二甲双胍通过激活AMPK通路拮抗E.coli性乳腺炎的分子机制研究
批准号:
32102731
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
徐天乐
依托单位:
学科分类:
临床兽医学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐天乐
中文摘要
E.coli是引起奶牛乳腺炎的常见致病菌,其主要致炎因子LPS可导致乳腺上皮细胞的急性炎性反应。前期研究发现AMPK通路参与炎性反应的调控;二甲双胍可有效激活AMPK通路并抑制炎性反应,但具体作用机制尚不清楚。因此,本项目以奶牛原代乳腺上皮细胞为体外研究模型,应用二甲双胍激活AMPKα,并以AMPKα为研究对象,利用CRISPR/Cas9技术敲除/敲入AMPKα,协同应用CHART-PCR、ChIP-PCR、EMSA、信号通路分析等技术,验证激活AMPK通路后调控E.coli诱导的细胞炎性作用,深入解析AMPK下游调控途径;在此基础上,以奶山羊为体内研究模型,明确二甲双胍通过激活AMPK通路调控E.coli性乳腺炎的作用机制。本项目旨在揭示应用二甲双胍有效激活并通过AMPKα/SIRT1/NF-κB通路拮抗E.coli性乳腺炎的分子机理,为发掘新的药物靶点防控奶牛乳腺炎提供理论依据。
英文摘要
E. coli is a common pathogen causing mastitis in dairy cows, and its main inflammatory factor LPS can cause acute inflammatory reaction of mammary epithelial cells. Previous studies have found that AMPK pathway is involved in the regulation of inflammatory response and metformin can effectively activate AMPK pathway and inhibit inflammatory response, but the specific mechanism is not clear. Therefore, this project takes primary bovine mammary epithelial cells as an in vitro model, uses metforminto activate AMPKα as the research object, using CRISPR / cas9 technology to knock out / in the AMPKα, together with application of CHART-PCR, ChIP-PCR, EMSA, signaling pathway analysis and other technologies to verify the regulation of E.coli induced cellular inflammation after activating AMPK pathway, and further analyzes the downstream regulators. On this basis, the mechanism of metformin regulating E.coli mastitis by activating AMPK pathway will be studied in dairy goats as verification of the results in study in vitro. This project aims to reveal the molecular mechanism of metformin effectively activating AMPKα / SIRT1 / NF-κB pathway and antagonizing E.coli mastitis, and provide theoretical basis for exploring new drug targets to prevent and treat bovine mastitis.
1.项目背景..乳腺炎作为奶牛常见多发病,可显著降低产奶量和乳品质,不仅给奶牛场造成巨大的经济损失,还危害公共卫生安全。E.coli感染乳腺后,强烈刺激乳腺产生促炎因子,造成奶牛的局部或全身免疫反应。目前,抗生素依然是应对奶牛乳腺炎的主要治疗手段之一。然而,随着病原的耐药谱持续扩大,给乳腺炎的预防和治疗造成极大困难。基于此,本研究假设二甲双胍可通过激活AMPKα调控SIRT1/NF-κB介导的E.coli性乳腺炎性反应,为开发新药物靶标防控奶牛乳腺炎提供理论依据和数据基础。.2.主要研究内容.项目组通过初步验证二甲双胍激活AMPKα并抑制E.coli诱导的pbMEC炎性反应;随后,通过体外shRNA/慢病毒系统的建立敲降AMPKα后进行下游SIRT1及免疫调控分子活性检测:同时,经SIRT1活性干扰后检测下游免疫调控分子活性:探究AMPKα/SIRT1/NF-κB信号通路调控E.coli性乳腺炎的分子途径。 最后,利用体内感染模型分别对二甲双胍在小鼠及奶山羊乳腺组织中的抗炎作用进行验证。.3.重要结果及关键数据.研究结果显示,二甲双胍可有效提高体内及体外AMPK磷酸化水平,激活AMPK信号通路。同时,二甲双胍的介入可有效抑制LPS及E.coli在体内及体外的炎症作用。二甲双胍诱导的去乙酰化酶SIRT1活性变化可能参与了转录因子p65与组蛋白H3乙酰化水平的改变,从而介导了促炎因子抑制作用。.4.科学意义.本项目将二甲双胍这一医学临床常用药作为预防E.coli性乳腺炎的潜在调控药物,利用二甲双胍激活AMPKα发挥抗炎作用,该调控因子的研究为研发防控奶牛乳腺炎的新型药物靶标提供新的思路。通过研究AMPKα/SIRT1/NF-κB信号通路调控E.coli性乳腺炎性反应这一科学假说,明确了二甲双胍抑制E.coli性乳腺炎的分子机制,研究结果为发掘抗乳腺炎感染新途径提供理论依据和数据基础。
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