【摘 要】
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乳腺是哺乳动物特有的器官,其主要功能是分泌乳汁,不仅能为动物子代生长发育提供充足营养,而且能为人类提供各种奶制品原料。乳腺的良好发育是其发挥泌乳功能的前提,因此,调控动物乳腺发育对动物生产及人类健康均具有重要意义。哺乳动物出生后乳腺发育包括初情期、妊娠期、泌乳期和退化期等不同阶段,初情期乳腺发育主要表现为乳腺导管生长和终末乳芽(TEB)的形成,其发育好坏直接影响着其后乳腺功能的发育。乳腺除了上皮细
【基金项目】
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国家重点研究开发项目(2016YFD0500503); 国家自然科学基金(31672508、31790411); 广东省高校创新团队项目(2017KCXTD002);
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乳腺是哺乳动物特有的器官,其主要功能是分泌乳汁,不仅能为动物子代生长发育提供充足营养,而且能为人类提供各种奶制品原料。乳腺的良好发育是其发挥泌乳功能的前提,因此,调控动物乳腺发育对动物生产及人类健康均具有重要意义。哺乳动物出生后乳腺发育包括初情期、妊娠期、泌乳期和退化期等不同阶段,初情期乳腺发育主要表现为乳腺导管生长和终末乳芽(TEB)的形成,其发育好坏直接影响着其后乳腺功能的发育。乳腺除了上皮细胞外,还含有大量的脂肪细胞。脂肪细胞在初情期乳腺中大量存在,伴随着动物妊娠和泌乳,脂肪细胞逐渐减少至基本消失,而断奶后脂肪细胞又重新出现,以上结果提示,脂肪细胞在乳腺发育过程中起着重要调控作用。目前,乳腺中脂肪细胞的类型在乳腺发育过程中的变化,以及不同类型脂肪细胞对乳腺发育的影响尚不清楚,因此,本论文的目的是研究不同类型脂肪细胞对小鼠乳腺发育的调控作用及机制。为此,我们首先检测了小鼠乳腺发育不同时期乳腺脂肪细胞形态的变化和乳腺组织中UCP1表达的差异,以揭示脂肪细胞类型/特性与乳腺发育之间的可能关联。在此基础上,利用不同类型(白色和褐色)脂肪细胞与小鼠乳腺上皮细胞HC11共培养模型,研究白色和褐色脂肪细胞对HC11增殖的影响及其分子机制。其次,在体内水平,通过注射β-肾上腺素能受体激动剂CL316243来激活褐色脂肪和诱导皮下脂肪的褐色化,研究其对小鼠初情期乳腺发育的影响,并结合脂质组学等手段,揭示激活褐色脂肪调控乳腺发育的可能机制。最后,我们研究了高脂日粮(HFD)状态下,利用共轭亚油酸(CLA)调节小鼠脂肪细胞类型/特性变化,研究其对HFD导致的乳腺发育受损的影响及机制,同时采用HC11细胞培养模型,探究不同CLA异构体对HC11增殖的调控作用及分子机制。试验结果如下:1、小鼠乳腺发育不同时期脂肪细胞形态变化及UCP1表达差异:初情期小鼠乳腺组织含有褐色脂肪细胞,而在妊娠期和泌乳期仅含有白色脂肪细胞,初情期→妊娠期→泌乳期,乳腺中脂肪细胞数量逐渐减少,乳腺组织UCP1基因表达水平逐渐降低。2、不同类型(白色和褐色)脂肪细胞对小鼠乳腺上皮细胞增殖的影响:分离8周龄和妊娠18.5天小鼠的原代白色脂肪细胞和褐色脂肪细胞,并将不同类型脂肪细胞与小鼠乳腺上皮细胞HC11共培养。结果发现,白色脂肪细胞与HC11细胞以0.25:1、0.5:1、1:1和2:1接板密度共培养均能显著促进HC11细胞增殖;相反,褐色脂肪细胞与HC11细胞以0.25:1、0.5:1、1:1和2:1接板密度共培养均能显著抑制HC11细胞增殖。3、腹腔注射CL316243对初情期小鼠乳腺发育的调控作用及机制:腹腔注射CL316243可显著提高小鼠直肠温度,激活褐色脂肪,提高褐色脂肪温度。同时,腹腔注射CL316243可显著增加乳腺组织中UCP1基因的表达,诱导乳腺脂肪组织的褐色化。此外,腹腔注射CL316243显著降低小鼠乳腺重、乳腺导管分支数量、TEB数量和导管横截面积,抑制乳腺中增殖标志蛋白PCNA的表达。脂质组学结果表明,腹腔注射CL316243显著提高血清中磷脂酰胆碱(PC)的含量。其中,双油酰磷脂酰胆碱(DOPC)(10-100μM)可显著抑制乳腺上皮细胞HC11的增殖。4、共轭亚油酸(CLA)对饲喂HFD初情期小鼠乳腺发育的影响及机制:(1)与高脂组相比,日粮添加1.5%CLA显著降低初情期小鼠的体重、体增重和体脂含量,显著提高血清中IGF-1水平,增加小鼠乳腺导管分支、TEB数量和导管横截面积,促进PCNA、Cyclin D1和CD36的表达以及Erk1/2信号通路的激活;(2)50μM c9,t11-CLA能够极显著促进棕榈酸(PA)抑制的HC11细胞增殖,同时显著提高增殖标志蛋白PCNA和Cyclin D1的表达,而t10,c12-CLA无此效应;(3)50μM c9,t11-CLA可以激活Erk1/2信号通路,阻断Erk1/2可逆转c9,t11-CLA对PA抑制的HC11细胞增殖的促进作用和增殖标志蛋白的的表达变化。综上所述:初情期→妊娠期→泌乳期,小鼠乳腺脂肪细胞数量逐渐减少,且褐色脂肪的特性逐渐消失;脂肪细胞与HC11细胞共培养发现,白色脂肪细胞促进HC11细胞增殖,褐色脂肪细胞抑制HC11增殖,激活褐色脂肪可能通过DOPC抑制乳腺发育;在HFD情况下,CLA通过脂肪酸受体CD36激活Erk1/2信号通路促进HC11增殖和乳腺发育。总之,本论文探究了不同营养状态下通过药物或营养调控褐色脂肪激活,进而影响乳腺发育的可能性,揭示了不同类型脂肪细胞对乳腺发育的调控作用及机制。试验结果不仅为改善动物乳腺发育、提高动物泌乳性能提供了科学依据,而且对于降低乳腺癌风险、提高人类健康也具有重要参考意义。
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