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乳腺炎是奶牛常见、多发的疾病之一,其导致的经济损失居于奶牛各类疾病之首。细菌在乳腺内感染是引起奶牛乳腺炎的最主要原因,其中大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)等革兰氏阴性菌是引起临床型乳腺炎的主要致病菌。该类菌所产生的内毒素脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)会激活乳腺组织中相应细胞上的Toll-like reporter 4(TLR4)受体,从而产生大量促炎介质,导致严重的乳腺炎症反应。因此,临床治疗乳腺炎时,在进行抗菌治疗的同时,有效控制乳腺中的炎症反应对乳腺炎的病后转归起到重要作用。然而,受药物残留等因素的影响,目前临床上尚缺乏安全、有效的抗乳腺炎类药物。烟酸作为奶牛饲料添加剂已经在奶牛养殖中广泛应用,近年来的研究表明其受体GPR109A在体内起到广泛的抗炎作用。但是,烟酸是否能通过GPR109A起到抗奶牛乳腺炎的作用,目前尚无报道。因此,本课题以烟酸及其受体GPR109A作为研究对象,首先采取健康奶牛和患有乳腺炎的奶牛乳腺组织通过检测GPR109A表达量,来分析其与乳腺炎的相关性;然后,利用LPS诱导的奶牛乳腺上皮细胞(Bovine mammary epithelial cells,BMECs)炎症反应模型,系统的研究烟酸通过GPR109A抗炎症反应的作用及其机制;最后通过饲喂过瘤胃烟酸来观察烟酸对奶牛乳腺炎的治疗效果,以期为奶牛乳腺炎抗炎药物的筛选提供靶标。首先,收集健康奶牛和患有乳腺炎奶牛的乳腺组织,利用H&E染色检测病理变化;利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测炎性因子表达情况;利用qRT-PCR和免疫组织化学检测GPR109A基因和蛋白水平。结果发现,与健康奶牛相比,患乳腺炎奶牛的乳腺组织病理损伤严重,乳腺组织中炎性因子白介素-6(Interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)基因水平显著增加,说明乳腺样本来源可靠。GPR109A基因和蛋白水平结果显示,与健康奶牛相比,患乳腺炎奶牛的乳腺组织中GPR109A基因和蛋白水平都显著增加。这些结果表明GPR109A在乳腺炎奶牛乳腺组织中高表达,提示GPR109A可能在乳腺炎的发生发展中发挥重要作用。其次,为了进一步研究烟酸是否能通过GPR109A起到抗乳腺炎作用,我们在LPS诱导的BMECs炎症反应模型中进行了系统研究。结果发现烟酸在BMECs中能够抑制炎症反应,利用siRNA敲低GPR109A后抑制烟酸的抗炎作用。核因子E2相关因子2(Nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)和自噬过程在炎症中起到重要作用,利用RA和3-MA分别抑制Nrf2和自噬后也能抑制烟酸的抗炎功能。提示烟酸在LPS诱导的BMECs炎症反应模型中通过GPR109A、Nrf2和自噬抑制炎症反应。为了证实烟酸的抗炎机制,我们在BMECs中检测了GPR109A、Nrf2和自噬过程的上下游关系,结果发现在BMECs中烟酸通过GPR109A激活Nrf2信号,进一步活化自噬过程。AMPK依赖的蛋白激酶(Adenosine 5’-monophosphate(AMP)-activated protein kinase,AMPK)信号是自噬调控的关键枢纽,接着我们在BMECs研究了该信号是否参与烟酸调控自噬过程。结果发现烟酸在BMECs中激活GPR109A后能通过上调(AMP+ADP)/ATP而活化AMPK信号,AMPK活化后可以促进P62与胞浆蛋白伴侣分子(Keleh-like ECH-associated protein 1,Keap1)的相互作用而激活Nrf2。进一步我们在LPS诱导的BMECs炎症反应模型中检测了烟酸是否激活AMPK、Nrf2和自噬过程,结果发现烟酸能够激活AMPK、Nrf2和自噬过程。这些结果表明烟酸在BMECs中通过GPR109A/AMPK/Nrf2信号通路激活自噬过程而起到抗炎作用。最后,选取临床型乳腺炎奶牛并饲喂过瘤胃烟酸后,收集血清和乳清,检测血清和乳清中促炎细胞因子IL-6、TNF-α和IL-1β蛋白水平和乳汁中体细胞数(Sometic cell count,SCC),来初步分析烟酸对临床型乳腺炎的治疗效果。结果发现,饲喂过瘤胃烟酸后,乳腺炎奶牛血清和乳清中IL-6、TNF-α和IL-1β蛋白水平明显下降,乳汁中SCC量显著降低。这些结果表明,烟酸对奶牛乳腺炎具有一定的疗效。以上结果表明,烟酸在BMECs中通过GPR109A/AMPK/Nrf2信号激活自噬来抑制炎症反应;同时,在临床治疗奶牛乳腺炎症反应中,烟酸表现出良好的抗炎作用。因此,烟酸的推广使用对奶牛乳腺炎的临床治疗具有重要意义。