【摘 要】
:
鹿茸是我国传统名贵的中药材,对于提高人体免疫系统和神经系统等机能具有显著的功效,因此倍受人们的青睐。在现有养殖条件下,探索如何提高鹿茸的产量以及品质具有重要的现实意义。血管生成和软骨内骨化是参与鹿茸形成中两个关键的生理学过程。血管生成可为鹿茸组织内的细胞运输营养物质,加速细胞的分裂与生长;于此同时软骨细胞在多种分子调控下,加快鹿茸软骨内骨化进程并参与血管入侵。因此在分子水平揭示鹿茸血管生成与软骨发
【基金项目】
:
国家自然科学基金(No.31972533); 国家重点研发计划项目:梅花鹿产业关键技术研究及大健康产品研发(2018YFC1706602-05);
论文部分内容阅读
鹿茸是我国传统名贵的中药材,对于提高人体免疫系统和神经系统等机能具有显著的功效,因此倍受人们的青睐。在现有养殖条件下,探索如何提高鹿茸的产量以及品质具有重要的现实意义。血管生成和软骨内骨化是参与鹿茸形成中两个关键的生理学过程。血管生成可为鹿茸组织内的细胞运输营养物质,加速细胞的分裂与生长;于此同时软骨细胞在多种分子调控下,加快鹿茸软骨内骨化进程并参与血管入侵。因此在分子水平揭示鹿茸血管生成与软骨发育的调控机制对于提高鹿茸产量和品质具有重要意义。半乳糖凝集素1(Galectin1,Gal-1)作为调控肿瘤生长过程中重要的蛋白,一方面促进内皮细胞的迁移与增殖,另一方面诱导血管生成与入侵;同时,研究发现Gal-1在鹿茸生茸区骨膜干细胞内高表达。因此可以推测Gal-1参与了鹿茸血管生成及软骨发育过程,具体作用机制尚不明确。血管内皮生长因子(VEGF)作为促血管生长因子,能够强有效地调控血管生成,相关研究发现在鹿茸软骨组织内检测到VEGF的表达,VEGF是否参与调控鹿茸软骨发育尚无报道。此外,鹿茸快速生长的过程中需要消耗大量的氧气来提供能量,活性氧的积累却未阻止鹿茸的生长速度,这也表明鹿茸组织内过氧化物还原酶类(PRDXs)发挥着重要作用。通过检测前成软骨层和软骨层内PRDX1-6的表达水平,发现PRDX2的表达量随着软骨细胞的成熟而显著增加,除了清除活性氧的作用外,是否还具有其它生物学功能尚无报道。本研究通过分离培养鹿茸组织内的细胞(间充质细胞,前成软骨细胞和软骨细胞),利用RNA干扰技术、蛋白免疫印迹、免疫共沉淀、实时荧光定量PCR和免疫荧光等技术分别研究Gal-1和VEGF在鹿茸软骨发育过程中的作用,以及PRDXs参与调控鹿茸软骨形成的机制,获得如下结果:1.Gal-1对鹿茸软骨细胞生长和分化的作用及机制研究(1)蛋白免疫印迹结果显示,间充质细胞向软骨细胞分化过程中,Gal-1有显著升高的趋势,表明Gal-1可能参与鹿茸软骨发育。在增殖性软骨细胞内,敲低Gal-1,下调Cyclin B1表达,上调P21的表达,抑制细胞增殖。(2)在肥大软骨细胞内,敲低Gal-1后,可以抑制Col10a和Runx2的表达,阻止鹿茸软骨细胞向肥大软骨细胞分化。进一步研究表明,Gal-1通过Wnt10b/β-catenin/Runx2信号通路调控Col10a的表达。(3)敲低软骨细胞Gal-1后,VEGF的表达受到抑制,间接影响鹿茸血管的生成。免疫共沉淀结果显示,Gal-1与Nrp1发生互作。进一步研究表明Gal-1与Nrp1发生互作通过激活YAP1信号,调控VEGF的表达。2.外源性VEGF对鹿茸软骨细胞的作用及其机制研究(1)VEGF在鹿茸间充质细胞像软骨细胞分化过程中均有表达,在间充质细胞内表达很微弱,但随着细胞的生长发育,VEGF的表达水平有显著上升的趋势。(2)添加外源VEGF,抑制软骨细胞Col2a、Sox9和IGFR1的表达,同时导致细胞形态由正常的梭形变为不规则的圆形。表明VEGF处理可以抑制鹿茸软骨细胞的生长。(3)VEGF通过抑制PRDX2和PRDX4的表达,诱导了细胞内氧化应激。同时,VEGF也促进了炎性因子IL-6的表达,最终导致鹿茸软骨细胞表型退化。此外,添加褪黑素可以有效地缓解VEGF诱导的氧化应激和炎症反应(4)蛋白免疫印迹的结果表明:褪黑素缓解VEGF诱导软骨细胞表型的退化通过激活AKT/CREB/Sox9信号通路以及抑制STAT5/IL-6信号通路。3.PRDX2在鹿茸软骨细胞中的作用及调控机制(1)鹿茸软骨细胞能够表达PRDX1-6蛋白酶类,前成软骨细胞向软骨细胞成熟过程中PRDX2的表达量是显著升高的。免疫组织化学结果显示,与鹿茸前成软骨层相比,PRDX2在鹿茸软骨层内阳性信号更加强烈。(2)敲低PRDX2后,下调了软骨细胞内软骨基质蛋白(Col2a,Aggrecan和COMP)的表达,同时也减少了蛋白多糖的合成,最终将抑制软骨细胞外基质的形成。(3)敲低PRDX2后,促进炎症因子IL-6的表达,并激活由IL-6调控的JAK2/STAT3信号通路,导致软骨基质蛋白合成受阻,并促进软骨细胞外基质的流失。(4)敲低PRDX2后,细胞内CTGF的表达受到显著抑制。进一步研究表明,PRDX2通过激活Wnt5a/YAP1信号通路调控CTGF的表达,从而调控软骨细胞外基质的形成。总结:本课题研究了Gal-1,VEGF和PRDX2在鹿茸软骨发育过程中作用及调控机制。结果表明,Gal-1和VEGF两者均参与调控鹿茸血管生成,但同时也都可以抑制鹿茸软骨细胞生长,这也从侧面阐述了鹿茸不可能像肿瘤一样无限地增长。PRDX2在鹿茸软骨发育过程中除了提供清除活性氧的能力外,还参与调控软骨细胞外基质的形成,对鹿茸软骨形成发挥了重要的作用,也极大地丰富了PRDX2的生物学功能。
其他文献
棉花纤维是一种由胚珠外表皮细胞分化而成的特殊的单细胞表皮毛,是衣、被主要原料,同时也是造纸、纺织业的重要原材料。棉花纤维细胞壁的特性决定了棉纤维品质,细胞壁蛋白及膜蛋白在纤维发育的过程中起到了重要的作用。解析细胞壁蛋白的结构有助于理解细胞壁的功能,进而阐明棉纤维发育的分子机制。棉纤维的发育分为纤维起始期、纤维伸长期、初生壁向次生壁转换期、次生壁合成期和脱水成熟期共五个时期。Expansin是在纤维
开花标志着植物成功转向生殖生长,保证了植物的成功繁殖和农作物的产量形成,作物不同品种的开花特性决定了其适宜种植的区域。在陆生植物的地上部分覆盖了角质层作为保护屏障,位于角质层最外层的蜡质赋予了植物抵抗非生物、生物胁迫的能力。本研究包含2个方面的内容,其一是利用对光周期敏感性不同的双亲构建BZ-DH群体进行开花期QTL的定位,并结合节律性转录组测序,对QTL区间内的候选基因进行预测。其二是利用EMS
农药广泛用于农业生产过程中病、虫、草害的防治,对提高农产品质量具有重要作用。其中,唑类农药广泛应用于作物真菌病害的防治。但大量报道证实,唑类农药施用后会残留于多种农产品和水环境中,给人类和动物的健康以及生态系统的稳定带来潜在危害。因此,为了简便快速的分析复杂样品中唑类农药的残留情况,设计和开发唑类农药定量检测和去除新方法变得越来越重要。本论文以新型磁性纳米复合材料为吸附剂,建立了检测和去除不同复杂
核盘菌是一种世界范围内广泛分布的死体营养型植物病原真菌,可以危害700多种植物,包括重要的经济作物,如油菜。核盘菌引起的菌核病每年造成巨大的经济损失。真菌病毒是一类可以在真菌中复制并增殖的病毒,部分真菌病毒引致植物病原真菌毒力衰退,具有生物防治的潜力。核盘菌中蕴藏着丰富的真菌病毒,而且单一菌株经常被多种病毒复合侵染。明确真菌病毒年际动态变化、探究核盘菌群体中病毒多样性和病毒之间的相互作用,不仅可以
我国苹果产量和栽培面积均占全球50%。在苹果生产中轮纹病普遍发生,导致树势衰弱、产量降低及果实品质下降等,给我国苹果产业的健康发展造成了严重威胁。目前苹果轮纹病的防控仍旧对化学药剂有着很强的依赖性。然而,大剂量持续使用杀菌剂,会引发抗药性,随着时间持续延长,该问题愈发凸显。以绿色方式对苹果轮纹病进行防控方面遇到诸多挑战。本研究对中国9个省市的苹果轮纹病病样进行病原菌分离鉴定,建立了一套苹果轮纹病菌
哺乳动物的早期胚胎发育始于精子与卵母细胞相结合,染色质在这个过程中经历了广泛的重编程,使得终末分化的细胞转换为全能性的胚胎。组蛋白修饰作为表观遗传修饰的主要构成类型之一,在早期胚胎发育过程中具有特殊的变化规律和重要作用。之前的研究大都集中在模式动物上,在猪早期胚胎中精细的组蛋白修饰动态变化目前还不清楚。猪作为一种重要的农业家畜和理想的动物疾病模型,研究其早期胚胎发育对畜牧生产以及生物医学研究都有重
盐胁迫下甘蓝型油菜幼苗成活率、营养生长、产量及产量品质与种子萌发和早期幼苗生长表现密切相关。本研究通过不同品种油菜在不同氯化钠水平下的形态生理特性、生化响应和解剖结构变化,评价和筛选与油菜萌发期和苗期耐盐性相关的重要性状。结果表明,不同油菜品种的耐盐性在两个阶段存在较大差异。基于萌发期的重要性,我们利用萌发期强耐盐品种和敏感品种进行转录组分析,以识别参与盐胁迫响应的潜在候选基因。此外,研究了褪黑素
东方巴贝斯虫,寄生在水牛的红细胞内,会导致水牛出现黄疸、贫血、血红蛋白尿,严重会造成水牛死亡,极大影响了水牛业的发展。自1997年本实验室报道并确立其为一种巴贝斯虫新种后,对其展开了一系列深入的研究。结果发现其只能对水牛致病,而不能感染黄牛,因此说明东方巴贝斯虫具有宿主特异性。围绕这一科学问题,本研究分别从宿主牛红细胞组分差异、东方巴贝斯虫入侵宿主水牛红细胞的受体以及虫体球状体蛋白三个方面进行了探
动物有两种主要繁殖方式,即胎生与卵生;胎生的和卵生方式在分子层面差异明显,另外卵生动物和胎生动物的性激素在合成场所及富集趋势也存在差异。为探讨雄性激素受体(AR)对鸡卵泡发育的具体作用,本研究以人、牛、鼠为胎生动物的代表,以鸡为卵生动物的代表,构建了物种间卵泡发育各阶段的对应关系;通过比较物种间卵泡发育相关基因、相关生物学过程的差异,鉴定鸡特有的卵泡发育相关基因;基于超级增强子判断雄激素受体是否为
体细胞核移植(Somatic Cell Nuclear Transfer,SCNT)能将一个分化的体细胞重编程为具有全能性的胚胎细胞,然而目前对体细胞核移植胚胎发育过程中的染色质三维结构的动态变化及核移植胚胎干细胞(nuclear transfer Embryonic Stem Cells,ntESCs)中染色质三维结构的重编程状况知之甚少。此外,诱导多能性干细胞(induced Pluripot