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生长抑素(SST)是调节动物生长激素(GH)分泌的主要负性调控因子,研究表明SST对猪垂体细胞GH分泌呈双重效应(抑制或促进),而生长抑素受体SSTR2、SSTR5可能是介导SST调节猪GH分泌的主要受体。本研究通过基因工程技术获得含SSTR2胞外区目的肽段的原核表达载体,以表达的重组融合蛋白做为抗原制备抗SSTR2的胞外区抗体(抗SSTR5胞外区抗体由课题组另一成员制备),用制备的抗体对猪腺垂体细胞做不同的处理,通过测定细胞上清中GH含量及胞内GH mRNA以确定不同抗体的作用及信号转导机制,同时也阐明了SSTR2、SSTR5在介导SST调节猪GH分泌中的作用及其机制。此外,还以重组SSTR2、SSTR5胞外区融合蛋白免疫生长猪,测定对增重及血清相关激素水平的影响。主要结果如下:
1、根据GeneBank中猪SSTR2氨基酸序列及结构,分析其胞外区抗原决定簇,结合SST与SSTR可能的结合域,选择SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ,即ECL1(104-118):ALVHWPFGKAICRVV,ECL2(182-207):GLRSNQWGRSSCTINWPGESGAWYTG作为目的肽片段,优化设计肽片段的基因序列及化学合成基因,亚克隆到pET-32a(+)原核表达载体上,并优化、诱导表达重组融合蛋白,以钴离子亲和层析柱纯化。结果表明,成功地构建、表达了猪SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ肽片段融合蛋白原核表达载体,其中表达的pET-32a(+)-SSTR2-ECLⅠ和pET-32a(+)-SSTR2-ECLⅡ重组融合蛋白分子量分别约23kDa、25kDa,其表达量占菌体总蛋白50%以上,表达产物主要以不溶性包涵体存在,纯化后条带单一、清晰,纯度均达90%以上。
2、以表达、纯化的重组融合蛋白及pET-32a(+)空载体蛋白分别免疫新西兰大白兔制备抗血清,间接ELISA检测多克隆抗体效价;化学合成SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ的目的肽片段,并与卵清蛋白(OVA)偶联,间接ELISA法和Western blot检测抗胞外区的特异抗体。用饱和硫酸铵法纯化抗血清。结果表明,制备了高效价的多克隆抗体,抗血清滴度均在2.0×105以上,且该抗血清分别含有抗SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ的特异抗体,纯化后的抗体蛋白浓度约为30~40mg/mL。
3、体外分离、培养猪腺垂体细胞,以制备的抗体及SSTR5胞外区Ⅱ抗体分别处理细胞,测定细胞上清的GH含量及细胞内GH mRNA,并将不同抗体分别与SST、GHRH及相应受体的拮抗剂共处理腺垂体细胞,测定细胞上清的GH含量。主要结果如下:(1)抗SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ抗体组的GH含量均显著低于抗pET-32a(+)空载体蛋白抗体组GH含量(P<0.05),抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体组的GH含量均显著高于抗pET-32a(+)空载体蛋白抗体组GH含量(P<0.05),但所有抗体组GH mRNA表达差异不显著(P>0.05),表明所有抗体不影响猪垂体细胞GH合成,但抗SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ抗体抑制GH释放,抗SSTR5胞外区Ⅱ促进GH释放;(2)抗SSTR2胞外区Ⅱ抗体单独处理2h的GH含量显著高于抗SSTR2胞外区Ⅱ抗体组与高低浓度SS共处理2h的GH含量(P<0.05),表明SST加强该抑制GH分泌;(3)所有受体胞外区抗体与GHRH共处理组GH含量与抗体单独处理组差异不显著(P>0.05),但对照组抗pET-32a(+)空载体蛋白抗体单独处理的GH含量显著低于其与GHRH共处理组GH含量(P<0.05),表明抗SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ抗体抑制GHRH促GH分泌作用,而GHRH促GH分泌作用和抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体促GH分泌不叠加;(4)SSTR5特异拮抗剂与抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体共处理组GH含量显著低于抗体单独处理组GH含量(P<0.05),表明SSTR5特异拮抗剂可抑制抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体促GH分泌作用。以上结果表明,抗SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ抗体抑制GH释放,抗SSTR5胞外区Ⅱ促进GH释放。
4、体外分离、培养猪腺垂体细胞,以制备的抗体及SSTR5胞外区Ⅱ抗体分别与GTPγS、腺苷酸环化酶(AC)抑制剂及激活剂、钙离子通道阻断剂及激活剂共处理细胞,主要结果如下:(1)所有胞外区抗体与GTPγS共处理组GH含量显著低于抗体单独处理组GH含量(P<0.05),表明所有受体胞外区抗体通过相应受体偶联G蛋白调节GH分泌,(2)AC抑制剂与抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体共处理组GH含量显著低于其抗体单独处理组GH含量(P<0.05);(3)钙离子通道阻断剂与抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体共处理组GH含量显著低于其抗体单独处理组GH含量(P<0.05),(2)、(3)结果表明AC抑制剂、钙离子通道阻断剂抑制抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体促进GH的分泌。
5、以SSTR2、SSTR5胞外区重组融合蛋白免疫生长猪,结果表明可以产生特异抗体:免疫SSTR2胞外区Ⅱ重组融合蛋白显著降低血清中GH、IGF-Ⅰ含量,而免疫SSTR5胞外区Ⅱ重组融合蛋白显著提高血清中IGF-Ⅰ含量。
综上所述,抗SSTR2胞外区Ⅰ、Ⅱ抗体抑制猪腺垂体细胞GH释放,而抗SSTR5胞外区Ⅱ抗体可能通过激活ACcAMPPKA信号通路及钙离子通道促进GH释放,这些结果首次证明了SSTR2和SSTR5胞外区抗体可以模拟配体的生理学作用,揭示了SSTR2、SSTR5在猪垂体GH分泌中的作用及可能的信号机制,为猪GH分泌调控提供理论依据。