miR-29c在LPS诱导的奶牛乳腺上皮细胞炎症反应中的功能研究

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乳腺炎是奶牛最常见的疾病之一,可引起奶品质下降并有损奶牛泌乳性能。其发病率高,严重制约奶产业的经济效益。除环境等因素影响以外,乳腺炎的发病率与奶牛的遗传水平有紧密的关系,因此提高乳腺炎抗性成为奶牛选育目标之一。miRNA是在进化上高度保守的内源性非编码小RNA分子,可在转录后水平调节基因表达。前期高通量测序结果表明miR-29c在健康奶牛和大肠杆菌(E.coli)诱导的乳腺炎奶牛的乳腺组织间差异表达,但其是否参与乳腺炎的调控仍不清楚。因此,本研究以奶牛乳腺上皮细胞(bMECs)为材料,采用转录组测序(RNA-seq)技术分析了 miR-29c在bMECs中的潜在作用,其次构建了脂多糖(LPS)诱导的bMECs炎症模型,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测miR-29c在LPS诱导后的表达。并通过miR-29c过表达/抑制、双荧光素酶报告基因实验、靶基因过表达/抑制、qRT-PCR、酶联免疫吸附测定(ELISA)和CCK-8等方法探究了 miR-29c在LPS诱导的bMECs炎症反应中的功能。主要结果如下:(1)向bMECs中转染miR-29c inhibitor后进行RNA-seq,分析发现miR-29c的抑制引起了42个基因显著上调和27个基因显著下调,功能富集分析表明miR-29c是bMECs的炎症反应和氧化应激的潜在调控子。(2)采用LPS诱导bMECs后,利用qRT-PCR和ELISA检测促炎细胞因子的mRNA表达和蛋白分泌,利用CCK-8检测细胞活力,并检测LPS对miR-29c表达的影响。结果表明LPS显著上调bMECs中促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA表达与蛋白分泌并抑制细胞活力,表明LPS激活了 bMECs的免疫应答。并且,miR-29c在LPS诱导的bMECs中极显著下调。(3)向bMECs中分别转染miR-29c的mimic和inhibitor进行过表达和抑制,并用LPS进行炎症诱导。利用qRT-PCR检测促炎细胞因子和凋亡相关基因的mRNA表达,利用ELISA检测促炎细胞因子蛋白的分泌,利用CCK-8检测细胞活力。结果表明过表达miR-29c可上调促炎细胞因子的mRNA和蛋白表达,显著上调Bax和显著抑制Bcl-2的mRNA表达,并有抑制细胞活力的趋势。而抑制miR-29c获得了与过表达相反的结果。(4)通过TargetScan数据库预测到11个miR-29c的候选靶基因,并成功构建了相应的psi-CHECKTM-2-3’UTR野生型载体,双荧光素酶报告基因实验表明LIF是miR-29c的靶基因。进一步通过qRT-PCR和ELISA检测发现,miR-29c主要是在翻译水平调节bMECs炎症反应中LIF蛋白的表达。(5)构建LIF的过表达载体并合成特异性的siRNA分别用于bMECs中LIF的过表达和抑制,并采用LPS进行炎症诱导。通过qRT-PCR和CCK-8实验分别检测促炎细胞因子、凋亡相关基因的mRNA表达和细胞活力。结果表明过表达LIF可显著抑制IL-1β、IL-6、TNF-α和Bax的表达和显著上调Bcl-2的表达,并显著增强细胞活力。而抑制LIF则显著上调IL-1β、TNF-α和Bax的表达并显著抑制Bcl-2的表达,且显著抑制细胞活力,但极显著抑制IL-6的表达。综上所述,本研究表明miR-29c通过靶向LIF促进LPS诱导的bMECs炎症反应。miR-29c在LPS诱导的bMECs中的表达量显著下调,减弱了对LIF表达的抑制,从而有利于缓解过度的炎症反应。研究结果为解析奶牛乳腺炎的分子调控机制提供了理论资料,也为奶牛乳腺炎抗性育种提供参考。
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