最重要的核心基因。单细胞分析提示SIRT1在单核细胞中呈特异性低表达,RT-qPCR及Western blot进一步证实SIRT1在GA组中显著低表达(p < 0.05)。功能富集分析提示其可能与蛋白质去乙酰化及氧化应激调控相关。分子对接发现SIRT1可能是刺芒柄花素的作用分子。与此同时,痛风患者PBMCs及MSU诱导的炎症细胞模型中Pan-Kla水平均显著升高,位点筛选显示H3K18la差异最为显著。机制实验表明,2-DG抑制乳酸产生后可显著降低H3K18la水平及IL-1β表达,并减少细胞内ROS蓄积;相反,Lac干预可剂量依赖性升高H3K18la水平,并加剧氧化应激及炎症反应。体内实验证实,抑制乳酸化修饰可减轻MSU诱导的小鼠关节肿胀,并降低滑膜组织IL-1β水平。

本研究首次揭示了乳酸化修饰相关基因在GA中的表达谱,证实了GA中存在以SIRT1低表达和H3K18la高表达为特征的代谢-表观调控失衡。SIRT1作为关键去乳酸化酶,其表达下调与H3K18la水平升高相关,并参与痛风炎症反应的发生发展过程。

关键词: 痛风性关节炎;乳酸化修饰;SIRT1;H3K18la;生物信息学分析。
来源:中华医学会第二十八次风湿病学学术会议