乳腺干细胞自我更新相关信号通路研究进展

乳腺干细胞是来源于乳腺组织的一种成体干细胞,具有自我更新和定向分化潜能。乳腺干细胞对乳腺的发育和功能维持具有重要作用。近年来发现,乳腺干细胞与乳腺癌的发生也有密切联系。多条信号通路对乳腺干细胞的自我更新与分化起着重要作用,这些通路包括Wnt、Notch和Hedgehog通路等。了解这些信号通路的调控机制对乳腺干细胞、乳腺发育以及乳腺癌的研究均有重要意义。本文就近年来该方面的进展做一综述,以期为本领域相关研究提供参考。     

基于全基因组重测序分析藏猪骨骼肌发育相关基因

为从全基因组水平探索影响藏猪骨骼肌发育的遗传变异,本研究对5头迪庆藏猪进行全基因组重测序,并合并NCBI数据库中来自3个省的藏猪、与藏猪同样小体型及生长慢的巴马香猪、及体型大且生长快速的杜洛克和大白猪共70个猪只的全基因组重测序数据进行整合分析,获得全基因组SNP后结合选择信号检测与等位基因频率(AF)分析鉴定藏猪-香猪与杜洛克-大白猪的遗传差异;利用GO和KEGG功能富集分析藏猪骨骼肌转录组与蛋白组相关基因。结果发现:1)2 211个基因在藏猪-香猪与杜洛克-大白猪2个比较组中存在遗传差异,138个基因富集到骨骼肌发育相关的GO功能集及KEGG通路;2)9个基因(UCHL3、POSTN、COL12A1、PGK1、JPH1、GPT2、RBFOX1、FLNB和DCX)已报道参与藏猪60 d胚胎背最长肌发育调控,1个(CKM)参与6月龄藏猪背最长肌发育调控;3)10个基因共包含936个SNP,其中655个SNP位于基因间区,255个是内含子变异,少量SNP是外显子及调控区变异。本研究从全基因组水平鉴定了与藏猪骨骼肌发育相关基因及其遗传变异,为以后持续深入解析藏猪骨骼肌发育的遗传机制提供参考。     

藏猪和杜藏猪生长、肉质性状及脂肪沉积相关基因的表达差异分析

【目的】明确藏猪和杜藏猪(杜洛克父本与藏猪母本杂交F₁代)的生长和胴体性状及肉质指标等表型差异,并分析背最长肌中脂肪沉积相关基因的表达差异,为藏猪种质资源利用及猪脂肪沉积规律研究提供参考依据。【方法】以藏猪和杜藏猪为研究对象,分别测定其体长、体高和胸围等生长性状,屠宰率、背膘厚及眼肌面积等胴体性状,以及pH、肉色、蒸煮损失及肌内脂肪含量等肉质指标;并通过荧光实时定量PCR检测脂肪沉积相关基因在2种猪背最长肌中的表达情况。【结果】杜藏猪的左胴体重、右胴体重、屠宰前重、胴体长、体长、体高、管围和胸围均高于藏猪,且差异显著(P<0.05,下同),眼肌面积(33.00±3.84 cm2)也显著大于藏猪(16.83±1.81 cm2),背膘厚(13.15±2.48 mm)则显著低于藏猪(22.83±2.80 mm),藏猪与杜藏猪的皮厚、腹围和屠宰率无显著差异(P>0.05,下同);杜藏猪肌肉的pH-24 h、熟肉率、剪切力和含水率显著高于藏猪肌肉,而杜藏猪肉色的a-24 h值(10.30±1.06)和肌内脂肪含量[(2.48±1.44)%]显著低于藏猪。除GHR基因外,其他脂肪沉积相关基因的相对表达量均表现为杜藏猪低于藏猪,其中,ADIPOQ基因和FASN基因的相对表达量显著低于藏猪,IGF1基因、TNFa基因和Leptin基因的相对表达量极显著低于藏猪(P<0.01)。相关分析结果显示,GHR基因相对表达量与杜藏猪肌内脂肪含量呈显著正相关,FASN基因相对表达量与藏猪肌内脂肪含量呈显著正相关,IGF1基因相对表达量与藏猪背膘呈显著负相关。【结论】杜藏猪的肉质性状与藏猪相似,但杜藏猪具有更佳的生长性能,说明以杜洛克为父本与藏猪母本杂交得到的杜藏猪具有更优的生产效率。藏猪和杜藏猪的肌内脂肪含量差异与脂肪沉积相关基因的表达差异有关,即猪的肌内脂肪含量受多种脂肪沉积相关基因调控。     

小尾寒羊不同乳腺发育时期7种激素分泌规律

【目的】激素调控了奶牛和奶山羊的乳腺生长发育和泌乳,但目前在绵羊中的研究还不够全面和系统。【方法】以小尾寒羊为研究对象,在空怀期、妊娠早期、妊娠中期、妊娠末期、泌乳早期和泌乳中后期6个乳腺发育时期,采用酶联免疫吸附法测定血液中雌激素、孕酮、催乳素、生长激素、糖皮质激素,胰岛素和胰岛素样生长因子I的浓度,分析激素对绵羊乳腺发育的调控作用。【结果】雌激素和孕酮浓度呈先上升后下降的总体趋势,它们在妊娠末期的浓度最高（分别为73.01 pg/mL和530.48 pmol/L）,在空怀期的浓度最低（分别为35.69 pg/mL和485.46pmol/L）;从空怀期开始,催乳素浓度持续升高,在泌乳早期达到最大值,其在泌乳早期的浓度分别比妊娠中期、泌乳中后期、妊娠早期和空怀期高12.47%、16.17%、46.15%和59.66%(P<0.05);妊娠末期的糖皮质激素浓度最大（495.28 pg/mL）,较妊娠早期和空怀期分别高14.36%和12.42%(P<0.05);胰岛素含量由大到小依次为妊娠早期（36.22 mIU/L）>妊娠末期（36.10 mIU/L）>泌乳早期（...     

绵羊妊娠期胎儿垂体促性腺激素细胞的发生发育与血浆B-LH浓度的变化关系

为了研究绵羊胚胎期垂体中促性腺激素细胞的发育及功能变化，分别在胎儿发育的第60、90、120天和出生期采集垂体和血液，利用免疫荧光标记和生物学测定方法研究了垂体中促黄体激素β亚单位（LH-β)的表达和血液中LH生物活性的变化。结果证明：在胚胎发育的第60天，在腺垂体可观察到少量散在的LH-β阳性细胞；在胎儿发育的90d，LH-β阳性细胞率显著高于60d(P＜0．01)时，且均匀分布于整个腺垂体；在胎儿发育的120d，LH-β阳性细胞率达到高峰，但出生期又显著降低。胚胎发育过程中，垂体的LH-β细胞阳性率与血液中B-LH浓度呈现相似的变化趋势，且无显著的性别差异。以上研究征明绵羊垂体促性腺激素细胞的功能在胚胎中期之后最活跃，在后期垂体中LH-β阳性细胞率和血浆BLLH浓度都有降低，这种波动可能与胎儿垂体-性腺物的负反馈调节机制的建立有关。     

蓝果忍冬果实发育过程中形态指标及内源激素含量的变化

[目的]探讨蓝果忍冬果实不同发育时期内源激素含量的变化规律,为蓝果忍冬果实生长发育生理机制研究及调控提供参考依据.[方法]采用液相色谱法测定蓓蕾和长白山1号两个蓝果忍冬品种(系)果实发育过程中的玉米素(ZT)、赤霉素(GA3)、生长素(IAA)和脱落酸(ABA)含量.[结果]蓓蕾和长白山1号果实生长曲线均呈不明显双S型.盛花后6d果实内GA3、IAA和ABA含量均处于峰值,此后随着果实的发育逐渐下降;第Ⅱ快速生长期前期和中期果实内GA3、IAA和ZT含量均出现一个小峰值,第Ⅱ快速生长期后期ABA含量出现高峰(蓓蕾为4.88 μg/gFW,长白山1号为3.32μg/gFW).两个品种(系)果实中GA3和IAA与单果重、横径的相关系数绝对值大于0.500.[结论]蓝果忍冬果实发育初期ABA含量出现小高峰可促进落花,且高含量的GA3、IAA和小高峰含量的ABA及第Ⅱ快速生长期前期高含量的GA3、IAA和ZT有利于果实快速生长,采收前高含量的ABA有利于果实成熟,可作为蓝果忍冬生产上应用生长调节剂调控果实生长发育、成熟的理论依据.     

IGF-I-CaN-NFATc3信号通路相关基因在鸭发育早期骨骼肌中的同步表达及其与肌纤维性状相关性

【目的】IGF-I-钙调磷酸酶（CaN）-NFAT信号途径是调节肌肉生长、决定不同肌纤维类型的主要信号途径,本研究选择生长速度不同的高邮鸭和金定鸭为试验材料,首次对不同品种鸭胚胎期和出雏早期肌肉中IGF-I-CaN-NFAT信号通路相关基因的表达规律及其与肌纤维类型的相关性进行了研究。【方法】采用实时荧光定量PCR方法研究鸭13、17、21、25、27胚龄和出雏后7日龄胰岛素样生长因子( insulin-like growth factors, IGF-I) , 钙调磷酸酶（calcineurin, CnAα）和活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cells, NFAT c3）基因的表达量,同时采用肌球蛋白ATPase碱孵育法对两个鸭种腓肠肌外侧头不同发育阶段的肌纤维性状进行组织学观察,对不同类型肌纤维比例进行统计,用SPSS20.0软件进行差异显著性分析,探讨IGF-I-CaN-NFAT信号通路相关基因对鸭骨骼肌肌纤维类型转换的调控机制。【结果】随着胚龄或日龄增加,两鸭种快肌纤维比例均呈现下降趋势,中间型肌纤维比例仅存在少量波动,慢肌纤维比例除在高邮鸭中27胚龄时有所下降外,总体上呈现上升的趋势;IGF-I, CnAα和 NFATc3 基因在不同鸭种的同一肌肉部位的表达模式相对一致,仅存在显著的发育时段差异,在不同的部位（胸肌和腿肌）的表达也存在差异,但并不存在显著的性别效应,3个基因均在13胚龄即可检测到表达,且表达量均表现为最高,显著地高于其他各胚龄的表达量,提示IGF-I-CaN-NFATc3信号通路可能在鸭胚胎发育早期肌纤维的形成过程中发挥了重要作用。CnAα mRNA在胸肌中呈近似“V”形的表达趋势,21胚龄时表达量最低然后呈持续上升趋势,而在腿肌中则呈“波浪形”表达趋势,表达量最低点出现在27胚龄;NFATc3在胸肌和腿肌中的表达量均表现为13胚龄最高,然后至17胚龄显著下降并维持在较低的表达水平,在胸肌中表达量最低点出现在21胚龄,而腿肌中21胚龄的表达量则要显著高于17、25、27胚龄和7日龄的表达量,17胚龄表达量最低;IGF-I mRNA在胸肌和腿肌中总体上表现为先下降,至出雏前（27胚龄）降至最低,然后出雏后一周略有上升的趋势。IGF-I, CnAα和 NFATc3 基因的表达两两之间均表现出显著或极显著的正相关关系,同时,3个基因的表达与快肌纤维比例存在正相关,而与慢肌纤维比例及中间型纤维的比例呈负相关。【结论】在鸭胚胎发育后期至出雏早期,腓肠肌外侧头肌纤维类型存在由快肌纤维向慢肌纤维转换的趋势,IGF-I-CaN-NFAT信号通路相关基因之间存在协同表达,在鸭早期骨骼肌纤维类型转换中可能发挥着调控作用。     

热应激对中国荷斯坦牛乳腺组织基因表达及信号通路的影响

夏季奶牛热应激问题给奶业生产造成了巨大的经济损失。为揭示奶牛发生热应激后乳腺组织应答反应的分子机制,通过研究热应激奶牛乳腺组织差异表达基因,探究差异基因对乳腺组织转录调控的影响。以8头中国荷斯坦牛为研究对象,分别采集热应激期(8月,温湿指数THI=83.8)和非热应激期(3月,THI=65.8)各4头奶牛乳腺组织,利用HiSeq2000进行转录组测序,并进行生物信息学分析,共发现96个差异表达基因(差异倍数>2),其中上调表达46个,下调表达50个。GO分类结果表明,注释到细胞组分、分子功能和生物学过程的差异基因数量分别为41、38和36个(P<0.05)。KEGG通路分析结果表明,差异基因共富集到18条信号通路(P<0.05),其中6条与疾病有关,9条与代谢有关,此外,与免疫应答相关的细胞因子-细胞因子受体相互作用和NOD样受体信号通路明显富集。通过比较热应激和非热应激奶牛乳腺组织转录组,分析差异基因相关信号通路,为进一步了解奶牛发生热应激反应的分子机制奠定基础。     

视黄醇对大肠杆菌诱导的大鼠乳腺上皮细胞NF-κB信号通路的抑制作用

为探讨视黄醇对大肠杆菌诱发的大鼠乳腺上皮细胞炎症反应的影响,原代培养大鼠乳腺上皮细胞,试验组预先经视黄醇处理24 h后,对照组和试验组分别经大肠杆菌处理30 min和60 min,收集细胞和上清液。结果显示,大肠杆菌诱发能显著提高TLR4和NF-κB表达,进而促进促炎性细胞因子TNF-α、IL-1β的释放以及炎性介质iNOS(诱导型-氧化氮合酶)的表达。视黄醇处理能抑制NF-κB表达,进而降低炎性细胞因子和炎性介质的释放和表达,从而达到保护乳腺上皮细胞的作用。     

半胱胺对妊娠大鼠乳腺发育及血液生长抑素生长激素含量的影响

选用１２只Ｗｉｓｔａｒ受孕大鼠进行配对实验,实验鼠每周灌服半胱胺（ＣＳ）－一次,直至分娩。结果表明,实验鼠妊娠末期乳腺绝对和相对湿重明显提高,ＤＮＡ含量升高,ＲＮＡ含量差异不明显。故ＲＮＡ：ＤＮＡ比值明显降低;实验组大鼠血液生长抑素（ＳＳ）和催乳素一比对照鼠明显下降,生长激素（ＧＨ）水平明显提高。结果提示,ＣＳ能促进妊娠大鼠乳腺发育,而降低大鼠ＳＳ含量,提高ＧＨ水平可能与其主要的作用机制。     

奶牛乳腺发育与泌乳过程中能量代谢的变化

为确定奶牛乳腺发育与泌乳各时期能量代谢状况及建立生物调控技术,应用试剂盒及高效液相色谱法(HPLC),对奶牛乳腺发育与泌乳过程中能量代谢重要指标进行了测定。结果表明,己糖激酶、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、甘油三酯、葡萄糖、乳糖、β-酪蛋白、ATP酶、能荷值和NADPH等指标在不同时期都存在差异,即青春期14个月时的葡萄糖浓度最高,妊娠4个月时的NADPH含量最高,围产前期时的甘油三酯含量、乳糖含量和能荷值最高,泌乳7 d时异柠檬酸脱氢酶活性和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性最高,泌乳140 d时的Ca2+Mg2+-ATP酶的活性最高,泌乳280 d时的Na+K+-ATP酶活性最高,退化期3 d的β-酪蛋白含量最高,退化期30 d时的己糖激酶活性最高。揭示了奶牛乳腺发育与泌乳过程中能量代谢的变化规律。     

大鼠不同时期乳腺组织及血液中雌激素变化规律

研究大鼠不同时期乳腺及血液中雌激素变化规律。选择雌性SD大鼠42只,分别为处女期、妊娠前、中、后期,每期间隔6d,泌乳期前、中、后期,每期间隔6d,每期6只。规定时间取各期大鼠乳腺组织及血清。通过放免测各个时期雌激素含量并进行分析。结果表明大鼠血清E2水平中处女期最高,妊娠开始呈现先降后升趋势,而泌乳各时期呈逐渐下降趋势。处女期与其它时期差异显著(P<0.05),整个妊娠期以妊娠后期最高,且差异不显著(P>0.05);泌乳前、中、后期明显高于妊娠期水平(P<0.05);乳腺E2:泌乳前期最高,然后呈现下降趋势,处女期与各期差异显著(P<0.05),泌乳前期明显高于其它时期(P<0.05),而显著高于妊娠中期和后期(P<0.05)。雌激素在维持乳腺发育及启动和维持泌乳方面发挥着重要作用。     

高脂日粮对初情期小鼠乳腺发育的影响及分子机制

【目的】研究高脂日粮对初情期小鼠乳腺发育的影响及可能机制。【方法】选用20只4周龄昆明雌性小鼠,设对照组和高脂日粮组,试验期4周,每周称体质量并统计采食量。试验结束后采集小鼠乳腺并称质量,采用wholemount及HE染色观察小鼠乳腺组织形态结构及导管数量。利用Western blot检测初情期小鼠乳腺组织胰岛素样生长因子1(Insulin-like growth factor1,IGF-1)、增殖相关信号通路关键蛋白蛋白激酶B(Protein kinase B,Akt)、胞外调控的蛋白激酶(Extracellular regulated protein kinase,Er K)以及炎症信号通路关键蛋白Toll样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)和核因子κB激酶抑制剂(Inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase,IKK)的表达。【结果】高脂日粮组小鼠采食量极显著低于对照组(P0.01),但在能量摄入方面与对照组无显著差异。高脂日粮组小鼠的体质量增加显著高于对照组(P0.05)。高脂日粮组小鼠在乳腺质量、乳腺质量与体质量的比值上均极显著高于对照组(P0.01)。乳腺组织的whole-mount及HE染色结果表明,高脂日粮组小鼠乳腺导管发育明显被抑制,其乳腺组织的导管数和密度明显降低,乳腺组织的终末乳芽数量也极显著低于对照组(P0.01)。高脂日粮能够显著抑制小鼠乳腺组织IGF-I的蛋白表达以及Akt、Erk和IKK的磷酸化水平(P0.01或0.05),极显著促进小鼠乳腺组织TLR4的蛋白表达(P0.01)和显著促进JNK的磷酸化水平(P0.05)。【结论】高脂日粮能够抑制初情期小鼠乳腺发育,这可能是通过抑制乳腺增殖的相关信号和促进乳腺组织炎症的相关信号来实现。     

Regulation of bone phosphorus retention and bone development possibly by BMP and MAPK signaling pathways in broilers

The bone morphogenetic protein(BMP) and mitogen-activated protein kinase(MAPK) signaling pathways play an important role in regulation of bone formation and development,however,it remains unclear that the effect of dietary different levels of non-phytate phosphorus(NPP) on these signaling pathways and their correlations with bone phosphorus(P) retention and bone development in broilers.Therefore,this experiment was conducted to investigate the effect of dietary P supplementation on BMP and MAPK ...     

限饲对初情期小鼠乳腺发育的影响及机制

【目的】研究限饲对初情期小鼠乳腺发育的影响及机制,为动物乳腺发育的营养调控提供科学依据。【方法】选用24只4周龄C57BL/6雌性小鼠,分为对照组和限饲组。试验为期4周,每周称体质量并统计采食量和饮水量,在试验结束前对小鼠进行体成像和体组成检测。试验结束后采集小鼠乳腺并称质量。采集血液,测定血清中胰岛素样生长因子(IGF-1)和雌二醇(E2)的水平。采用Whole-mount染色观察小鼠乳腺发育情况,统计小鼠乳腺终末乳芽(TEB)和导管分支数量。利用免疫荧光染色检测乳腺组织中增殖细胞核抗原(PCNA)的表达。【结果】限饲组小鼠体质量、体增质量、平均日采食量、平均日能量摄入均极显著低于对照组(P0.001),但其饮水量显著高于对照组(P0.05)。限饲对小鼠肌肉含量和脂肪含量无显著影响。限饲使小鼠的乳腺质量降低了29%(P0.05),对乳腺指数无显著影响。Whole-mount染色结果表明,限饲显著抑制初情期小鼠的乳腺发育,其乳腺组织的TEB数量和导管分支数量均显著低于对照组(P0.05)。此外,限饲对血清中E2水平无显著影响,但使血清中IGF-1水平降低了34%(P0.05)。限饲显著抑制了小鼠乳腺组织中PCNA蛋白的表达。【结论】限饲可显著抑制初情期小鼠乳腺发育,这可能与限饲可降低血清中IGF-1水平和乳腺组织中增殖相关蛋白PCNA表达有关。     

大型迪庆藏猪不同生长阶段肌肉生长差异基因及其调控通路分析

为筛选大型迪庆藏猪不同生长阶段肌肉生长差异的关键基因并分析其调控途径,以40、80和120 kg的大型迪庆藏猪为对象,基于RNA-seq技术对背最长肌组织进行转录组测序,对获得的测序数据进行拼接、比对、注释和差异分析,筛选与肌肉生长相关的差异基因进行STEM趋势分析、功能分析并构建差异基因互作网络。结果表明:1)10~40 kg阶段与40~80 kg阶段、40~80 kg阶段与80~120 kg阶段比较共检测到730 个、981 个基因显著差异表达;2)差异表达基因STEM趋势分析显示,共有4 个差异显著模块,模块11和14的差异基因先上调表达后轻微下调;模块9和10的差异基因先上调后下调表达;3)差异基因互作网络显示,10~40 kg vs 40~80 kg,FOS基因位于调控网络核心,与EGRs、CCL2和NOR-1等基因有互作关系,NOR-1基因上调导致肌肉生长速度加快,FOS基因下调抑制肌源性分化,EGRs基因下调导致胶原纤维束减少,CCL2基因下调导致肌肉再生受损;40~80 kg vs 80~120 kg,FOXO1、PDK4和PPARD等基因位于网络中心,SFRPs基因上调阻止成肌细胞终末分化,FZD7基因下调减缓肌纤维肥大速度,FOXO1下调导致肌生长抑制素mRNA下降减缓肌肉萎缩进程,PPARD与FOXO1均降低PDK4含量从而使肌肉丙酮酸脱氢酶复合物活性增强,对碳水化合物氧化和葡萄糖摄取增加,肌纤维变粗,与大型迪庆藏猪40至80 kg生长速度显著快于10至40 kg阶段,而80 kg之后缓慢下降的规律吻合;4)挑选了12 个差异基因进行qPCR验证,EGR1、SFRP1和FOXO1等12 个基因定量验证结果与转录组测序结果一致。综上,本研究利用RNA-seq技术筛选出12 个影响大型迪庆藏猪不同生长阶段肌肉生长的差异基因,可为解析地方猪肌肉生长的遗传调控机制、应用分子标记辅助选择提高迪庆藏猪瘦肉产量提供参考。     

小白鼠乳铁蛋白基因片段克隆及不同泌乳阶段乳铁蛋白基因表达的差异

从泌乳期小白鼠乳腺组织中提取总RNA,用反转录酶反转录为cDNA后,根据已报道的小白鼠乳铁蛋白(LF) cDNA设计一对引物,采用聚合酶链式反应(PCR)进行扩增,获得一条897 bp的片段,克隆于pGEM-T Vector后进行序列分析表明,该片段为LF基因cDNA的部分序列,编码299个氨基酸组成的多肽,是成熟肽的主体部分.本研究得到的基因片段与已报道的小白鼠子宫LF cDNA部分序列的同源性达到99%.以LF基因片断的成功克隆为基础,本实验室构建了一优化的半定量RT-PCR法,以β-actin为内标,研究不同泌乳阶段小白鼠乳腺组织LF基因表达的差异.结果显示,不同泌乳阶段小白鼠LF基因表达有差异,在泌乳第1日,LF基因的表达量较高,从泌乳第1日到泌乳第10日和第18日,LF基因表达量呈下降趋势,到乳腺组织退化的干乳期(泌乳第25日),LF基因表达量又明显升高.