农学论文哪里有?本研究发现硒缺乏通过miR-138-5p/SelM轴引起氧化应激诱导程序性坏死调控鸡肝炎。本研究丰富了硒缺乏导致肝脏疾病的机理,为禽类硒缺乏症的研究提供了理论依据,同时为比较医学提供了借鉴。
1前言
1.2 miR-138-5p的研究概述
miRNAs是一种大小为19-25个核苷酸的小的非编码RNA,其中miRNA 5’端2-7核苷酸的种子区是关键序列[62,63]。miRNAs可以通过与靶mRNA的3’非编码区(Untranslated Region,UTR)完全或不完全的碱基互补配对来指导其转录后抑制,在动物和人类中发挥着重要的基因调控作用[64]。1993年miRNA在秀丽隐线虫发育过程研究中首次被发现并命名为lin-4,它能够靶向lin-14并抑制其表达,起到调控线虫细胞时序发育的作用[65]。但这一发现起初并未得到重视,直至2000年另一种miRNA:let-7被发现,再次表明了miRNAs的调节方式[66]。至此,miRNAs成为了众多科研人员研究的热点。大多miRNAs由RNA聚合酶II或III转录形成更长的初始转录产物pri-miRNAs,每个pri-miRNA至少有一个区域可以自我折叠,形成微处理器的发夹底物,这是一个异三聚复合体,包含一个Drosha内切酶分子及其伙伴蛋白DGCR8(在苍蝇和线虫中称为Pasha)[67]。Drosha有两个RNaseIII结构域,每个结构域都切断了pri-miRNA发夹的茎的一条链,长度2-bp,从而释放出一个称为“pre-miRNA”的约60 nt的茎环[68]。pre-miRNA在输出蛋白5和RAN-GTP的作用下输出到细胞质后,pre-miRNA由Dicer进一步加工。与Drosha一样,Dicer是具有两个RNaseIII结构域的内切酶。此外,Dicer也与伙伴蛋白结合,尽管Dicer的伙伴蛋白是果蝇而不是哺乳动物的pre-miRNA加工所必需的。Dicer在环附近切割两条链以生成miRNA双链(miRNA和miRNA*),这个双链体的两端都有一个约2-nt的3’悬垂,这是由Drosha和Dicer的偏移切割所造成的。之后miRNA双链在伴侣蛋白(HSC70/HSP90)的帮助下被加载到Argonaute蛋白中,伴侣蛋白使用ATP帮助Argonaute形成适合与miRNA双链结合的高能开放构象[69]。随后Argonaute松弛回基态构象促进miRNA*的排出,形成成熟的沉默复合体。在复合体中,该miRNA双链打开,5'端热力学稳定性更低的那条链会组装到复合体.上,并使其发挥功能。而另外一条互补链则被排出复合体,由于其缺乏蛋白的保护而最终被降解[70]。
3结果与分析
3.1肝脏组织病理结构观察结果
1日龄鸡在饲喂缺硒日粮后陆续出现硒缺乏典型症状渗出性素质,以胸、腹部皮下出现淡绿色胶冻样物质为主要特征,代表着鸡缺硒模型建立成功。为探究缺硒对鸡肝脏组织的影响,我们对肝脏组织进行了苏木精和伊红染色(比例尺:20µm,放大40倍)。其中C为对照组,L为缺硒组。如图3-1所示,对照组肝脏细胞排列规整,形态正常。硒缺乏组肝脏细胞排列杂乱,并伴随大量炎症细胞浸润,如黑色箭头所示。为了更加直观的观察到硒缺乏对肝脏细胞的影响,我们利用透射电子显微镜(比例尺:2µm,放大10000倍)对肝脏组织进行超微结构观察,如图3-2所示。我们发现对照组肝脏细胞排列整齐,细胞膜和核膜完整,细胞内富含大量线粒体且线粒体形态正常,其余细胞器均无异常。硒缺乏组中可见部分细胞核碎裂(如红色箭头所指),细胞膜完整性被破坏,细胞器流出(如黄色箭头所指),线粒体受损断裂并伴有线粒体空泡化发生(如蓝色箭头所指)。上述结果表明,缺硒导致肝组织损伤,推测是由于程序性坏死和炎症所致。
4讨论
4.1鸡缺硒性肝脏损伤、miR-138-5p敲低和过表达模型以及SelM敲低模型的建立
4.1.1鸡缺硒性肝脏损伤模型的建立
硒是哺乳动物必需的微量营养素,其缺乏严重威胁人和动物的健康[120]。由于环境中硒的迁移特性和生物学特性导致部分地区土壤中硒含量低。低硒环境通过食物链造成人和动物硒的摄入量不足,引发严重的健康问题[121]。如人的克山病、鸡的渗出性素质、营养性胰腺萎缩和营养性肌肉营养不良等[122-124]。肝脏是硒的重要靶器官,缺硒与人的慢性肝炎、肝癌等众多肝脏疾病的发生密切相关[120,125]。Zhang等人通过饲喂缺硒日粮成功建立了鸡硒缺乏模型,临床表现为鸡出现渗出性素质[126]。本研究通过饲喂缺硒日粮成功复制了硒缺乏模型,并根据临床症状和剖检结果证明模型建立成功。我们的H&E染色结果发现硒缺乏组中肝脏细胞排列杂乱,并伴随大量炎症细胞浸润,说明硒缺乏可能导致肝脏组织发生炎症。此外,利用透射电子显微镜观察到硒缺乏组中部分细胞核碎裂,细胞膜完整性被破坏,细胞器流出,线粒体受损断裂并伴有线粒体空泡化发生,说明硒缺乏引起肝脏细胞损伤,细胞出现坏死。
4.2 miR-138-5p/SelM对肝组织抗氧化指标的影响
大量研究表明缺硒导致的组织和器官损伤与氧化应激密切相关。有报道称,硒缺乏抑制了鲤鱼头肾组织中GPX、SOD和CAT的活性,增加了MDA和ROS含量[24]。在鸡气管中,缺硒使抗氧化酶(SOD、CAT和GPX)的活性被抑制,过氧化标志物(MDA和H2O2)的活性升高[136]。在鸡肝脏组织中同样检测到这一现象。我们发现,硒缺乏后鸡肝脏组织和细胞中CAT、SOD和GSH的含量下降,同时MDA、H2O2、TNOS和iNOS活性升高。但我们并没有观察到氧化应激的发生与不同日龄的鸡存在时间依赖性关系。氧化应激描述了当系统中产生的ROS超过系统中和和消除它们的能力时发生的一种情况,而过量的ROS会损害正常细胞的生理功能[12,137]。正如Cai等人的研究所描述的,缺硒通过过量ROS引起鸡心肌损伤[138]。miRNAs调控转录后基因水平表达,有助于多数细胞过程,包括氧化应激和细胞死亡[139]。大量研究发现miRNAs参与了ROS水平的调节。miR-204沉默通过TRPML1激活的STAT3通路在阿尔茨海默病模型中减少ROS的生成[140]。miR-34a、miR-144、miR-421、miR-129、miR181c、miR-16、miR-31、miR-155、miR-21和miR-1/206被发现在心脏和肺部病变的氧化应激中发挥作用[141-143]。在本研究中,过表达miR-138-5p后,LMH细胞内ROS的表达显著增加。此外,抑制miR-138-5p的表达有效缓解了SelM敲低后ROS水平的显著上调。
5结论
(1)硒缺乏通过诱导肝脏组织炎症和坏死性病变引起鸡肝脏损伤。
(2)miR-138-5p通过调控SelM诱导肝脏细胞氧化损伤。
(3)SelM敲低通过触发ROS引起Ca2+过载导致肝脏细胞能量代谢紊乱、程序性坏死和炎症因子的表达增加。
参考文献(略)