TGFβ1对奶牛乳腺上皮细胞和成纤维细胞增殖的影响及其信号机制的初步研究

【摘要】目前我国奶业迅猛发展，奶牛的良种率已达到95%以上，但由于饲料和品种差异，我国乳品质量与荷兰、新西兰、日本等乳业发达国家之间存在较大差距。我国2010年公布的《食品安全国家标准生乳》中规定，生乳中蛋白质含量不低于2.8g/hg，即乳蛋白率为2.8%以上，而国外发达国家标准均不低于3.0%。乳品质低下严重制约我国乳业的健康、可持续发展。神经-内分泌-免疫网络在乳腺发育、功能分化中发挥重要的调节作用，TGFβ1作为一种多功能的细胞因子，在乳腺发育、分化和退化过程中扮演着重要的角色。本研究旨在从免疫调节角度出发，研究TGFβ1对乳腺发育、泌乳功能的调节，从而为人工调控乳品质量提供理论基础。为此本研究进行了以下工作：从南方某集约化奶牛养殖场中随机采取360份奶样，采用乳成分分析仪检测每份奶样的乳蛋白含量，并采用ELISA（酶联免疫吸附反应）检测每份奶样中TGFβ1的浓度，从而分析高低蛋白组中TGFβ1含量的差异显著性及TGFβ1含量与乳蛋白率相关性。结果显示：乳蛋白率低组牛奶中TGFβ1含量显著高于乳蛋白率高组，即牛奶中TGFβ1含量与乳蛋白率呈极显著负相关关系。为深入探讨TGFβ1含量与乳蛋白率负相关关系的内在机制，在细胞水平上开展TGFβ1对乳腺上皮细胞和成纤维细胞生物学功能的影响的研究。首先，原代培养出纯度较高的乳腺上皮细胞和成纤维细胞。在此基础上，采用MTT法、流式细胞技术、荧光定量PCR等技术检测TGFβ1对成纤维细胞增殖、细胞周期和细胞凋亡的作用，以及TGFβ1对乳腺上皮细胞增殖和酪蛋白合成的影响。结果显示：在一定生理范围内，TGFβ1能够通过促进细胞DNA合成，加速细胞周期循环等方式显著地促进成纤维细胞的增殖，值得注意的是TGFβ1能够抵抗由血清饥饿而诱导的细胞凋亡。与此同时，TGFβ1却显著抑制奶牛乳腺上皮细胞增殖，并显著下调奶牛乳腺上皮细胞酪蛋白基因CNS2mRNA的表达。最后，为进一步阐明TGFβ1抑制乳腺上皮细胞增殖而促进成纤维细胞增殖的信号转导机制，采用荧光定量PCR、Westernblotting检测TGFβ1作用细胞后，ERK1/2基因相对表达变化情况及p-ERK1/2的蛋白表达情况。并且通过添加ERK抑制剂PD98059，检测阻断ERK信号通路后细胞增殖情况及酪蛋白合成情况。结果显示：在成纤维细胞中，TGFβ1刺激细胞长达12小时后，能够显著上调ERK1/2mRNA的相对表达量及p-ERK1/2的蛋白表达量。PD98059能够显著抑制TGFβ1促进成纤维细胞增殖的功能。同时，在乳腺上皮细胞中，TGFβ1能够显著下调ERK1/2mRNA的相对表达量，而且PD98059的添加能够显著抑制TGFβ1的抑制增殖和抑制酪蛋白合成的作用。综上所述：TGFβ1是影响乳蛋白率的关键因子，在奶牛乳腺上皮细胞和成纤维细胞中发挥着相反的生物学功能，能够抑制乳腺上皮细胞的增殖和泌乳但促进成纤维细胞的增殖和生存。ERK1/2信号通路在TGFβ1调节乳腺细胞增殖中扮演不可或缺的角色，参与调节TGFβ1抑制乳腺上皮细胞增殖和促进成纤维细胞增殖的信号转导。本研究为下一步深入探索TGFβ1调节奶牛泌乳机制的研究奠定了基础。
【作者】李莹莹；
【导师】王玉平；
【作者基本信息】吉林大学，动物营养与饲料科学，2014，硕士
【关键词】转化生长因子β1（TGFβ1）；奶牛乳腺上皮细胞；成纤维细胞；细胞增殖；ERK1/2；信号转导；

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