硒缺乏对雏鸡肠黏膜系统功能影响的分子机制研究

The mucosal immune system is the first defense that the body use to fight infection, which plays an extremely important role in resisting infection. Selenium is the necessary trace elements in the growth and development of humen and animals, selenium deficiency of bowel mucosa immune system has the important influence. For the project, we intend to use chicks for the experimental animals. A model is established in which chicks lack selenium. The screening methods 2D-DIGE, mass spectrum identification, and bioinformatics analysis technology are used to screen the differential expression proteins in intestinal mucosa of selenium deficiency chicks and healthy chickens. The differential expression proteins were verified at mRNA and protein levels using quantitative PCR and Western blot methods. Furthermore, the differential proteins were classified on basis of function, and the function involving selenium regulation was prediced. Finally, we reveal the molecular mechanisms that effect of selenium deficiency on the chick intestinal mucosal system functions, and provide some basis for understanding selenium function in intestinal mucosal system.

黏膜免疫系统是机体抗感染的第一道防线，在抵抗感染方面起着极其重要的作用。硒作为人和动物生长发育必需的微量元素，其缺乏对肠粘膜免疫系统产生重要的影响。本项目拟以雏鸡为试验动物，建立缺硒雏鸡模型，运用2D-DIGE、质谱鉴定、生物信息学分析等技术分离筛选缺硒雏鸡与健康雏鸡肠黏膜系统差异表达的蛋白，利用荧光定量PCR和Western blot方法分别从基因和蛋白水平对差异表达蛋白进行进一步验证，然后对差异表达蛋白分类后进行功能预测分析，揭示硒缺乏对雏鸡肠黏膜系统功能影响的分子机制，为硒在肠黏膜系统中的作用机制提供理论依据。

硒作为人和动物生长发育必需的微量元素，其缺乏对肠黏膜免疫系统产生的影响及机制亟待揭示。本项目通过建立缺硒雏鸡模型，分离筛选缺硒雏鸡与健康雏鸡肠黏膜系统差异表达的蛋白，对上述问题开展了一系列研究。结果发现：缺硒雏鸡十二指肠黏膜TOPIIIβ、AKT2、MEK2蛋白表达化水平显著低于正常雏鸡，PTK、NF-κB P50亚基、IKKα蛋白表达或磷酸化水平显著升高，肠黏膜GSSG、谷胱甘肽GSH、谷胱甘肽过氧化物酶GPx的活性、组织总抗氧化能力、SOD活性以及SIgA含量显著降低，肠黏膜组织中MDA含量、氧自由基含量极显著升高。. 蛋白质分析结果还发现缺硒雏鸡十二指肠黏膜中AIFM2表达量显著上调，为此课题组还研究了硒缺乏对雏鸡肠黏膜细胞凋亡的影响，结果发现：缺硒雏鸡肠黏膜在35日龄时DNA ladder检测结果出现DNA片段化降解，在7、21和35日龄雏鸡空肠黏膜上皮细胞凋亡数量升高，硒缺乏可以降低Pro-Caspase-3和BCL-2蛋白表达量，提高Cleaved caspase-3蛋白表达量，进而诱导雏鸡肠黏膜上皮细胞凋亡。. 课题组利用同批实验样品开展了硒缺乏对雏鸡肠道微生物菌群、肠黏膜形态、肠组织炎症细胞因子水平等指标的影响研究，证实硒缺乏可导致肠道上皮细胞对大肠杆菌黏附率增高、双歧杆菌黏附率降低，阻碍雏鸡空肠和回肠肠绒毛发育，引起肠黏膜炎症细胞（上皮内淋巴细胞）浸润，诱导肠黏膜炎症细胞因子表达。课题组还发现缺硒雏鸡脾脏发育速度显著低于正常雏鸡，为此研究了硒缺乏导致雏鸡脾脏发育缓慢、淋巴细胞减少、抑制脾细胞增殖的机制，结果发现：硒缺乏可以降低雏鸡脾脏组织PI3K、p-AKT、mTOR、p-P70S6K蛋白表达水平，证实PI3K/AKT/mTOR信号转导通路活性降低是硒缺乏导致雏鸡脾脏发育缓慢关键因素。. 综上所述，缺硒雏鸡可降低肠组织抗氧化功能，特别是GSH表达水平和活性，进而活化NF-κB信号通路、促进肠黏膜炎症反应并诱导肠黏膜细胞凋亡；肠绒毛发育受阻、微生物菌群结构的改变、上皮内淋巴细胞浸润、SIgA分泌量降低也是肠黏膜炎症反应的间接诱因。