丁酸钠对奶牛乳腺上皮细胞中乳脂合成的影响及其机制

作     者：成基 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：柳巨雄

授予年度：2021年

学科分类：090502[农学-动物营养与饲料科学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

主      题：奶牛乳腺上皮细胞 NaB GPR41 乳脂合成 

摘      要：乳脂是衡量奶牛生产性能的一项重要指标,对乳业生产的效率和经济效益都具有重要意义。而且,乳脂中含有人体必需的亚麻油酸、磷脂类及多种脂溶性维生素等,特别是脑磷脂、卵磷脂及神经磷脂,对人脑及神经细胞的发育起着重要作用。乳腺上皮细胞(mammary epithelial cells,MECs)是乳合成的关键场所。因此,以bMECs为研究对象探索调控乳脂合成过程中的关键因素对人工调控乳品质及人类体质提升具有重要的意义。丁酸是反刍动物瘤胃内碳水化合物发酵形成的一种短链脂肪酸,是乳脂从头合成的关键前体物之一。研究表明丁酸也可以作为信号分子,通过激活其G蛋白偶联受体41(G protein-coupled receptor 41,GPR41)起到多种生物学功能,如脂质代谢、抗癌、抗炎等。但是丁酸钠(sodium butyrate,NaB)是否可能通过活化GPR41及下游信号通路调节奶牛乳腺上皮细胞(bovine mammary epithelial cells,bMECs)中乳脂合成的过程?目前国内外尚未见报道。因此,本实验以bMECs为研究对象,探索丁酸是否能通过GPR41及其下游信号通路促进乳脂合成。首先,用不同浓度的NaB处理bMECs 24 h后,通过BODIPY染色法和甘油三酯试剂盒检测NaB对乳脂合成的影响。结果表明,1 m M NaB能显著促进bMECs中乳脂的合成。因此,在后续实验中,NaB的浓度均使用1 m M。GPR41是NaB的受体,通过RT-PCR检测GPR41基因表达,结果表明NaB促进GPR41基因的表达。为了进一步探究GPR41在NaB促进bMECs乳脂合成中的作用,选用si RNA抑制GPR41,结果表明si RNA GPR41能抑制NaB所诱导的bMECs乳脂合成,表明NaB通过激活GPR41促进bMECs乳脂合成。进一步研究其机制发现NaB在bMECs中能激活雷帕霉素(mechanistic target of rapamycin,m TOR)和S6激酶(S6 kinase,S6K)活性,抑制AMPK蛋白激酶(Adenosine5’-monophosphate-activated protein kinase,AMPK)和NAD依赖性去乙酰化酶SIRT1(sirtuin1,SIRT1)活性,选用相应阻断剂和激活剂处理后能显著抑制NaB对bMECs乳脂合成的促进作用。表明NaB可以通过GPR41/AMPK/m TOR/S6K信号通路促进固醇调节元件结合蛋白1(sterol regulatory element binding protein1,SREBP1)的核转位,通过GPR41/AMPK/SIRT1促进成熟SREBP1的乙酰化,进而促进乳脂合成。以上结果表明,NaB通过激活GPR41及其下游信号通路,增加SREBP1的核易位和乙酰化,从而促进乳脂合成。