乳腺间质成纤维细胞在奶牛乳腺炎中的作用及分子机制

Fibroblasts are the predominant components of mammary tissue and play crucial roles in the development and involution of bovine mammary gland and the process of lactation, even in the inflammation-related diseases. However, the relationship between mammary stromal fibroblasts (MSFs) and bovine mastitis is still unknown. The purpose of this project is to determine whether MSFs mediate the process of bovine mastitis by comparison of biological characteristics of normal fibroblasts and inflamed fibroblasts extracted from corresponding normal and Escherichia coli mastitis bovine mammary tissue. Regulation effects of MSF on mammary epithelia cells and neutrophils in the process of bovine mastitis are going to be investigated in an in vitro co-culture model. The functions of inflammation-related genes screened by RNA-Seq that fibroblasts mediate the progress of bovine mastitis will be investigated by using gene over-expression or RNA interfering technology.The new finding of this research would provide new sights in the research field of bovine mastitis and new target for the prevention and treatment of this disease.

成纤维细胞是构成乳腺组织的重要细胞成分，在乳腺的发育、退化和泌乳过程以及诸多炎症相关疾病中发挥着重要的作用。迄今为止，尚未见成纤维细胞与奶牛乳腺炎关系的相关研究报道。本研究拟以从大肠杆菌性奶牛乳腺炎组织中分离的乳腺间质成纤维细胞（Mammary stromal fibroblasts, MSF）为研究对象，通过与正常MSF的生物学特性差异对比，明确MSF是否参与在奶牛乳腺炎中；通过体外共培养体系进一步探究在乳腺炎中MSF对乳腺上皮细胞和中性粒细胞的调控作用；最后，在前期自主研究中通过RNA-Seq筛选的候选基因的基础上，利用基因过表达或干扰技术建立候选基因的过表达和基因沉默细胞模型，研究候选基因在MSF调控乳腺上皮细胞和中性粒细胞过程中的作用机制。本项目的实施将为奶牛乳腺炎的研究和防治提供新的思路和新的靶点。

成纤维细胞是构成乳腺组织的重要细胞成分，在乳腺的发育、退化和泌乳过程以及诸多炎症相关疾病中发挥着重要的作用。迄今为止，尚未见成纤维细胞与奶牛乳腺炎关系的相关研究报道。本研究对比了从奶牛乳腺炎组织中分离的间质成纤维细胞（Inflammation-related mammary stromal fibroblasts，In-MSF, 或INF）和从正常乳腺组织分离的间质成纤维(Normal mammary stromal fibroblasts, N-MSF，或NF)的生物学特性，发现INF的活性、增殖速率、细胞外基质蛋白分泌以及炎性相关细胞因子的表达/分泌水平均高于NF；高通量测序结果显示INF和NF表达727个差异表达基因，这些差异基因主要与细胞外基质蛋白分泌、炎症相关因子分泌以及细胞连接和粘附相关，这些INF和NF的生物学特性差异表明成纤维细胞参与在奶牛乳腺的炎症反应过程。间质成纤维细胞和乳腺上皮细胞的体外共培养发现，与NF相比较，INF可明显抑制乳腺上皮的细胞增殖和迁移、β酪蛋白的分泌以及TNF-α等炎症相关因子的表达参与奶牛乳腺的炎症反应；并诱导乳腺上皮细胞发生间质样转化（EMT），进而参与奶牛乳腺炎导致的乳腺纤维化过程；此外，INF对中性粒细胞具有趋化作用并诱导ROS的产生。候选基因SDF-1和TGF-β1分别通过激活NF-κB通路和TGF-β1/Smad通路参与乳腺间质成纤维细胞诱导的乳腺上皮细胞发生炎症反应和EMT过程，进而参与乳腺的炎症反应过程。本项目的实施将为奶牛乳腺炎的研究和防治提供新的思路和新的靶点。