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随着畜牧业的快速发展,反刍动物瘤胃酸中毒是一种常见的营养代谢性疾病,造成畜牧养殖业的严重经济损失。瘤胃酸中毒的发病原因主要是由瘤胃液pH降低,瘤胃上皮被酸性侵蚀,瘤胃屏障功能被破坏,瘤胃内的细菌、病毒以及有毒代谢物质透过上皮屏障进入血液循环,引发全身性炎症,严重导致动物死亡。研究发现,瘤胃上皮细胞的过度凋亡可能是引起瘤胃上皮屏障功能丧失的主要因素。低pH是瘤胃酸中毒的主要因素,但是,低pH是否导致上皮细胞的凋亡以及通过哪种凋亡途径尚未见报道。烟酸作为一种重要的B族维生素,稳定瘤胃微生物的稳定,调节瘤胃发酵以及抑制瘤胃酸中毒的发生具有一定的作用,但是,烟酸能否调控低pH处理对瘤胃上皮细胞的凋亡目前尚不清楚,因此以此为研究目的开展试验研究。本试验利用成年波尔山羊的瘤胃上皮细胞作为研究对象,通过瘤胃上皮细胞体外培养技术,研究低pH及添加烟酸对瘤胃上皮细胞活力、紧密连接蛋白和凋亡相关基因的影响。采用MTT细胞活力检测方法,Annexin V FITC-流式细胞仪检测细胞的凋亡,实时荧光定量PCR试验分析细胞凋亡相关基因m RNA的表达水平。试验结果如下:(1)低pH及烟酸培养不同时间对瘤胃上皮细胞活力的影响。通过配置培养基pH分别为7.4、5.8、5.5、5.2和5.0和含有0、20、40、80、160和320 mmol/L不同浓烟酸,分别处理瘤胃上皮细胞3、6、12和24 h,通过MTT测定瘤胃上皮细胞的活力。试验结果表明:低pH培养基处理瘤胃上皮细胞降低细胞的活力,抑制细胞的生长,处理时间越长对细胞的损伤越大,5.8处理3 h细胞活力为75.6%(P<0.05),处理12 h细胞活力都低于50%(P<0.05)。低浓度(20~40mmol/L)的烟酸短时间内处理瘤胃上皮细胞,提高细胞的活力,促进其生长,12 h时最为显著;而高浓度(80~320mmol/L)的烟酸降低细胞的活力,对细胞具有毒性作用。因此,选用20 mmol/L烟酸处理12 h和5.8处理3 h为后续的试验。(2)低pH及添加烟酸对瘤胃上皮细胞活力的影响。20 mmol/L烟酸分别进行烟酸预保护、烟酸治疗和烟酸与低pH同时处理瘤胃上皮细胞,探索烟酸对低pH处理瘤胃上皮细胞活力的影响。结果显示:烟酸预保护试验时,pH为5.8和5.5的试验结果相同,含有20、40 mmol/L烟酸处理瘤胃细胞12 h显著的提高细胞的活力(P<0.05),80~320 mmol/L烟酸显著的降低瘤胃细胞的活力(P<0.05);pH为5.2和5.0时,20~320 mmol/L烟酸显著的降低细胞的活力(P<0.05)。烟酸治疗试验时,pH为5.8和5.5的试验结果相同,含有20、40 mmol/L烟酸处理瘤胃细胞12 h显著的提高细胞的活力(P<0.05),80~320 mmol/L烟酸显著的降低瘤胃细胞的活力(P<0.05);pH为5.2和5.0时,20~320 mmol/L烟酸显著的降低细胞的活力(p<0.05)。烟酸和pH同时处理时,在pH5.8、5.5、5.2和5.0时,20~320 mmol/L的烟酸显著的降低细胞的活力(P<0.05)。分析原因烟酸在低pH条件下结构发生变化,进而激活内质网Ca2+释放到细胞质中,激活内质网凋亡,导致细胞的凋亡。(3)烟酸对低pH处理瘤胃上皮细胞紧密连接蛋白及凋亡及相关基因的影响。研究发现pH5.8处理3 h,瘤胃上皮细胞早期凋亡、晚期凋亡和总凋亡数增加(P<0.05),Occludin-1、ZO-1、Claudin-1/7紧密连接蛋白及Mct1、p53、PARP-1、Fas、AIF、Caspase-3/8/9、Bax凋亡基因m RNAs表达升高(P<0.05),Bcl-2/Bax比值减小(P<0.05);20 mmol/L烟酸先处理低瘤胃上皮细胞12 h进行预保护,5.8再处理3 h后,瘤胃上皮细胞早期凋亡、晚期凋亡和总凋亡数减少(P<0.05),Occludin-1、ZO-1、Claudin-1/4/7、PARP-1、Bax、Caspase-3/8/9凋亡基因的表达降低(P<0.05),Bcl-2/Bax比值增大(P<0.05),表明烟酸缓解低pH对瘤胃上皮细胞紧密连接蛋白的损伤以及通过内源凋亡和外源凋亡途径抑制低pH诱导瘤胃上皮细胞凋亡。