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奶牛产后子宫感染可导致子宫内膜炎症和氧化损伤。大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)是常见致病菌之一,其致病成分脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)可造成子宫内膜氧化损伤。高水平孕酮(progesterone,P4)是诱发产后子宫感染的因素之一。P4已被证明抑制奶牛子宫先天免疫,并可减少神经组织氧化损伤,但孕酮对奶牛子宫内膜氧化损伤的影响尚未见报道。本研究旨在通过体外实验探讨孕酮对大肠杆菌LPS诱导的牛原代子宫内膜上皮细胞(bovine endometrial epithelial cells,BEEC)氧化损伤的影响及其机制,为深入揭示奶牛子宫内膜炎发生机理提供资料。(1)孕酮对奶牛子宫内膜上皮细胞氧化损伤相关因子的影响采用1μg/mLLPS诱导细胞氧化损伤,检测不同浓度孕酮(1、3和5ng/mL)对细胞氧化损伤指标和抗氧化酶活性的影响。孕酮单独处理、孕酮和LPS共处理、或孕酮受体阻断剂米非司酮(35 ng/mL)单独处理细胞12 h后,检测细胞活性氧(ROS)水平、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力和总抗氧化能力(T-AOC)。结果:孕酮(1,3和5 ng/mL)或米非司酮(35 ng/mL)单独处理对细胞ROS水平、MDA含量、SOD和CAT活力以及T-AOC无明显影响(P>0.05);与空白对照组相比,LPS组细胞ROS 水平、MDA含量均升高(P<0.05),SOD和CAT活力均下降(P<0.05),T-AOC下降(P<0.05);与LPS组相比,孕酮(1或3 ng/mL)和LPS共处理组的细胞ROS水平和MDA含量均降低(P<0.05),SOD和CAT活力均升高(P<0.05),T-AOC升高(P<0.05)。结果说明,1或3 ng/mL孕酮通过降低BEEC的ROS水平,增强抗氧化酶活力来抵御LPS诱导的氧化损伤。(2)孕酮对奶牛子宫内膜上皮细胞NRF2/KEAP1通路相关基因与蛋白的影响采用1μg/mL LPS诱导BEEC细胞氧化损伤的模型并观察NRF2/KEAP1通路相关因子的基因(0~36h)和蛋白表达(0~120 min)的时程变化,确定后续实验检测时间点;采用LPS和不同浓度孕酮(1、3和5ng/mL)共处理细胞,观察孕酮对BEEC NRF2/KEAP1通路的影响机制。NRF2/KEAP1通路相关因子的基因表达采用荧光定量PCR检测,蛋白水平采用Western Blot检测,利用免疫荧光技术进行NRF2核蛋白定位。结果:LPS 处理细胞 6、12 和 24 h 可引起NRF2、HMOX1、NQO1、GCLC、GSTP1和GPX2的基因表达降低(P<0.05或P<0.01),KEAP1基因表达升高(P<0.05),因此选择6、12和24 h作为时间点进行后续实验。与LPS组相比,LPS和孕酮(1或3 ng/mL)共处理组细胞NRF2、HMOX1、NQO1、GCLC、GSTP1 及 GPX2的基因表达升高(P<0.05或P<0.01),KEAP1基因表达降低(P0.05)。LPS处理90min可引起细胞NRF2、HO-1和NQO1的蛋白水平降低(P<0.05或P<0.01),KEAP1蛋白水平升高(P<0.05),核蛋白NRF2水平降低(P<0.05或P<0.01),因此选择90 min进行后续实验。与LPS处理组相比,1或3 ng/mL孕酮和LPS共处理可导致细胞总蛋白NRF2、NQO1和HO-1的蛋白水平升高(P<0.05或P<0.01),KEAP1蛋白水平下降(P<0.05),核蛋白NRF2水平升高(P<0.05或P<0.01);与对照组相比,LPS处理细胞后,细胞核内荧光增强(P<0.05);与LPS处理相比,1或2 ng/mL孕酮与LPS共处理组核内荧光增强(P<0.05或P<0.01)。结果说明,1或3 ng/mL孕酮通过激活NRF2/KEAP1信号通路抑制了 LPS诱导的牛子宫内膜上皮细胞的氧化损伤。(3)米非司酮对孕酮抑制BEEC氧化损伤的影响机制研究为探究孕酮调节BEEC氧化损伤的机制,首先检测米非司酮(35 ng/mL)和孕酮(1、3和5 ng/mL)对孕酮受体基因(PGR)表达的影响;然后采用LPS、孕酮(3 ng/mL)和米非司酮共处理BEEC细胞,检测细胞氧化损伤标记物和NRF2/KEAP1信号通路相关蛋白与基因的表达。结果:米非司酮单独处理细胞6 h可引起PGR表达下调(P<0.05);5 ng/mL孕酮单独处理细胞24h,PGR表达下调(P0.05)。如前所述,3 ng/mL孕酮能够抑制LPS诱导的细胞ROS和MDA水平升高(P<0.05),提高LPS抑制的抗氧化酶活力和总抗氧化水平(P<0.05),促进NRF2/KEAP1通路活化(P<0.05);与LPS和孕酮(3 ng/mL)共处理组相比,LPS、孕酮和RU486共处理组细胞的ROS水平、抗氧化酶活力降低(P<0.05 或P<0.01),NRF2、HMOX1、NQO1、GCLC 及 GPX2 等抗氧化因子的基因表达降低(P<0.05),KEAP1基因表达升高(P<0.05),NRF2总蛋白和核蛋白水平降低(P<0.05或P<0.01)。结果说明,1或3 ng/mL孕酮通过孕酮受体发挥抗氧化作用,5 ng/mL孕酮抑制孕酮受体的表达而无抗氧化作用。综上可见,1或3 ng/mL孕酮通过激活NRF2/KEAP1信号通路抑制LPS诱导的牛原代子宫内膜上皮细胞氧化损伤;但5 ng/mL孕酮的抗氧化效应不显著。低浓度孕酮的抗氧化作用是由孕酮受体介导的。