基于猪小肠上皮细胞炎症模型分析产肠毒素大肠杆菌诱导的转录组表达变化

作     者：朱悦 刘迎迎 李莹慧 李培 朱凯晴 贾垌 李妍 ZHU Yue;LIU Yingying;LI Yinghui;LI Pei;ZHU Kaiqing;JIA Tong;LI Yan

作者机构：河北农业大学动物医学院保定071001 

出 版 物：《中国畜牧兽医》 (China Animal Husbandry & Veterinary Medicine)

年 卷 期：2022年第49卷第12期

页      面：1445-1453页

学科分类：090601[农学-基础兽医学] 09[农学] 0906[农学-兽医学] 

基　　金：河北省自然科学基金(C2020204072) 中国博士后科学基金(2019M661954) 

主　　题：产肠毒素大肠杆菌(ETEC) 猪小肠上皮细胞(IPEC-J2) 炎症模型 转录组 

摘      要：【目的】分析产肠毒素大肠杆菌(enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)诱导猪小肠上皮细胞(IPEC-J2)炎症反应的主要宿主调控基因及相关分子通路,为进一步揭示ETEC感染引发炎症反应的作用机制提供理论依据。【方法】用感染复数(multiplicity of infection, MOI)为100的ETEC菌液感染IPEC-J2细胞,18 h后收集细胞上清,通过ELISA方法检测炎性因子白细胞介素1β(interleukin 1β,IL-1β)的分泌水平。由Illumina PE150测序平台进行高通量转录组测序,通过edgeR v 3.12.1软件对测序结果进行差异表达分析,利用GOseq和KOBAS 2.0软件对得到的差异表达mRNA进行GO功能和KEGG通路富集分析,随机挑选5条差异表达mRNA,利用实时荧光定量PCR对其验证。【结果】试验成功建立了ETEC感染诱导的IPEC-J2细胞炎症模型。与对照组相比,炎症模型组共发现529条差异表达mRNA,其中236条表达上调,293条表达下调,包括HSP90AA1、CGNL1、CADPS2、EHBP1等免疫相关基因。GO功能分析表明,ETEC感染后差异表达mRNA显著富集于细胞组分和生物过程,包括细胞内成分(intracellular part)、细胞质(cytoplasm)、核成分(nuclear part)、胞内膜结合细胞器(intracellular membrance-bounded organelle)、膜结合细胞器(membrance-bounded orgabelle)及细胞进程(cellular process)等。KEGG通路分析表明,炎症模型中差异表达基因大多数被注释到疾病相关通路及Toll样受体信号通路、mTOR信号通路、细胞周期、黏附连接等免疫相关信号通路。利用实时荧光定量PCR验证随机挑选的5条差异表达mRNA,结果与测序报告中差异表达mRNA变化趋势一致,证明测序结果可信。【结论】HSP90AA1、CGNL1、CADPS2和EHBP1等基因可能在ETEC黏附IPEC-J2细胞并诱导炎症反应中发挥关键作用,并通过Toll样受体、mTOR等信号通路进行免疫调控。研究结果为进一步揭示ETEC感染诱导炎症反应的分子机制及相关调控网络提供参考依据。