DPP4调节溃疡性结肠炎肠上皮细胞铁死亡的分子机制研究

作     者：邹德政 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘建辉

授予年度：2024年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：二肽基肽酶4 溃疡性结肠炎 铁死亡 

摘      要：随着发病率的不断上升,溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis,UC）已经成为一项全球性的健康挑战。近年来,越来越多实验证据表明,铁死亡（Ferroptosis）在UC的发生、发展过程中起着关键作用。然而,目前UC铁死亡的生物标志物匮乏,使得当前UC铁死亡诊断十分困难。 为筛选UC发生发展过程中的铁死亡相关生物标志物,本文通过生物信息学方法,筛选了UC患者结肠组织中差异表达的基因,并从中筛选出了35个与铁死亡相关的差异基因。通过对这35个铁死亡相关差异基因的功能富集分析和进一步筛选,从中识别出了二肽基肽酶4（Dipeptidyl peptidase 4,DPP4）有潜力成为UC发生发展过程中与铁死亡相关的生物标志物。DPP4与铁死亡相关基因表达的相关性分析结果证实,DPP4的表达与铁死亡密切相关,与铁死亡分子标志物GPX4,FTH1等呈显著正相关,与ACSL4,NOX1呈显著负相关。 我们进一步通过Pearson相关性分析发现,在UC临床样本中,DPP4的表达下调与TNF-α,IL-6,IL-β等炎症因子的表达呈显著负相关。利用CIBERSORT对基因表达谱进行反卷积（Deconvolution）分析发现,DPP4的表达与UC组织中M1型巨噬细胞浸润呈负相关,与M2型巨噬细胞浸润以及肥大细胞静息态间呈显著正相关。同时,DPP4的表达水平与UC的多个病理特征具有明显的相关性,能够作为正常对照与UC患者的生物标志物。 为验证上述生信分析结果,我们使用LPS与RSL3在人正常结肠上皮细胞NCM460中分别诱导了细胞炎症与铁死亡模型,发现DPP4在细胞炎症与铁死亡模型中均显著下调。同时,在肠上皮细胞炎症模型中同样观察到了GPX4的表达下调,提示炎症也可能诱导细胞铁死亡的发生。为验证DPP4在铁死亡中的作用,我们用阿格列汀抑制NCM460细胞中的DPP4活性,结果发现,与RSL3处理类似,细胞中MDA以及Fe水平的上调,同时,阿格列汀还能进一步增强RSL3步引起的GPX4蛋白水平下调,提示DPP4抑制能够进一步诱导细胞铁死亡的发生。最后,我们在DSS诱导的C57BL/6小鼠UC模型中观察到UC小鼠结肠组织中DPP4的下调,同时伴随铁离子的沉积以及GXP4,FTH1的表达下调。铁死亡抑制剂Fer-1减轻了UC模型小鼠的症状,减少了UC模型小鼠结肠组织中铁离子的沉积,并逆转了DSS诱导的小鼠结肠组织中DPP4,GPX3以及FTH1的下调。 本文的研究结果表明,DPP4可作为UC铁死亡的生物标志物,同时其表达水平在正常对照与UC患者之间存在显著的差异,可为UC的诊断和治疗提供新的思路与靶点。