酮病奶牛线粒体功能紊乱激活NLRP3信号通路引发乳腺组织炎性损伤

摘要

根据临床症状和全血中β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate, BHBA)浓度，分别采集10头健康奶牛(BHBA<0.6 mmol/L)、10头亚临床酮病(subclinical ketosis, SCK)奶牛(1.2 mmol/L≤BHBA≤3.0 mmol/L)和10头临床酮病(clinical ketosis, CK)奶牛(BHBA>3.0 mmol/L)的尾静脉血液以及乳腺组织。运用试剂盒检测奶牛血清中非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acids, NEFA)、BHBA和葡萄糖(glucose, GLU)的浓度；应用蛋白质免疫印迹法测定奶牛乳腺组织中线粒体氧化磷酸化功能相关蛋白以及NOD样受体蛋白3(nod-likereceptorfamilypyrin-domain-containing3,NLRP3)炎性小体及促炎因子相关蛋白表达量；运用qRT-PCR方法检测奶牛乳腺组织中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)和促炎因子白细胞介素-1β(IL-1β)的mRNA表达量。结果显示，血清中NEFA和BHBA在酮病奶牛及亚临床酮病奶牛中显著高于对照组，GLU浓度较对照组显著降低。蛋白质免疫印迹法结果显示，相较于对照组，奶牛处于亚临床酮病时乳腺组织中线粒体氧化磷酸化复合物COⅠ～Ⅴ的蛋白表达显著升高；相反，临床酮病奶牛线粒体氧化磷酸化复合物蛋白表达显著降低；亚临床酮病和临床酮病奶牛乳腺组织中NLRP3、活化型半胱天冬蛋白酶-1(cleaved-Caspase-1)、IL-6、IL-1β和TNF-α的蛋白表达显著高于对照组。qRT-PCR检测结果显示，IL-6、IL-1β和TNF-α的mRNA表达水平均显著升高。结果表明，酮病奶牛乳腺组织中线粒体损伤进而激活NLRP3炎性信号通路且促炎因子水平增加。因此，维持线粒体稳态是缓解酮病奶牛乳腺炎性损伤的有效手段。

关键词

酮病 / 奶牛乳腺组织 / NLRP3 / 线粒体功能 / 炎性损伤

基金资助

国家重点研发计划青年科学家资助项目(2041320026)