不同代次牛成肌细胞的诱导分化及相关基因的表达分析

利用初生荷斯坦牛的成肌细胞,在不同代次以含体积分数为2%马血清的DMEM进行诱导分化,在之后0、2、4、6、8、10d观察细胞的形态变化并收集细胞提取总RNA,检测成肌相关基因的表达情况,为进一步研究牛肌肉发生过程及相关基因的表达调控提供依据。同时利用实时荧光定量PCR分别检测肌性相关基因MyoD(生肌决定因子)、MyoG(肌细胞生成素)以及非肌性相关基因A-FABP(脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白)表达水平的变化。研究表明:1各代细胞在诱导培养4d后开始有肌管形成,其后越来越多,8d时达高峰。2成肌细胞向成熟肌细胞分化过程中,MyoD、MyoG、A-FABP基因都呈先上升然后下降的趋势。3高代次成肌细胞比低代次细胞增殖慢,而且在诱导分化后,肌管的数目明显变少;MyoD、MyoG、A-FABP随着代次的升高而下降。故推断MyoD、MyoG以及A-FABP基因会在成肌分化开始后的不同阶段被激活,从而发挥不同的调控作用,而且随着传代次数的增加成肌细胞的分化能力减弱。     

腺苷甲硫氨酸对成肌细胞成脂分化及脂肪沉积的影响

【目的】以小鼠成肌细胞（C2C12）为模型探讨蛋氨酸代谢产物腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine,SAM）对肌肉来源的多能干细胞成脂分化及脂肪沉积的影响。【方法】分别用含有0、0.25、1.0和2.0 mmol•L-1 SAM的培养基处理细胞,在处理后的0、24、36和48 h分别对各处理组细胞进行油红O染色观察细胞形态并测定光密度（OD）值;在处理后第2天收集细胞总RNA与总蛋白,分别用RT-PCR和western blotting方法检测细胞成脂相关基因的mRNA与蛋白表达水平。【结果】经SAM处理后,细胞表现出脂肪细胞的形态特征;细胞内脂肪沉积水平上升,并且随SAM处理浓度的升高呈现出剂量依赖效应;细胞的脂肪特异性基因PPARγ、C/EBPα的mRNA及蛋白表达水平显著升高（P＜0.05）;其它特异性基因aP2、FAS及SREBP-1的表达在经SAM处理后呈剂量依赖性升高（P＜0.05）,其中2.0 mmol•L-1 SAM处理组升高最为显著,三者mRNA表达水平分别上升了6.86（P＜0.01）、3.45（P＜0.05）和3.48（P＜0.01）倍。【结论】SAM可以促进C2C12细胞成脂分化及细胞内脂肪的沉积。     

绵羊成肌细胞的纯化、培养、鉴定及其成肌诱导分化研究

为建立绵羊成肌细胞体外纯化、培养和鉴定的方法以及对成肌细胞进行成肌诱导分化的初步研究,本试验以绵羊胎儿为材料,采用胶原蛋白酶ⅠA消化分离成肌细胞,分别用Percoll分离液梯度离心和2次差速贴壁法纯化成肌细胞,采用免疫荧光方法检测成肌细胞的特异性标志蛋白Desmin以及RT-PCR鉴定成肌细胞的定型因子Myf5和MyoD1。细胞传至第二代后用CCK-8试剂盒检测细胞生长曲线。利用含2%马血清的培养基进行分化诱导并进行MYH1(Myosin heavy chain 1肌球蛋白重链1)免疫荧光染色。结果显示,梯度离心和差速贴壁法均可获得较高纯度的成肌细胞,纯度均在92%以上。RT-PCR结果显示细胞高表达Myf5和MyoD1。细胞符合正常生长规律,生长曲线近似S形。对成肌细胞进行诱导分化,大部分细胞融合为肌管,成肌特异性标志MYH1表达呈阳性。本研究获得了绵羊成肌细胞分离纯化培养及鉴定的方法、高纯度的绵羊成肌细胞系,为以后利用成肌细胞研究肌肉发育调控机理提供了材料。     

秦川牛PLIN2基因参与脂滴形成调节机制的研究

【目的】研究PLIN2基因对秦川牛脂肪细胞分化过程中脂滴形成的功能。【方法】以秦川牛原代脂肪细胞为试验材料,采用高干扰效率的si-PLIN2及对照组si-NC,超表达PLIN2基因真核表达载体pcDNA3.1(+)-PLIN2及对照pcDNA3.1(+)-empty vector（pcDNA3.1(+)-EV）,转染秦川牛脂肪细胞并进行相关基因mRNA及蛋白水平表达量验证,并对转录因子C/EBPα是否能结合在PLIN2基因启动子区域进行验证。【结果】si-PLIN2处理组中CREB基因表达量无明显变化,C/EBPβ和C/EBPα基因mRNA水平表达量与si-NC对照组相比分别出现显著或极显著下调。与对照组pcDNA3.1(+)-EV相比,过表达组pcDNA3.1(+)-PLIN2CREB相对表达量极显著上调,C/EBPα和C/EBPβ基因相对表达量上调,但差异不显著。Western blot蛋白表达水平检测发现,si-PLIN2中磷酸化水平CREB(phospho-CREB,p-CREB)、C/EBPβ、C/EBPα的表达量显著低于对照组si-NC,过表达组上述转录因子表达量未出现明显上调。ChIP试验结果表明,转录因子C/EBPα可以结合在PLIN2基因启动子区域,并调控秦川牛PLIN2基因的表达。【结论】下调秦川牛PLIN2基因可反馈抑制上游cAMP-PKA信号通路p-CREB、C/EBPβ、C/EBPα 3个转录因子的表达,从而抑制秦川牛脂肪细胞分化过程中脂滴生成。     

绵羊MSTN基因慢病毒表达载体的构建及其对成肌细胞的分化作用

【目的】构建新疆细毛羊MSTN基因慢病毒表达载体,研究其在细毛羊成肌细胞分化中的作用,并探讨其作用机制。【方法】采用RT-PCR技术,扩增MSTN编码区序列,克隆入plex-mcs慢病毒表达载体,构建plex-MSTN慢病毒表达载体,并进行酶切及测序鉴定。将plex-MSTN包装成plex-MSTN慢病毒。用酶消化法分离培养新疆细毛羊成肌细胞,慢病毒感染制备MSTN过表达成肌细胞系,通过马血清诱导分化,Western blotting检测分化细胞MSTN基因的表达,免疫荧光分析分化肌管的融合率及肌管直径,Realtime RT-PCR检测分化相关基因的表达。【结果】 克隆的新疆细毛羊MSTN基因编码区全长序列（1 128 bp）与NCBI上公布的序列99.9%同源,仅在外显子2上存在单碱基突变;Western blotting检测结果显示,MSTN过表达成肌细胞过表达MSTN蛋白;免疫荧光检测表明,MSTN过表达成肌细胞的肌管融合率与肌管直径分别为5.69%和12.35 μm,显著低于非转化成肌细胞（10.21%和18.5 μm）（P<0.05）;Realtime RT-PCR结果显示,MSTN过表达成肌细胞中的Myogenin、p21、MyoD-基因表达显著下调,Smad3基因表达极显著上调（P<0.01）。【结论】 成功构建了细毛羊MSTN基因慢病毒表达载体,MSTN基因对细毛羊成肌细胞的分化具有显著的抑制作用,确定了MSTN基因与Myogenin、p21、MyoD及Smad3基因在成肌细胞分化过程中的调控关系。     

牛Rybp基因的表达特性分析

【目的】研究牛Rybp基因时空表达图谱,为Rybp基因的功能研究奠定基础。【方法】利用实时定量PCR方法,检测Rybp基因在秦川牛16种组织(心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、睾丸、腹膜脂肪、心包脂肪、背最长肌、里脊、大肠、小肠、瘤胃、网胃、皱胃和瓣胃)、5个不同发育阶段(6,12,18,24和60月龄)肌肉、脂肪组织以及不同分化阶段(第0,2,4,6,8和10天)牛成肌细胞中的表达特性。【结果】Rybp基因在成年秦川牛睾丸组织中的表达量远远高于其他组织,是背最长肌的365倍,而在背最长肌、里脊、心脏等组织中的表达量相对较低。Rybp基因在60月龄肌肉组织中表达量是6月龄的7倍,在6,12,18,24月龄表达量呈微弱上升趋势,但差异不显著;Rybp基因在6,12,18,24月龄脂肪组织中的表达量分别是60月龄的8.5,6.5,5.6和2.1倍,差异达显著水平;Rybp基因在成肌细胞分化第2,4,6,8,10天的表达量分别是第0天的3.6,5.0,9.9,7.0和4.3倍。【结论】随着秦川牛年龄的增加,Rybp基因在肌肉组织中的表达水平逐渐升高,在脂肪组织中的表达水平显著下降;在不同分化阶段成肌细胞中,随着成肌细胞分化进程的推进,Rybp基因表达水平逐渐升高,而当分化减速后,Rybp基因表达水平逐渐降低。牛Rybp基因可能对牛肌细胞分化起抑制作用。     

牛MyoG基因单核苷酸多态性分析

以皖东牛和广丰牛共128头牛为研究对象,采用PCR-RFLP方法检测牛MyoG基因的多态性。结果表明,在牛MyoG基因的外显子466碱基处发生G>C突变,检测到AA和AB 2种基因型,该位点的突变未引起氨基酸序列的变化。在皖东牛群体中AA基因型频率为23.66%,AB基因型频率为76.34%;在广丰牛群体中AA基因型频率为17.24%,AB基因型频率为82.76%。皖东牛的多态信息含量（PIC）为0.3606,广丰牛为0.3702,在该位点均处于中度多态。卡方检验表明皖东牛群体处于哈代-温伯格不平衡状态(P<0. 05);广丰牛处于哈代-温伯格平衡状态(P>0. 05)。     

FOXO1基因调控牛前体脂肪细胞增殖和分化的功能研究

为探究干扰叉头转录因子O1（Forkhead box protein O1, FOXO1）对牛前体脂肪细胞增殖和分化的作用,本研究以固原黄牛的前体脂肪细胞为研究对象,采用组织块法分离牛前体脂肪细胞,并利用表型鉴定和标志基因表达谱2种方法鉴定所分离细胞的纯度和分化潜能。筛选并包装牛FOXO1干扰慢病毒,利用EdU染色、流式细胞术、油红O染色和qPCR方法探究干扰FOXO1对牛脂肪细胞增殖和分化的作用。结果表明：1）成功分离了牛前体脂肪细胞,且其具有较高的纯度和分化潜能。2）EdU染色结果表示,侵染Lv-FOXO1极显著增加了牛脂肪细胞的增殖率（P<0.01）。3）流式周期结果显示,干扰FOXO1显著增加了牛脂肪细胞S期阳性细胞的比例,促进了G1/S期的转化,进而促进了牛脂肪细胞增殖。4）干扰FOXO1后,增殖标志基因PCNA、CDK1和CDK2的表达量均极显著上调（P<0.01）。5）干扰FOXO1后牛前体脂肪细胞脂滴生成明显减少,且成脂标志基因PPARG的表达极显著下调（P<0.01）,CEBPB和LPL的表达显著下调（P<0.05）。综上,干扰FOXO1可通过上调增殖标志基因PCNA、CDK1和CDK2的表达促进牛脂肪细胞G1/S期的转化,进而促进牛脂肪细胞增殖,且其可通过降低成脂标志基因PPARG、CEBPB和LPL的表达减少牛脂肪细胞脂滴形成,进而影响脂肪沉积。本研究可为中国地方黄牛的肉质遗传改良提供理论依据。     

牛fabp3和fabp4基因真核表达载体的构建 及在小鼠成肌细胞中的表达

【目的】分别构建牛fabp3和fabp4基因真核表达载体,并观察载体转染小鼠成肌细胞后基因的表达以及对内源fabp3和fabp4基因表达的影响,检测肉质性状形成相关基因在转基因细胞中的表达及对内源功能基因的影响。【方法】 以pDsRED质粒为骨架载体,分别将人肌红蛋白启动子与目的基因相连、CMV启动子与红色荧光蛋白报告基因相连构建肌肉特异性表达fabp3基因的载体pDsHF3和表达fabp4基因的载体pDsHF4;用脂质体瞬时转染小鼠成肌细胞,72 h后用2%孕马血清诱导成肌细胞向肌管的分化;利用real-time PCR技术检测转染前后成肌细胞中外源牛fabp3和fabp4基因和内源小鼠fabp3和fabp4基因的表达量。【结果】与对照组相比,小鼠成肌细胞分别转染pDsHF3和pDsHF4表达载体,24 h后外源牛fabp3和fabp4基因均获得高水平的表达,48 h后有所回落;而内源小鼠fabp3和fabp4基因在成肌细胞和诱导分化的肌管细胞中的表达均受到不同程度的影响。【结论】构建的真核表达载体能在成肌细胞中高效表达,外源牛fabp3或fabp4基因的转入能够影响小鼠成肌细胞及肌管中内源fabp3和fabp4基因的表达。     

牛LATS1基因启动子转录调控分析

【目的】探究牛大肿瘤抑制基因1（Large tumor suppressor gene1,LATS1）的组织表达规律,并初步鉴定其启动子区关键转录因子,以期阐明其转录调控机制。【方法】利用荧光定量PCR检测LATS1基因在牛心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、皮下脂肪、背最长肌、大肠、小肠、大脑、皱胃及睾丸组织中的相对表达量。克隆牛LATS1基因启动子的全长序列,通过逐段缺失PCR技术扩增7个缺失不同片段的启动子序列,并构建其双荧光素酶报告载体,分别转染小鼠C2C12和3T3-L1细胞系,通过检测不同缺失片段荧光素酶报告载体的活性,确定LATS1启动子核心区域。使用在线软件预测牛LATS1基因启动子核心区域的关键转录因子。【结果】LATS1基因在大脑、背最长肌、大肠、皱胃、肾脏中高表达。克隆了1 950 bp的LATS1基因启动子序列及其7个逐段缺失片段序列,并成功构建了pLATS1-1783/+167、pLATS1-1449/+167、pLATS1-1149/+167、pLATS1-837/+167、pLATS1-555/+167、pLATS1-298/+167和pLATS1-123/+167双荧光素报告载体。检测到牛LATS1基因启动子核心区域位于-298/-123区域。在线软件预测到牛LATS1基因启动子核心区存在肌细胞增强因子2（MEF2A）、转录激活因子5（STAT5）、同源异型盒基因5（HOXA5）、肌细胞决定基因1（Myod1）和靶向叉头框转录因子1（FoxO1）结合位点。【结论】克隆了牛LATS1基因启动子,明确了其核心区位于-298/-123区域;MEF2A、STAT5、HOXA5、Myod1和FoxO1可能对牛LATS1基因转录活性具有重要的调控作用。     

牛诱导性多能干细胞向心肌细胞的诱导分化

【目的】研究牛诱导性多能干细胞(Bovine induced pluripotent stem cells,biPSCs)向心肌细胞的分化能力。【方法】将biPSCs悬浮培养制备类胚体,采用类胚体介导体外自由分化与定向诱导分化(添加RA、DMSO和RA+DMSO3种诱导物)的方法,使biPSCs在体外分化,比较了biPSCs在3种不同心肌诱导条件下定向分化为心肌细胞的诱导效率;分别提取biPSCs、类胚体及不同诱导体系分化细胞的总RNA,用RT-PCR检测心肌细胞发育标志基因的表达。【结果】biPSCs在悬浮条件下培养7d,能够形成典型球形和囊腔样类胚体。类胚体再贴壁培养7d,经过免疫细胞化学检测,贴壁细胞大量分化为α-actin阳性的心肌样细胞。在体外诱导分化体系中,RA+DMSO共同诱导的效率较RA和DMSO单独诱导显著增高(P0.05)。RT-PCR结果显示,各组分化后的细胞中心肌细胞发育特异性基因ACTA2与GATA4均有高水平表达。【结论】biPSCs在体外悬浮培养能够形成类胚体,类胚体贴壁培养后可以分化为α-actin阳性的心肌样细胞;分化形成的心肌样细胞均表达心肌特异性基因。     

circRIPK2在鸡骨骼肌细胞增殖分化中的调控作用

目的 探索circRIPK2在鸡骨骼肌生长发育中的功能及作用机制。方法 依据反向剪切位点设计收敛、发散引物,并结合Sanger测序验证circRIPK2的环形结构。利用RT-PCR探究不同发育时期circRIPK2的表达水平。通过构建过表达载体,结合EdU、流式细胞术和RT-PCR,探究circRIPK2对鸡原代成肌细胞增殖分化的影响。结果 PCR电泳结果及Sanger测序证明circRIPK2环化位点真实存在。RT-PCR结果表明,和对照组相比,过表达circRIPK2后,对细胞增殖有抑制作用的标记基因p21的mRNA表达上调20%,对细胞增殖有促进作用的标记基因Cyclin B2、Cyclin D1、Cyclin D2和PCNA的mRNA表达分别下调39%、22%、29%和45%;肌分化标记基因MyHC、MYOG和Myomaker的mRNA表达分别上调了39%、56%和25%。EdU检测细胞增殖和流式细胞术检测细胞周期变化的结果表明,circRIPK2抑制细胞增殖进程。结论 circRIPK2可能通过抑制成肌细胞增殖、促进成肌细胞分化,从而影响鸡骨骼肌的生长发育过程。     

激活HH信号通路抑制猪ADSCs向脂肪细胞的分化

为探讨HH信号通路在脂肪细胞分化过程中的作用机制,以猪脂肪间充质干细胞(ADSCs)为材料,应用油红O染色法检测ADSCs成脂分化过程中的形态变化;采用荧光定量PCR及Western Blot的方法检测HH通路Gli1及脂肪细胞分化转录因子的时序表达。通过嘌呤衍生物2,6,9-三元取代嘌呤(Purmorphamine,PM)激活猪ADSCs细胞中HH信号通路,探讨体外激活HH信号通路对猪ADSCs向脂肪细胞分化的作用及其机制。结果显示,在成脂诱导分化的过程中,经5μmol/mL的PM持续处理,细胞中Gli1的mRNA及蛋白表达量增加;猪ADSCs向脂肪细胞分化的数目减少、细胞内甘油三酯含量降低;脂肪细胞分化关键转录因子C/EBPα和PPARγ的表达受到抑制。以上结果表明,激活HH信号通路可通过下调PPARγ和C/EBPα的表达抑制猪ADSCs向脂肪细胞的分化。     

牛前体脂肪细胞的分离培养及诱导分化

【目的】建立牛前体脂肪细胞的体外分离培养方法,研究牛前体脂肪细胞的生物学特性和分化特征,为研究牛脂肪发育和脂肪沉积的机制提供一种简便有效的细胞模型。【方法】采用Ⅰ型胶原酶消化法自新生牛脂肪组织中获得前体脂肪细胞,对培养的牛前体脂肪细胞进行形态学观察、生长曲线测定、油红O染色及脂肪细胞标志基因LPL、PPAR-r和脂联素表达研究。【结果】80%的牛前体脂肪细胞接种后12h开始贴壁,4d后开始向脂肪细胞转化,10d后绝大部分细胞脂滴融合,细胞脂肪含量增加;分离的牛前体脂肪细胞接种后1~2d生长缓慢,3~8d进入对数生长期,9d后进入平台期,之后细胞数目开始下降。经胰岛素诱导分化过程中,LPL在牛前体脂肪细胞分化的早期开始表达,PPAR-γ在分化的中期开始高度表达,而脂联素在牛前体脂肪细胞分化的前期未检测到,在细胞分化后期高度表达。【结论】用Ⅰ型胶原酶消化法可获得大量的牛前体脂肪细胞。培养的牛前体脂肪细胞成分均一、生长旺盛,经胰岛素诱导后能稳定的向脂肪细胞分化。     

盐酸法舒地尔对C3H10T1/2细胞增殖与 成脂分化的影响

【目的】探讨Rho分子信号通路阻断剂盐酸法舒地尔(HA1077)对C3H10T1/2细胞体外增殖及成脂分化的影响。【方法】体外培养C3H10T1/2细胞株,用HA1077浓度梯度培养液(0(对照组),20,40,60,80,100μmol/L)对其进行处理,通过MTT比色法和油红O染色法分别检测C3H10T1/2细胞的增殖和分化情况。【结果】HA1077对C3H10T1/2细胞的体外增殖有一定的抑制作用,且呈现出一定的浓度依赖性。但HA1077可提高C3H10T1/2细胞的成脂分化效率,也呈浓度依赖性;且当HA1077浓度大于60μmol/L后,细胞成脂分化率与对照组差异极显著(P<0.01)。【结论】HA1077可抑制C3H10T1/2细胞的增殖,但同时可以促进其成脂分化。     

胚胎干细胞诱导分化研究进展

哺乳动物胚胎干细胞一般可从胚胎囊胚内细胞团分离得到 ,具有在体外保持不分化的无限增殖能力 ,在合适的培养条件下 ,胚胎干细胞可定向诱导分化形成多种细胞类型。人们对胚胎干细胞进行体外培养与定向分化可以得到大量同源细胞 ,以应用于患疾病的细胞或器官移植治疗等研究。文章概述了胚胎干细胞增殖与分化的信号调节机制、诱导分化方法 ,国内外研究概况及展望 4个方面的内容     

Phloem differentiation: induced stimulation by gibberellic Acid

Gibberellic acid solutions supplied through micropipettes to explants from dormant branches of white pine (Pinus strobus L.) stimulate changes in the cambial zone. Immature sieve cells expand radially and exhibit cytological changes usually associated with spring maturation. Diflerentiation of sieve cells continues in response to treatment and is recognized by the birefringence of secondary walls when examined with the polarizing microscope.     

牛iPSCs向神经细胞的诱导分化

【目的】通过类胚体介导体外自由分化与诱导分化,验证所建立的牛诱导性多能干细胞(Bovine induced pluripotent stem cells,biPSCs)能否分化为外胚层的神经细胞。【方法】将biPSCs悬浮培养以制备类胚体,通过类胚体介导使biPSCs在添加全反式维甲酸(RA)和β巯基乙醇(β-Me)诱导体系中分化为神经细胞,比较其诱导效率;提取不同诱导体系的分化细胞与类胚体的总RNA,利用RT-PCR方法鉴定分化细胞中神经细胞特异性基因的表达。【结果】培养的biPSCs集落呈球形,中央隆起,周围界限清晰,与胚胎干细胞集落形态类似。biPSCs碱性磷酸酶(AP)染色为阳性,并表达SSEA-4干细胞特异性表面蛋白。biPSCs通过类胚体介导分化,在未添加化学诱导物的条件下,可自由分化为Nestin、GFAP与NSE阳性神经细胞,其阳性细胞率分别为(15.14±1.13)%,(6.25±0.35)%和(5.45±0.62)%;biPSCs在RA诱导组中分化的神经细胞的数量最多,诱导后表达Nestin、GFAP和NSE细胞的阳性率分别为(49.56±2.33)%,(16.58±1.28)%和(13.66±2.21)%;在β-Me诱导组中,表达Nestin的阳性细胞率为(42.23±1.25)%。2个诱导组的诱导效率与无化学诱导物组有显著差异(P0.05)。RT-PCR检测结果显示,不同诱导体系获得的分化细胞均能扩增到神经细胞特异性基因Nestin和βⅢ-Tubulin片段,产物长度与预期结果完全一致。【结论】biPSCs在体外具有向神经细胞发育的能力;RA是诱导biPSCs向神经细胞分化的良好诱导物。