菊苣酸对牦牛低氧适应性及外周血单个核细胞免疫功能的研究

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被誉为“世界屋脊”的青藏高原,是人类和动物居住的最恶劣的环境之一。牦牛(Bos Grunniens)是青藏高原上的一种野生牛种,主要分布在青藏高原海拔3500 m以上地区。对于低氧环境具有良好的适应性。菊苣酸(Chicoric acid,CA)是紫锥菊提取物中含量最丰富的酚类化合物之一,也是其重要的免疫活性成分之一。菊苣酸具有增强免疫、抗炎作用、抗疼痛、抗血管生成并能抑制人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)整合酶的作用,还可以保护胶原蛋白免受自由基的降解。鉴于此,本研究拟以大通牦牛为研究对象,利用细胞和分子生物学技术探究菊苣酸对牦牛低氧适应的作用及对牦牛外周血单个核细胞(Perioheral blood mononuclear cell,PBMC)增殖凋亡的调节作用。以期为菊苣酸作为治疗和预防高原疾病和其它与低氧有关疾病的免疫增强剂提供理论基础。本论文主要研究内容与结果如下:1.菊苣酸对生长放牧牦牛低氧适应性研究结果表明,CA能显著提高红细胞(Red blood cell,RBC)、血红蛋白(Hemoglobin,HGB)和白细胞(White blood cell,WBC)含量(P<0.05),可以显著提高血清中总蛋白(Total protein,TP)、高密度脂蛋白胆固醇(High density lipoprotein cholesterol,HDL-C)含量(P<0.05),200 mg/d菊苣酸显著降低甘油三酯(Triglyceride,TG)的含量(P<0.05)。在CA的作用下,总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)显著提高(P<0.05),丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量显著降低(P<0.05)。低氧诱导因子-2(Hypoxia inducible factor-2 alpha,HIF-2α)、促红细胞生成素(Erythropoietin,EPO)、活性氧(Reaction oxygen,ROS)、铁离子(Fe3+)等血清低氧诱导因子均显著增加(P<0.05)。心肌线粒体参数线粒体脱氧核糖核酸(Mitochondrial deoxyribonucleic acid,mtDNA)、解偶联蛋白2(Uncoupling protein 2,UCP2)、过氧化物酶体增殖受体γ共激活辅因子1a(Peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1 alpha,PGC1-α)、细胞核呼吸因子1(Nuclear respirator factor 1,NRF1)和线粒体复合物均有显著改变(P<0.05)。说明CA在高海拔低氧环境下对牦牛的适应能力有积极的影响。2.饲喂菊苣酸对围产期牦牛的血液生化指标、抗氧化能力、免疫功能的研究结果显示:与对照组(0mg/d)相比,试验组(150mg/d)血清尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)、MDA含量及谷草转氨酶(Glutamic oxalacetic transaminase,GOT)的活性显著低于对照组(P<0.05),血清葡萄糖(Glucose,GLU)、碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)含量显著高于对照组(P<0.05),血清GSH-Px、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、T-AOC的活性也显著高于对照组(P<0.05)。表明,150mg/d CA添加到围产期牦牛补饲日粮中,能一定程度的提高围产期放牧牦牛的抗氧化能力、免疫功能及对牦牛生长无不良影响。3.采用高通量转录组测序技术,菊苣酸对牦牛PBMC差异分析显示:在CA处理组和对照组之间鉴定出了6807个差异表达基因,其中3788个基因显著上调,3019个基因显著下调,通路富集分析显示差异表达基因显著富集在细胞增殖、免疫、低氧适应及线粒体功能代谢通路;菊苣酸处理显著上调牦牛PBMC促增殖相关基因周期蛋白F(cyclin F,CCNF),细胞周期蛋白D1(Cyclin D1,CCND1),细胞周期蛋白依赖性激酶4(Cyclin dependent kinase 4,CDK4)的表达,并显著下调抑增殖相关基因肿瘤蛋白(Tumor protein,TP53),细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1A(Cyclin-dependent kinase inhibitor 1A,CDKN1A)的表达,显著上调牦牛PBMC促免疫相关因子白细胞介素2(Interleukin-2,IL-2),白细胞介素6(Interleukin-2,IL-6),凋亡诱导因子2(Apoptosis-inducing factor2,AIF2),同种异体移植物炎性因子2(allograft inflammatory factor 2,AIF2),簇分化抗原97(cluster of differentiation 97,CD97)mRNA表达水平;显著上调牦牛PBMC促低氧适应及线粒体功能相关因子低氧诱导因子1α(Hypoxia inducible factor-1 alpha,HIF1α),血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF),肉碱酯酰转移酶(Carnitine palmitoyl transferase2,CPT2),谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase4,GPX4)的mRNA表达水平,显著下调抑低氧适应及线粒体功能基因GPLD1的表达水平;4.菊苣酸对牦牛PBMC处理后,通过细胞活性检测(Cell Counting Kit-8,CCK8)、EdU标记、流式细胞术检测细胞增殖、周期、细胞因子及凋亡的研究结果发现,CA结合刀豆蛋白A(concannvalin A,Con A)可促进牦牛PBMC的增殖,并且存在剂量依赖性,60μg/mL CA具有最佳诱导效果。同时CA能促进牦牛PBMC从G0/G1期向S期和G2/M期转化,说明菊苣酸能促使PBMC在有丝分裂S期的增殖,促使PBMC DNA物质的合成,提高促增殖因子增殖细胞核抗原(proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)和CDK4的mRNA表达,降低抑制增殖基因TP53表达及抑制TP53蛋白表达,提高PCNA蛋白表达和增强抑凋亡因子B淋巴瘤-2基因相关蛋白(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)的表达,降低促凋亡因子B淋巴瘤-2基因相关X蛋白(Bel as sociated X protein,Bax)和天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶3(Cystine-containing aspartate-specific proteasea-3,Caspase-3)的表达,说明菊苣酸可能是通过促进PBMC增殖因子和抑制凋亡因子来调节牦牛的免疫功能。综上所述,菊苣酸可促进放牧牦牛对营养物质的代谢,增强高海拔低氧适应性,改善免疫功能。为治疗和预防高原疾病和其它与低氧有关的疾病有重要价值及对菊苣酸植物功能性因子研究及保健食品开发和医学用药,具有非常重要的意义。
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