奶牛乳腺感染时乳腺上皮细胞外泌体对PMN功能的影响及作用途径

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772698
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1801.基础兽医学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The prompt detection of pathogens by the innate immune system is of prime importance, and because bovine mammary epithelial cells (bMECs) are in the front line, they could act a significant part as sentinels. Therefore, bMECs may be an initial convergence of pathogens infection and host immunity, in which the bMECs not only plays roles in local defense against pathogens infection, but also plays diverse and multifaceted regulatory roles in systemic immune response. Exosomes have been postulated to play a vital role in cell-cell communication. The tumour- and immune cell-derived exosomes have been shown to be immunomodulatory and stimulate neutrophils. Whether the release of exosomes from bMECs has an effect on neutrophil functions during mammary gland infection has not been investigated to any extent. We hypothesize that bMECs-derived exosomes could modulate neutrophil functions during mammary gland infection. Consequently, we will examine the role of the lipopolysaccharide (LPS)-induced bMECs-derived exosomes in mediating neutrophil activition, migration, reactive oxygen species (ROS) production, neutrophil extracellular trap (NET) formation, and phagocytosis. Second, we will characterize the proteome and miRNA expression profiles of bMECs-derived exosomes in response to LPS using stable isotope labeling with amino acids in cell culture (SILAC) and mass spectrometry for protein profiling and high-throughput sequencing for miRNA profiling. Third, we will determine if transcriptome and proteome expression profiles of bMECs-derived exosomes affect neutrophil functions, and the molecular pathways of exosome-regulated neutrophil functions will be investigated. This work will provide a better understanding of epithelial-neutrophil interactions in the mammary gland of dairy cows. Also, it is our hopes that these findings will enable us to introduce new concepts for the development of effective mastitis treatments and/or preventatives that bolster mammary immunity.
奶牛乳腺上皮细胞是细菌感染与乳腺免疫的一个最初的重要交汇处。在这个初始交汇处,乳腺上皮细胞启动了机体对病原菌最早的免疫识别和免疫应答,并发挥了协调后续固有免疫细胞应答的重要作用。外泌体作为一种非接触介导的新型细胞间通讯模式,具有调节多形核中性粒细胞(PMN)功能的作用。我们推测乳腺感染时上皮细胞产生的外泌体可能以远距扩散的方式调节PMN生物功能,进而影响乳腺炎症的发生发展过程。因此,本项目拟分离脂多糖处理乳腺上皮细胞后产生的外泌体,研究其对奶牛PMN活化功能、跨上皮迁移功能、呼吸爆发功能、胞外诱捕网形成和吞噬功能的影响,利用细胞培养条件下稳定同位素标记技术和高通量测序技术筛选外泌体中的差异蛋白和miRNA,采用多种分子生物学手段分析差异蛋白和miRNA调控PMN生物功能的作用途径,并进行体内外验证,为全面认识乳腺感染时乳腺上皮细胞与PMN之间的相互作用,以及合理防控奶牛乳房炎提供科学依据。

结项摘要

奶牛乳腺上皮细胞是细菌感染与乳腺免疫的一个最初的重要交汇处。在这个初始交汇处,乳腺上皮细胞启动了机体对病原菌最早的免疫识别和免疫应答,并发挥了协调后续固有免疫细胞应答的重要作用。外泌体是一种非接触介导的新型细胞间通讯模式,在多种生物过程中发挥了重要调节作用。我们推测乳腺感染时上皮细胞产生的外泌体可能以远距扩散的方式影响乳腺炎症的发生发展过程。本项目采用超速离心方法分别提取了正常奶牛乳腺上皮细胞外泌体和脂多糖(LPS)刺激后奶牛乳腺上皮细胞外泌体,并对提取到的外泌体进行透射电镜观察及外泌体表面标志分子 CD9、CD63、TSG101 免疫印迹分析;确认外泌体分离成功后将外泌体与 PMN 共孵育后,分析其对 PMN 跨乳腺上皮迁移功能和胞外诱捕网(NETs)形成功能的影响;对外泌体中 miRNA和蛋白质进行了高通量测序,初步筛选了可能调控 PMN 功能的乳腺上皮细胞外泌体 miRNA 和蛋白质。构建了差异 miRNA 在乳腺上皮细胞的过表达和抑制细胞模型,验证了差异 miRNA 对炎症信号通路、炎症细胞因子的影响。结果发现,LPS 处理乳腺上皮细胞后外泌体可识别牛 PMN,并能提高 PMN 跨乳腺上皮迁移功能,但不影响 PMN 胞外诱捕网形成功能;LPS处理乳腺上皮细胞后外泌体分拣miR-193b-5p量显著降低,miR-1296_R-2、miR-126-5p、miR-141-5p量显著升高,钙稳态内质网蛋白、抑制素-2、肿瘤易感基因 101等15个蛋白含量显著升高,溶质载体家族 12 成员 2、酸性磷酸酶-1等5个蛋白含量显著降低;过表达或抑制乳腺上皮细胞内miR-126-5p、miR-193b-5p可以调控乳腺上皮细胞p-p65、IκBα 表达和磷酸化水平,进而调控炎症细胞因子基因转录。综上所述,奶牛乳腺感染时乳腺上皮细胞外泌体可以调控奶牛中性粒细胞功能及炎症信号通路,该研究为全面认识乳腺上皮细胞外泌体在乳腺感染时的作用提供了研究依据。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
LPS-induced reduction of triglyceride synthesis and secretion in dairy cow mammary epithelial cells via decreased SREBP1 expression and activity
LPS 通过降低 SREBP1 表达和活性诱导奶牛乳腺上皮细胞甘油三酯合成和分泌减少
  • DOI:
    10.1017/s0022029918000547
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    JOURNAL OF DAIRY RESEARCH
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wang Jianfa;Zhang Xu;He Xianjing;Yang Bin;Wang Hai;Shan Xufei;Li Chunqiu;Sun Dongbo;Wu Rui
  • 通讯作者:
    Wu Rui
Contribution of PPARγ in Modulation of LPS-Induced Reduction of Milk Lipid Synthesis in Bovine Mammary Epithelial Cells
PPAR γ 在调节 LPS 诱导的牛乳腺上皮细胞乳脂合成减少中的作用
  • DOI:
    10.17957/ijab/15.1138
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF AGRICULTURE AND BIOLOGY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    He, Xianjing;Lian, Shuai;Wang, Jianfa
  • 通讯作者:
    Wang, Jianfa
Liver X receptor α participates in LPS-induced reduction of triglyceride synthesis in bovine mammary epithelial cells
肝脏X受体α参与LPS诱导的牛乳腺上皮细胞甘油三酯合成减少
  • DOI:
    10.1017/s0022029920000990
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Journal of Dairy Research
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wang JF;Lian S;Song J;Wang H;Zhang X;He XJ;Hao DD;Wu R
  • 通讯作者:
    Wu R
LPS处理奶牛乳腺上皮细胞后外泌体中差异miRNA分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张天琦;许浩天;赵文苹;李思妍;连帅;王建发;武瑞
  • 通讯作者:
    武瑞
miRNA在调控奶畜乳脂代谢中的作用研究进展
  • DOI:
    10.13376/j.cbls/2020099
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许浩天;连帅;王建发;武瑞
  • 通讯作者:
    武瑞

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其他文献

隐性乳房炎奶牛乳蛋白含量降低的信号转导机制探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    动物营养学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张旭;徐丹丹;杨彬;贺显晶;王建发;武瑞
  • 通讯作者:
    武瑞
泌乳奶牛血液中乳成分前体物浓度与乳营养品质间相关性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    黑龙江八一农垦大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王建发;柳巨雄;魏立斌;沈勇;武瑞
  • 通讯作者:
    武瑞
SOCS3调控奶牛泌乳信号通路的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    耿子健;武瑞;王建发;单旭菲;连帅
  • 通讯作者:
    连帅
μ型阿片受体与炎症性肠病
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    World Chinese Journal of Digestology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王建发;付守鹏;刘英;王茂鹏;王清敬;柳巨雄;王玮
  • 通讯作者:
    王玮
脂多糖对奶牛乳腺成纤维细胞增殖速率、胞内Toll样受体及其信号通路相关基因mRNA表达水平的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国生物制品学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张旭;武瑞;王建发;贺显晶;杨彬;徐丹丹;王海;单旭菲;王瑛琪;岳阳
  • 通讯作者:
    岳阳

其他文献

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王建发的其他基金

BLV感染导致牛奶中乳铁蛋白含量降低的机制研究
  • 批准号:
    32172814
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
BLV感染导致牛奶中乳铁蛋白含量降低的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
NF-κB/SOCS信号通路在LPS所致奶牛乳脂肪含量降低中的作用研究
  • 批准号:
    31402157
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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