奶牛乳腺氨基酸代谢利用及其信号通路

乳腺是奶牛乳汁合成的重要器官,乳腺内营养物质代谢与乳品质密切相关。乳蛋白作为乳中最重要的营养物质,一直受到研究者关注。氨基酸是乳蛋白合成的重要前体物,同时也是乳腺代谢途径的重要调控因子。乳腺内氨基酸代谢涉及诸多信号通路,对信号通路的深入研究可从细胞分子水平揭示乳合成调控机理,为奶牛乳腺内氨基酸代谢营养调控提供理论依据。本文针对奶牛乳腺氨基酸代谢及其涉及到的信号通路进行综述,并就其与营养的关联进行了阐述。     

氨基酸对奶牛乳腺蛋白质合成调控及其分子机制的研究进展

乳蛋白中含有大量人体所需的必需氨基酸,其组成平衡、含量丰富,是一种具有极高营养价值的蛋白质,而乳中 90%以上的蛋白质是乳腺利用氨基酸从头合成的,因此氨基酸对奶牛乳蛋白合成发挥着重要的作用。此外,氨基酸不仅是合成乳蛋白不可或缺的前体物质,而且还是重要的信号调控因子,通过哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR） 信号通路调控乳蛋白的合成。基于此,作者就影响奶牛乳腺氨基酸供应、摄取、利用的因素及氨基酸的信号传导作用的研究进展进行综述,以期为提高乳蛋白的合成提供一定的理论基础。     

影响奶牛乳蛋白合成的主要营养因素分析

乳蛋白是奶牛乳汁的重要组成成分，它主要通过乳腺组织吸收血液中游离的氨基酸及小分子蛋白质来合成。乳蛋白的合成会受到日粮营养水平、胃肠道微生物、乳腺血流量及血中氨基酸浓度、血中可利用氨基酸比例、氨基酸载体转运效率等多种因素的影响。文章主要从乳蛋白的合成途径、影响乳蛋白合成的因素、乳蛋白合成相关基因表达及乳蛋白合成信号通路的调控四个方面进行阐述，以期通过改善乳腺对氨基酸的有效利用，为提高乳蛋白合成效率、改善乳品质提供科学依据。     

奶牛乳蛋白产量的营养调节效应与乳腺真核起始因子-2（eIF2）和核糖体s6（S6）激酶-1（S6K1）的磷酸化有关（摘要）

日粮蛋白质和能量同时影响泌乳动物乳蛋白的产量,必需氨基酸单独不能完全解释营养素对乳蛋白产量的影响。生长动物组织中,营养素对蛋白质合成受哺乳动物雷帕霉素靶点（mTOR）和整合应激网络（ISR）的调控。本试验旨在探讨乳腺内营养素信号是否也通过mTOR和ISR网络调控乳蛋白的合成。泌乳奶牛饥饿22 h后,静脉内分别灌注必需氨基酸（EAA）和葡萄糖混合物,葡萄糖、l-Met＋l-Lys、l-His或l-Leu 9 h。结果表明,EAA和葡萄糖混合物或葡萄糖能分别提高乳蛋白产量的33%和27%。     

乳腺内氨基酸调控乳蛋白合成的分子作用机制

作为维持哺乳动物生命活动重要的"生物工厂",乳腺利用从流经血液中摄取的氨基酸等营养物质为底物合成乳蛋白。研究证实,氨基酸还可作为一种信号因子,通过乳腺内多种信号级联传导通路,调控乳蛋白基因的转录及翻译过程,从而影响乳腺中乳蛋白的合成。酪氨酸蛋白激酶-信号转导子和转录激活子(JAK-STAT)信号通路和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)信号通路是乳蛋白基因转录和翻译过程中的主要调控路径。本文综述了乳腺JAKSTAT和m TOR信号通路的分子机制及氨基酸通过这些通路调控乳蛋白合成的研究进展,旨在进一步阐明氨基酸调控乳蛋白合成的作用机理。     

营养素和催乳激素通过哺乳动物雷帕霉素靶点调控乳蛋白的合成（摘要）

研究结果表明,营养和内分泌系统影响奶牛乳腺内乳蛋白的翻译过程,但其分子机制还不是很清楚。因此,本试验旨在研究营养素和激素通过哺乳动物雷帕霉素（mTOR）信号路径对乳蛋白合成的影响。氨基酸混合物（AA）、能量底物（葡萄糖和醋酸盐）和激素混合物（皮质醇、胰岛素和催乳素）分别或混合添加到培养乳腺腺泡（泌乳奶牛乳腺中分离）的培养媒介中,同时测定乳蛋白合成和mTOR信号路径元件的磷酸化状态。     

奶牛乳蛋白产量的营养调节效应与乳腺真核起始因子-2(eIF2)和核糖体s6(S6)激酶-1(S6K1)的磷酸化有关

日粮蛋白质和能量同时影响泌乳动物乳蛋白的产量,必需氨基酸单独不能完全解释营养素对乳蛋白产量的影响。生长动物组织中,营养素对蛋白质合成受哺乳动物雷帕霉素靶点(mTOR)和整合应激网络(ISR)的调控。本试验旨在探讨乳腺内营养素信号是否也通过mTOR和ISR网络调控乳蛋白的合成。泌乳奶牛饥饿22 h后,静脉内分别灌注必需氨基酸(EAA)和葡萄糖混合物,葡萄糖、l-Met+l-Lys、l-His或l-Leu 9 h。结果表明,EAA和葡萄糖混合物或葡萄糖能分别提高乳蛋白产量的33%和27%。Met+Lys或His产生的效应分别是EAA和葡萄糖混合物效应的35%和41%。乳腺组织中,EAA和葡萄糖混合物降低了ISR靶点eIF2的磷酸化,但增强了mTOR靶点S6K1和S6的磷酸化,同时刺激了乳蛋白的合成。葡萄糖提高了乳腺内S6K1的磷酸化(P0.05),降低了eIF2磷酸化62%,暗示着ISR网络在刺激乳蛋白产量中的作用。与此相反,EAA提高或趋向于(P0.1)提高乳腺内mTOR的活性(P0.05),但His,如葡萄糖一样降低了eIF2磷酸化62%。尽管EAA和葡萄糖混合物激活了乳蛋白合成信号的活性83%到127%,但EAA产生的效应还不到EAA和葡萄糖混合物效应的50%。因此,本试验结果表明,ISR和mTOR网络在调控乳蛋白产量中只起着部分的作用。     

赖氨酸影响奶牛乳蛋白合成的分子机制北大核心CSCD

乳蛋白是评价牛奶质量的重要指标。在以玉米为基础饲粮的奶牛的乳蛋白合成过程中,赖氨酸(Lys)既是限制性氨基酸又是必需氨基酸,发挥着重要调控作用。Lys可提高奶牛泌乳性能、维持乳腺健康,但目前Lys调控乳蛋白合成的详细分子机制尚不清楚。本文综述了Lys影响奶牛泌乳性能特别是乳蛋白合成的研究进展,并介绍了Lys影响奶牛乳蛋白合成的可能机制,为完善奶牛泌乳营养精准调控策略提供理论参考。     

VPS28通过泛素化信号通路调控奶牛乳腺上皮细胞中乳蛋白的合成

旨在分析VPS28基因调控乳蛋白合成的分子机制，为奶牛泌乳性状的分子育种奠定理论基础。本研究首先利用RNA干扰（RNA interference，RNAi）技术敲降奶牛原代乳腺上皮细胞（bovine mammary epithelial cells，BMECs）中VPS28基因的表达水平，检测与乳蛋白合成、泛素化-溶酶体和泛素化-蛋白酶体通路相关的11个基因、泛素蛋白的表达水平及蛋白酶体活性；然后抑制BMECs中蛋白酶体和溶酶体的活性，检测酪蛋白相关基因、核糖体蛋白的表达水平；最后利用同位素标记相对和绝对定量（isobaric tags for relative and absolute quantification，iTRAQ）比较蛋白质组学分析敲降前后BMECs的差异表达蛋白。结果表明，敲降VPS28基因后，CSN1S1、CSN2、CSN3、RPS8、UBC、PSMC3、PSMC5基因均显著上调，PSMD12显著下调；抑制蛋白酶体后，CSN1S1、CSN2、CSN3显著上调，RPL13显著下调；抑制溶酶体活性后酪蛋白相关基因表达不显著；iTRAQ结果共筛选出129个差异表达蛋白，下调蛋白主要富集在核糖体、溶酶体、剪切体等相关通路，上调蛋白主要富集在内质网的蛋白质加工、加压素调控的水重吸收过程、RNA转运等通路中。研究表明，VPS28基因可通过泛素化信号通路影响BMECs中乳蛋白的合成。     

反刍动物乳腺的氨基酸营养代谢研究

反刍动物乳腺是一个很活泼的蛋白质合成场所,90%以上的乳蛋白都是在乳腺中合成,其合成过程与其他组织合成蛋白质的过程相似。乳腺也是主要的氨基酸代谢调控组织,氨基酸抽取和转化为乳蛋白的机理与乳的分泌有关。血流量是主要的调控点,血液的流动可以改变乳腺的营养供给和平衡。因此,有必要对组织内氨基酸营养代谢尤其是泌乳反刍动物乳腺内氨基酸营养代谢进行深入研究,以便能准确地预测日粮中可利用蛋白质对乳蛋白的影响,使奶牛生产者能更好地配制日粮,提高日粮蛋白质的转换效率,同时为确定提高乳蛋白含量的方法和措施提供理论依据。1乳腺对…     

乳蛋白合成的信号通路与营养调控

乳蛋白是衡量乳品质高低的重要指标之一。研究乳腺合成乳蛋白的机理,探索奶牛将摄入的营养物质转化成乳蛋白的代谢过程及对关键基因的调控作用,已为提高乳品质提供了新的思路。本文从日粮蛋白质、能量、氨基酸、维生素等营养素的角度,结合相关的信号通路关键基因,综述了营养素对乳蛋白合成的调节作用,为利用日粮营养素对乳蛋白合成的调节研究提供理论基础。     

奶牛乳腺中4F2hc基因的表达模式及亮氨酸对其表达的调控研究

为了研究4F2hc在奶牛乳腺中的表达模式及调控方式，进一步明确氨基酸在奶牛乳腺上皮细胞中的跨膜转运过程，本研究采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测了4F2hc在泌乳期和干奶期奶牛乳腺组织中的表达变化；在体外培养的泌乳期奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸，采用Western blotting和实时荧光定量PCR技术检测其对奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达的影响；采用雷帕霉素抑制剂抑制mTOR信号通路，使用Western blotting方法检测mTOR信号抑制后奶牛乳腺上皮细胞中4F2hc表达以及乳蛋白合成的变化。结果显示，在泌乳期的奶牛乳腺组织中4F2hc的mRNA和蛋白表达水平均显著或极显著高于干奶期（P<0.05，P<0.01）；在体外培养的奶牛乳腺上皮细胞中添加亮氨酸可以极显著提高乳腺上皮细胞中4F2hc的mRNA和蛋白质表达水平（P<0.01）；亮氨酸刺激可以激活细胞内的mTOR信号通路（P<0.05），而雷帕霉素处理则可以显著抑制mTOR信号分子的磷酸化并极显著抑制亮氨酸诱导的4F2hc的表达（P<0.05，P<0.01），进而极显著抑制β-Casein的合成（P<0.01）。以上研究结果表明，4F2hc基因的表达与奶牛乳腺的泌乳活性之间呈正相关，亮氨酸可以通过激活mTOR信号通路来调节4F2hc基因的表达，进而影响乳蛋白的合成。     

泌乳奶牛乳腺葡萄糖吸收、代谢及其调控研究进展

乳腺是合成乳汁的重要场所。葡萄糖是泌乳奶牛合成乳糖的前体物,并且与乳脂、乳蛋白合成密切相关。为提高泌乳奶牛饲料转化效率、泌乳量,有必要深入研究奶牛乳腺的葡萄糖吸收与代谢机制。本文从乳腺葡萄糖吸收方式、乳腺葡萄糖摄取的调控、乳腺葡萄糖代谢及调控3个方面,对泌乳奶牛乳腺的葡萄糖吸收、代谢及其调控进行综述,为进一步研究乳腺代谢,调控乳产量、乳脂含量和乳蛋白含量提供依据。     

激素对奶牛乳腺上皮细胞乳脂肪合成的调控作用

乳脂肪是高质量的天然脂肪，其可为人类提供营养和能量，在各种膳食脂肪和油类中，是最容易被消化吸收的。乳脂肪是在乳腺中由从头合成或外源摄取的脂肪酸与甘油酯化形成的一种脂类物质，其含量的高低关系着牛奶品质的优劣和乳制品的加工特性。在奶牛的泌乳周期中，乳腺泌乳功能受多种因素影响，其中内分泌腺分泌的多种激素对奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）乳脂的合成具有积极的调控作用。综上所述，作者介绍了氢化可的松、催乳素、胰岛素和生长激素4种泌乳相关激素对BMECs乳脂肪合成的调控机理，即从乳脂合成适宜的激素添加量、激素对乳脂球形态的影响方面初步阐释其调控作用，并从乳脂合成的关键酶及转录因子、激素对乳脂合成相关基因表达量方面深入阐释其作用机理，旨在为研究泌乳相关激素对奶牛乳腺内乳脂肪合成的调控机理提供参考。     

小肽调控奶牛乳腺乳蛋白合成的作用机制

小肽作为乳蛋白合成的前体物之一,已证明其具有促进乳蛋白合成的功能,但其调控乳蛋白合成的潜在机制尚未明确。本文主要从小肽对乳蛋白合成的影响、小肽的吸收与降解以及小肽调控乳蛋白合成的机制3个层面,综述小肽调控奶牛乳腺乳蛋白合成的作用机制,以期为奶牛乳蛋白合成的机制研究提供更多的理论依据。     

添加通路阻断剂对IGF-1影响奶牛乳腺上皮细胞增殖与凋亡的研究

试验旨在研究胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor 1,IGF-1）对奶牛乳腺上皮细胞（bovine mammary epithelial cells,BMECs）增殖的影响,为后期利用IGF-1调控乳腺发育奠定理论基础。以奶牛乳腺上皮细胞为材料,首先分4组分别外源添加0（对照组）、10、50、100 μg/mL IGF-1且分别培养12、24、48、72 h,测定抑制BMECs凋亡率的最佳浓度;然后分6组：单纯BMECs组、BMECs+IGF-1组、BMECs+LY294002组、BMECs+IGF-1+LY294002组、BMECs+RAPA组和BMECs+IGF-1+RAPA组,采用流式细胞术测定各组细胞凋亡率。结果表明,外源性添加IGF-1对BMECs凋亡率具有抑制作用,最佳浓度为50 μg/mL;BMECs+IGF-1+LY294002与BMECs+IGF-1+RAPA组细胞凋亡率均极显著高于BMECs+IGF-1组（P<0.01）。推断IGF-1能够活化PI3K/Akt/mTOR信号通路,参与BMECs凋亡的调控作用,进而抑制BMECs细胞凋亡;IGF-1可能会对被抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路产生"修复"机制,使其能够重新参与BMECs的生命进程。     

保护性蛋氨酸与赖氨酸在奶牛生产中的应用

乳蛋白是体现牛奶质量的重要指标,乳蛋白氨基酸来源于日粮氨基酸。乳蛋白中酪蛋白、乳白蛋白和乳球蛋白除了满足人体基本营养需求,还对人体生长、发育和健康发挥重要作用,是动物源优质蛋白质来源。蛋氨酸与赖氨酸是奶牛日粮限制性氨基酸,不仅是乳蛋白合成的重要底物,同时还作为信号分子调控乳蛋白基因表达。本文综述了奶牛氨基酸需要与来源、必需氨基酸、限制性氨基酸、保护性蛋氨酸和赖氨酸在日粮中的应用,阐述了氨基酸营养在蛋白质合成代谢中的核心作用,为指导奶牛日粮配方提供参考。     

乳腺对氨基酸的摄取及其调控机制研究进展

乳蛋白是乳中重要的营养成分之一,超过90%的乳蛋白是乳腺利用从血液中摄取的氨基酸从头合成,因此在保证氨基酸充足供给的前提下,乳腺对氨基酸摄取率的高低是影响乳蛋白产量的关键因素。血液中的氨基酸不能自由扩散进出乳腺,需要由乳腺上皮细胞膜上特异的氨基酸转运载体(AAT)协助完成。而乳腺AAT活性受到营养物质和激素水平的调节,当乳腺感知到营养物质和激素水平变化的信号,能够通过激活或抑制以哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)和一般性调控阻遏蛋白激酶2(GCN2)为核心的2条信号通路的活性,进而影响AAT活性,调节乳腺对氨基酸的摄取。本文主要从乳腺AAT的分类和功能、影响乳腺摄取氨基酸的主要因素以及调控乳腺氨基酸摄取的信号通路机制3个方面作一综述,旨在从氨基酸摄取的角度为提高乳蛋白的合成提供参考。     

营养素和激素通过哺乳动物雷帕霉素靶标信号通路调控乳蛋白合成

营养物质和内分泌虽能影响奶牛乳蛋白的合成,但至今这种调控作用的分子机制仍未完全阐明。本研究的目的是测定营养物质和激素是否是通过哺乳动物雷帕霉素靶标(mTOR)信号通路调控乳蛋白合成。试验从泌乳奶牛乳腺组织中分离乳腺腺泡,用含有氨基酸(AA)、葡萄糖和乙酸(GA)或催乳激素(HIP)以其混合物的培养基处理腺泡,然后测定乳蛋白合成速率和mTOR信号通路中各元件的磷酸化状态。结果发现,培养基添加AA后可使乳蛋白合成率提高50%,而单独添加GA或HIP不影响乳蛋白合成。HIP可以增强AA调控乳蛋白合成,但GA没有增强AA的这种作用。HIP可诱导蛋白激酶B发生磷酸化,而且当AA或GA存在时,HIP能增强这种磷酸化作用。AA和HIP对乳蛋白合成的促进作用与mTOR的底物磷酸化有关,即与p70核糖体蛋白S6激酶-1和真核起始因子4E(eIF4E)结合蛋白-1(4E-BP1)的磷酸化有关。结果表明,营养物质和激素可能通过mTOR信号通路调控乳蛋白合成。     

寡肽和氨基酸对奶牛的作用

给产奶牛补加过瘤胃蛋白质对提高乳蛋白含量和乳产量是一种基本的方法。奶牛在乳蛋白合成上也需要多肽或短肽, 它们在乳腺中可能作为前体直接参与乳蛋白合成。给奶牛通过注射补充混合氨基酸（ 必需ＡＡ＋ 非必需ＡＡ） 或只注射必需ＡＡ 都可提高奶产量并明显提高乳产量和蛋白含量,但乳糖含量有所下降。进而,向奶牛日粮中添加经保护处理的氨基酸,如Ｌｙｓ 、Ｍｅｔ 、Ｐｈｅ 、Ｈｉｓ ,能明显提高产奶量和乳蛋白含量。