ENO1基因在鸭高温应激肝脏损伤中的作用机制研究

Recent climate warming trends are strongly restricted the development of the scale livestock and poultry raising industry in the summer. Our previous study has found duck liver was damaged and the mRNA level of ENO1 gene was differentially expressed after heat stress, and the specific mechanism needs further research. Thus, in the present project, we first establish a heat stress model in vivo of duck, investigate the relationship between the expression of ENO1 gene and liver injury, cell apoptosis, expression of HSP70, FAK, PI3K, Akt. Also, we will screen the downstream target genes of ENO1 gene. Then, establish a heat stress modle in vitro of duck liver cell, study the expression rules of ENO1 gene and protein and its impact on glucose metabolism, cell viability, proliferation and apoptosis. Also, we will screen the downstream target genes of ENO1 gene. Meanwhile, we will validate whether ENO1 gene regulate FAK/PI3K/Akt signaling pathway. In addition, we will verify whether ENO1 co-express with HSP70 in regulating heat stress in laying ducks. The results of this research will not only provide a scientific basis for alleviating animal damage caused by heat stress, but also open a new train to investigate the mechanism of liver damage in the medicine.

随着全球气候的逐渐上升，夏季高温应激问题已严重制约了当今规模化畜禽养殖业的发展。我们前期研究发现，高温应激造成鸭肝脏组织损伤，同时，ENO1基因在肝脏中出现差异表达，且与细胞凋亡相关，作用机制尚待研究。本项目拟建立鸭体内高温应激模型，研究ENO1基因表达水平与肝脏损伤、细胞凋亡、HSP70、FAK、PI3K、Akt等基因蛋白表达之间的关系，并筛选下游靶基因；培养鸭肝脏细胞，建立体外高温应激模型，研究ENO1基因蛋白表达规律及其对细胞糖代谢水平、细胞活力、增殖及凋亡等的影响，验证ENO1是否通过FAK/PI3K/Akt信号通路调控高温应激反应；另外，在基于前期结果的基础上，采用免疫共沉淀的方法分析ENO1和HSP70基因之间是否存在协同作用，调控鸭抗高温应激反应。本研究结果有望可以为缓解家禽抗高温应激提供理论依据，同时也为医学上肝脏损伤机制的研究开辟新的思路。

最新研究报道和本研究的前期结果表明ENO1基因可能参与了鸭肝脏抗高温应激损伤过程，影响了组织细胞的氧化水平，从而调节机体的耐受能力，但其分子机制尚不清楚。鉴于此，本研究建立了鸭体内高温应激模型，结果表明随着应激时间的延长，肝脏及十二指肠组织表现出一定的组织损伤；同时，血清生化指标及组织抗氧化指标活性受到显著的影响。建立了鸭肝脏细胞体外培养的方法，构建了鸭肝脏细胞体外高温应激模型，结果发现高温应激能导致肝脏细胞活力显著下降，ENO1及HSP70基因及蛋白表达水平均显著上调。构建了ENO1基因高表达和抑制表达细胞系，研究了ENO1基因表达对鸭肝脏高温应激损伤的影响，结果表明，过表达ENO1后，细胞活力显著上调，乳酸含量减少；而干扰ENO1表达后，细胞活力下降，乳酸含量升高。进一步研究ENO1基因对FAK介导的PI3K/AKT信号通路影响发现，过表达ENO1能显著上调FAK、及AKT mRNA及蛋白的表达，PI3K mRNA及蛋白水平有升高趋势，但未达到显著水平；干扰ENO1表达后，FAK、PI3K、AKT mRNA及蛋白的表达水平显著下调。结果表明，PI3K/AKT信号通路在机体高温应激后被激活，同时，ENO1基因可通过调控PI3K/AKT信号通路来抵抗机体高温应激。此外，co-IP试验结果发现，ENO1与HSP70之间发生相互作用共同调控机体抗高温应激反应。.本研究首次从体内体外开展了蛋鸭高温应激机制方面的研究，结果发现ENO1过表达可通过激活FAK介导的PI3K/AKT信号通路，来提高细胞活力，减少高温应激诱导的LDHA释放，抵抗高温应激反应。此外，我们还发现ENO1与HSP70在鸭高温应激过程中会发生相互作用。本研究对ENO1在鸭高温应激中的作用提供了新的见解，同时，也为今后鸭高温应激损伤治疗提供理论依据。