β-羟丁酸介导的奶牛皱胃平滑肌细胞氧化应激与细胞程序性死亡

摘要

皱胃变位(DA)是围产期奶牛常见的疾病，特征是皱胃运动神经功能紊乱、皱胃弛缓、扩张及移位，但具体原因和机理尚不清楚。本研究依据β-羟丁酸(β-HB)是神经活动的信号分子，在空腹、热量控制和直接注射β-羟丁酸的情况下，均可增加血液中β-HB浓度，同时使食欲下降。在奶牛皱胃左方变位和人慢性胃炎病例中，其血液中也有高浓度的β-HB和食欲下降现象。然而，目前还没有β-HB是否可直接造成胃损伤方面的研究报道。为阐明外源性β-HB是否可直接造成胃损伤，本研究设计了小鼠腹腔注射β-HB体内模型和牛皱胃平滑肌细胞与不同浓度β-HB共培养的体外模型。发现β-HB可诱导内质网和线粒体介导的皱胃平滑肌细胞凋亡。β-HB促进Bax表达和激活caspase-12、-9、-3，同时减少Bcl-2的表达。β-HB也促进了AIF、EndoG释放和p53的表达。β-HB作用在细胞凋亡中的关键分子，使增加p38和c-june氨基末端激酶磷酸化，而抑制ERK的磷酸化和PCNA的表达。β-HB上调p27和p21 mRNA的表达，下调细胞周期素激酶mRNA的表达，从而抑制平滑肌细胞的细胞周期。试验采用细胞内钙离子螯合剂BAPTA／AM可阻止胞内钙增加同时防止β-HB诱导的氧化应激，而抗氧化剂NAC不能阻止胞内钙增加。这一结果表明，β-HB诱导的细胞凋亡存在钙依赖通路。这些影响在小鼠体内试验中也得到确认。通过以上结果，首次证明了β-HB在奶牛皱胃平滑肌中的氧化应激作用，由此可推论β-HB是奶牛皱胃弛缓疾病(如皱胃左方变位，LDA)的可能病因。研究LDA的发病机制是本研究小组下一目标，以期发现临床防治措施。