不同浓度胰岛素样生长因子-Ⅰ对体外培养奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白和脂肪合成相关基因表达的影响

应用Real-time PCR方法检测不同浓度(0、1、10和100 ng/mL)胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)处理后的体外培养奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白和脂肪合成相关基因mRNA的相对表达量。结果表明,添加不同浓度IGF-Ⅰ对体外培养的奶牛乳腺上皮细胞IGF-Ⅰ受体基因(IGFIR)、IGF-Ⅰ结合蛋白-3基因(IGFBP3)、α-s1-酪蛋白基因(CSN1S1)和κ-酪蛋白基因(CSN3)mRNA的相对表达丰度均无显著影响(P>0.05)。随着IGF-Ⅰ添加浓度的增加,β-酪蛋白基因(CSN2)、乙酰辅酶A羧化酶基因(ACACA)、脂肪酸合成酶基因(FASN)和脂肪酸结合蛋白-3基因(FABP3)mRNA的相对表达丰度显著上调(P<0.05)。提示,IGF-Ⅰ作为一种重要细胞因子参与调节乳腺上皮细胞乳蛋白和乳脂肪相关基因mRNA的表达。     

生长激素和胰岛素样生长因子Ⅰ对奶牛乳蛋白合成关键激酶及调节因子mRNA表达量的影响

本试验旨在探讨生长激素(GH)和胰岛素样生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)对体外培养的奶牛乳腺上皮细胞内调控乳蛋白合成的关键激酶及调节因子mRNA表达量的影响。试验对纯化后的荷斯坦奶牛乳腺上皮细胞进行4种处理,对照组采用无血清生长培养基,试验组在对照组的基础上分别添加GH(100 ng/mL)、IGF-Ⅰ(100 ng/mL)和GH(100 ng/mL)+IGF-Ⅰ(100 ng/mL)。培养24 h后,采用实时定量PCR(RT-qPCR)法测定κ-酪蛋白基因以及调控乳蛋白合成的关键激酶及调节因子的mRNA表达量,并测定生长激素受体(GHR)和胰岛素样生长因子Ⅰ受体(IGF-ⅠR)mRNA表达量。结果表明:体外培养的奶牛乳腺上皮细胞可以表达GHR和IGF-ⅠRmRNA,各试验组均能显著提高κ-酪蛋白(CSN3)mRNA表达量(P<0.05),但未发现GH和IGF-Ⅰ复合存在累积效应;与对照组相比,GH组有提高E74-样转录因子5(ELF5)mRNA表达量的趋势(P<0.10),而IGF-Ⅰ组显著提高了哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和核糖体蛋白S6激酶1(rpS6K1)mRNA表达量(P<0.05),GH+IGF-Ⅰ组未呈现加强作用。结果提示,GH和IGF-Ⅰ可能单独通过影响调控乳蛋白合成的关键激酶及调节因子mRNA表达来调节κ-酪蛋白的合成。     

胰岛素样生长因子-Ⅰ、肝细胞生长因子、转化生长因子-β1、干扰素-γ对奶牛乳腺上皮细胞增殖活性的影响

本试验应用组织块培养和差速消化法获取原代奶牛乳腺上皮细胞,免疫荧光鉴定正确后MTT法评价不同浓度的胰岛素样生长因子-Ⅰ（insulin-like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ）、肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor, HGF）、转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1,TGF-β1）、干扰素-γ （interferon-γ,IFN-γ）对奶牛乳腺上皮细胞体外增殖的影响。结果表明,IGF-Ⅰ、HGF分别在 10～200和0.1～100 ng/mL对乳腺上皮细胞的增殖呈正相关,而TGF-β1（2.5～100 ng/mL）、IFN-γ（5～160 ng/mL）则剂量依赖性地抑制乳腺上皮细胞增殖。提示,IGF-Ⅰ、HGF均能促进奶牛乳腺上皮细胞的体外增殖,该作用在一定浓度范围内有剂量依赖性;TGF-β1、IFN-γ对乳腺上皮细胞的增殖作用出现剂量抑制效应。     

无血清条件下UC-MSCs和BMECs共培养对IGF-Ⅰ表达的影响

试验旨在探讨无血清条件下脐带间充质干细胞（UC-MSCs）和奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）共培养对类胰岛素样生长因子-Ⅰ（IGF-Ⅰ）表达的影响,将UC-MSCs和BMECs按1：2直接共培养,对比单纯培养的两种细胞,48 h时利用ELISA法检测各组上清IGF-Ⅰ浓度水平,再利用Transwell小室将两种细胞分离培养,实时荧光定量 PCR检测各组细胞IGF-ⅠR、IGF-Ⅰ mRNA的表达。结果显示,共培养中IGF-Ⅰ浓度显著高于UC-MSCs组（P < 0.05）,极显著高于BMECs组（P < 0.01）;UC-MSCs/BMECs、BMECs/UC-MSCs组IGF-Ⅰ mRNA表达值均极显著高于单纯培养组（P < 0.01）,BMECs/UC-MSCs组显著高于UC-MSCs/BMECs组（P < 0.05）;UC-MSCs/BMECs、BMECs/UC-MSCs组IGF-ⅠR mRNA表达值显著或极显著高于单纯培养组（P < 0.05;P < 0.01）,BMECs/UC-MSCs组较UC-MSCs/BMECs组差异显著（P < 0.05）。综上,体外无血清培养条件下,UC-MSCs和BMECs共培养可显著提高IGF-ⅠR及IGF-Ⅰ mRNA表达,IGF-Ⅰ浓度水平和IGF-ⅠR mRNA的表达具有一致性,IGF-Ⅰ主要存在于UC-MSCs中。     

胰岛素对奶牛乳腺上皮细胞酪蛋白合成调节机理的研究

本文旨在通过在培养液中添加不同浓度胰岛素(INS),研究其对奶牛乳腺上皮细胞中αs1-酪蛋白(CSN1S1)基因、雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路及Janus激酶-信号传导和转录活化因子(JAK-STAT)信号通路相关基因表达的影响。试验选用中国荷斯坦奶牛的乳腺上皮细胞进行体外培养,在无血清无激素的培养基中分别添加0(对照)、2.5、25.0、250.0、5 000.0ng/mL INS,利用实时荧光定量PCR方法检测CSN1S1基因、mTOR和JAK-STAT信号通路中相关基因表达量。结果表明:与0ng/mL组相比,添加不同浓度的INS后均能提高CSN1S1、短型催乳素受体(S-PRLR)及mTOR信号通路中上游蛋白激酶B(PKB)、mTOR和下游真核翻译起始因子4E结合蛋白1(4E-BP1)基因表达量,并且能够增加JAK-STAT信号通路中Janus激酶2(JAK2)和信号转导和转录激活因子5A(STAT5 A)基因表达量,当INS浓度为25.0ng/mL时各正向调节基因表达量最高。此结果提示,添加外源INS能提高奶牛乳腺上皮细胞CSN1S1基因表达量,其作用机理:一是添加INS后能够促进激素受体基因的表达,进而促进转录的启动;二是促进乳蛋白合成的mTOR和JAK-STAT信号通路中各正向调节基因的表达,进而使CSN1S1等乳蛋白合成基因能高水平表达,为进一步通过翻译水平增加乳蛋白的合成奠定了物质基础。     

牛αs2酪蛋白、k酪蛋白基因启动子区多态性研究

为研究牛CSN1S2、CSN3基因启动子多态性.选择品种差异较大的贵州荷斯坦奶牛和务川黑牛构建不同DNA池,设计特异性引物分别扩增2个牛种CSN1S2、CSN3基因5’调控区及第1外显子部分序列.结果表明:CSN1S2基因5’调控区存在3个SNPs位点:A-253T、A-317G、A-407G,CSN3基因5,调控区发现4个SNPs:T-79G、G-415G、T-421C、T-658G,2个牛品种在不同位点的多态性有显著差异.生物信息学软件预测CSN1S2、CSN3基因核心启动子区及转录因子结合位点,CSN1S2基因A-253T、A-317G位于预测核心启动子区.SNP位点造成CSN3基因7个转录因子结合位点消失,而产生10个新的转录因子结合位点.对于CSN1S2、CSN3基因,突变前后RNA二级结构有明显改变,目标序列均未发现CpG岛.研究结果为进一步确定其启动子功能奠定试验基础.     

牦牛酪蛋白基因家族的克隆及组织表达分析

本研究旨在克隆牦牛酪蛋白基因家族(CSN1S1、CSN1S2、CSN2和CSN3)的CDS区序列,鉴定其在牦牛不同组织中的表达水平。选取4岁龄左右处于泌乳期的健康类乌齐母牦牛3头,屠宰后分别采集乳腺、心脏、肝脏、骨骼肌组织,分别提取组织总RNA并反转录为cDNA,设计酪蛋白基因家族特异性引物扩增酪蛋白基因家族序列,进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR法分别检测酪蛋白家族基因mRNA水平。结果显示,克隆得到CSN1S1、CSN1S2、CSN2和CSN3基因cDNA序列分别为919、832、805和715bp,其CDS区全长分别为645、669、690和585bp,分别编码214、222、259和194个氨基酸残基。类乌齐牦牛酪蛋白基因家族与黄牛亲缘关系最近,其次是印度水牛,而与单胃动物猪的亲缘关系最远。组织表达结果显示,酪蛋白基因家族在组织中广泛表达,其中在乳腺组织中的表达量最高,其次是骨骼肌组织。在乳腺组织中CSN1S1、CSN1S2、CSN2基因之间表达量差异不显著(P>0.05),但CSN2基因表达量显著高于CSN3基因(P<0.05)。以上结果为酪蛋白基因家族在牦牛乳腺蛋白质代谢调控机制的研究提供了参考依据。     

辽宁绒山羊和内蒙古绒山羊CSN3基医遗传多态性的比较分析

试验以辽宁绒山羊和内蒙古绒山羊为实验动物，采用PCR—RFLP技术对κ-酪蛋白基因（CSN3）的TaqⅠ酶切多态性进行分析，结果表明：辽宁绒山羊和内蒙古绒山羊2个山羊群体中均存在CSN3基因TaqⅠ酶切位点的多态性，且均有A和B2个等位基因。辽宁绒山羊群体等位基因A和B的基因频率分别为0．46和0．54；内蒙古绒山羊群体中等位基因A和B的基因频率分别为0.31和0．69。CSN3基因Taq Ⅰ酶切位点的基因型分布在辽宁绒山羊群体中极显著（P〈0．01）偏离Hardy-Weinberg平衡定理，在内蒙古绒山羊群体中符合Hardy—Weinberg平衡定理（P〉0.05），但在辽宁绒山羊与内蒙古绒山羊2个群体间存在极显著（P〈0．01）差异。     

牦牛酪蛋白基因家族的克隆及组织表达分析

本研究旨在克隆牦牛酪蛋白基因家族(CSN1S1、CSN1S2、CSN2和CSN3)的CDS区序列,鉴定其在牦牛不同组织中的表达水平。选取4岁龄左右处于泌乳期的健康类乌齐母牦牛3头,屠宰后分别采集乳腺、心脏、肝脏、骨骼肌组织,分别提取组织总RNA并反转录为cDNA,设计酪蛋白基因家族特异性引物扩增酪蛋白基因家族序列,进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR法分别检测酪蛋白家族基因mRNA水平。结果显示,克隆得到CSN1S1、CSN1S2、CSN2和CSN3基因cDNA序列分别为919、832、805和715bp,其CDS区全长分别为645、669、690和585bp,分别编码214、222、259和194个氨基酸残基。类乌齐牦牛酪蛋白基因家族与黄牛亲缘关系最近,其次是印度水牛,而与单胃动物猪的亲缘关系最远。组织表达结果显示,酪蛋白基因家族在组织中广泛表达,其中在乳腺组织中的表达量最高,其次是骨骼肌组织。在乳腺组织中CSN1S1、CSN1S2、CSN2基因之间表达量差异不显著(P0.05),但CSN2基因表达量显著高于CSN3基因(P0.05)。以上结果为酪蛋白基因家族在牦牛乳腺蛋白质代谢调控机制的研究提供了参考依据。     

胰岛素对奶牛乳腺上皮细胞生长及κ-酪蛋白和胰岛素受体基因表达的影响

本试验旨在研究培养基中添加不同浓度的胰岛素对奶牛乳腺上皮细胞生长及κ-酪蛋白(CSN3)和胰岛素受体(INSR)基因表达的影响。选用中国荷斯坦奶牛的乳腺上皮细胞进行体外培养,在以无血清无激素的生长培养基为对照的基础上,分别添加胰岛素5、50、500和5 000 ng/mL,测定CSN3和INSR基因表达量以及CSN3相对含量的变化。结果表明:1)胰岛素能够促进乳腺上皮细胞的增殖,其中5～500 ng/mL的胰岛素促增殖作用较好。2)胰岛素能提高乳腺上皮细胞CSN3、INSR基因表达量和CSN3相对含量,50 ng/mL组CSN3基因表达量和CSN3相对含量均显著或极显著高于对照组(P<0.01)以及5(P<0.01)、500(P<0.01)和5 000 ng/mL组(P<0.05),INSR基因表达量显著或极显著高于对照组(P<0.05)以及500(P<0.05)和5 000 ng/mL组(P<0.01)。结果提示,随着胰岛素浓度的增加,CSN3和INSR基因的表达量及CSN3相对含量均呈先增加后下降的趋势,50 ng/mL时最高,而高浓度(5 000 ng/mL)的胰岛素不利于奶牛乳腺上皮细胞合成乳蛋白。     

利用乳汁体细胞研究共轭亚油酸钙对奶牛乳腺基因表达的作用

8头泌乳中期的奶牛被随机分为2组，分别是对照组（每头牛：基础日粮＋棕榈酸钙200g／d）和试验组（每头牛：基础日粮＋共轭亚油酸钙200g／d），试验期14d，检测了奶产量、乳成分，分析奶牛的血液变化，并采用荧光定量PCR对乳汁体细胞中脂蛋白脂酶（LPL）、乙酰辅酶A羧化酶（ACACA）的基因表达进行检测。结果显示，与对照组相比，试验组奶牛的乳产量、乳蛋白、乳糖和乳汁体细胞含量没有显著影响，但是显著降低了乳脂肪含量（P〈0．05），对照组和试验组奶牛乳脂肪含量分别为0．0326g／mL和0．0244g／mL。检测血液指标发现，共轭亚油酸钙显著升高了奶牛血液中高密度脂蛋白的含量（P〈0．05）。基因分析发现，试验组奶牛乳汁体细胞中LPL、ACA—CA的基因表达显著下调，表明共轭亚油酸钙抑制了奶牛乳腺细胞脂肪酸合成酶的基因表达。     

关中奶山羊CSN1S1基因克隆、生物信息学及组织表达谱分析

【目的】通过分析关中奶山羊αs1-酪蛋白(alpha-s1 casein, CSN1S1)基因组织表达谱及其生物信息学功能,初步探究CSN1S1基因在奶山羊乳成分合成中发挥的作用。【方法】以关中奶山羊为研究对象,利用PCR扩增并克隆CSNIS1-1和CSN1S1-2 2个突变形态,并利用ProtParam、NetPhos、SingalP 4.1 Server、NPS和Phyre2等多种生物信息软件和在线工具对CSN1S1基因及其突变形态的蛋白质结构、理化性质、磷酸化位点等进行分析,通过实时荧光定量PCR检测CSNIS1-1和CSN1S1-2在关中奶山羊肝脏、脾脏、乳腺、肾脏、子宫、输卵管6个组织中的相对表达量。【结果】关中奶山羊乳腺上皮细胞中存在CSN1S1-1和CSN1S1-2 2种突变形态。对测序结果比对显示,CSN1S1-1存在3个碱基的突变,CSN1S1-2不仅存在3个碱基的突变,还存在6个碱基的缺失。CSN1S1-1与CSN1S1蛋白相似性为99.07%,CSN1S1-2与CSN1S1蛋白相似性为97.20%。蛋白理化性质分析显示,CSN1S1-1中碱基的突变导致第31位亮氨...     

Evaluation of a replacement method for mammary gland biopsies by comparing gene expression in udder tissue and mammary epithelial cells isolated from milk

Somatic cells isolated from milk offer an attractive non-invasive replacement of invasive udder biopsies for monitoring bovine mammary gland metabolism. However, for metabolic gene expression studies the mammary gland epithelial cells (MEC) isolated from milk have to be purified from the non-epithelial leukocyte fraction in milk samples. In our study, enrichment of MEC by using anti-cytokeratin peptide 18 (KRT18) antibody coated magnetic beads was evaluated. MEC showed a substantially increased expression of the epithelial-cell-specific KRT18 gene compared to udder tissue. The expression levels of genes specific for mammary gland epithelial cells (CSN3 and LALBA) showed a significant positive correlation in MEC and also in udder tissue. However, no significant correlation of the expression of a specific gene was found between udder and MEC samples. Therefore, MEC isolated from total milk samples via KRT18 antibodies probably do not reflect the true metabolic situation of the bovine udder. Thus, quantitative gene expression profiling of MEC isolated via KRT18 antibodies has to be interpreted carefully with respect to the situation in the udder.