乳腺上皮长链脂肪酸的跨膜转运特征、方式及其调控机制

To improve content and composition of long chain fatty acids in milk fat are an important research issue of nutrition regulation of milk fat synthesis in ruminants. The understanding of the molecular mechanisms for absorption, transport, and synthesis process is the basis for achieving the precise control of milk fat. But the mechanism for transmembrane movement of long chain fatty acids into the mammary epithelial cell is not yet clear. In order to get clear on the transport pathways, the transport characteristics of [1-14C] labelling long chain fatty acids into goat mammary epithelial cells will be studied in vitro, and then the possible role of related fatty acid transport proteins during cellular uptake of long chain fatty acids will also be explored, by using isotope tracer technique and gene and protein expression level analysis. On this basis, the effects of transport proteins inhibitors on the uptake of long chain fatty acids will investigated. Then the gene silencing and over-expression technologies will be used to research the functions of fatty acid transport proteins in fatty acids transmembrane transport of mammary epithelial cell. Based on in vitro model studies, in order to verify the role of protein-mediated transport pathway and regulation for uptake of long chain fatty acids in vivo, the mammary blood vessel catheters will be applied to analyze the effects of combined perfusion of transport proteins inhibitors and long chain fatty acids on the absorption of long chain fatty acids in the mammary gland. All these studies will clarify the action mechanism of transmembrane transport of long chain fatty acids in the ruminant mammary, and provide experiment basis for the nutritional regulation implementations of milk fat synthesis in the ruminant.

改善长链脂肪酸含量及组成是反刍动物乳脂合成营养调控研究的重要内容，了解脂肪酸吸收、转运和合成过程的分子机制是实现乳脂精准营养调控的基础。目前，关于长链脂肪酸跨膜进入乳腺上皮细胞的机制尚不清楚。本项目拟利用体外细胞模型，通过同位素示踪和基因、蛋白表达水平分析，研究山羊乳腺上皮对14C标记长链脂肪酸的转运特征，探讨脂肪酸转运蛋白在长链脂肪酸转运中的作用。在此基础上，利用脂肪酸转运蛋白抑制剂、基因沉默和过表达技术研究脂肪酸转运蛋白在乳腺上皮长链脂肪酸跨膜转运中的功能和作用模式。在体外研究基础上，利用血插管技术研究转运蛋白抑制剂与长链脂肪酸的组合灌注对乳腺吸收长链脂肪酸的影响，从体内试验角度验证蛋白介导方式在乳腺长链脂肪酸摄取中的作用，解析长链脂肪酸加载下乳腺摄取脂肪酸和乳脂合成的特征及其调控机制。据此阐明反刍动物乳腺上皮长链脂肪酸跨膜转运方式和作用机理，为反刍动物乳脂合成的营养调控提供试验依据。

改善长链脂肪酸含量及组成是反刍动物乳脂合成营养调控研究的重要内容，了解脂肪酸吸收、转运和合成过程的分子机制是实现乳脂精准营养调控的基础。本项目拟利用体外细胞模型，通过13C标记同位素示踪和基因、蛋白表达水平分析，研究山羊乳腺上皮对长链脂肪酸的转运特征，探讨脂肪酸转运蛋白在长链脂肪酸转运中的作用。在细胞研究基础上，利用血插管技术研究转运蛋白抑制剂的灌注对乳腺吸收长链脂肪酸的影响。研究结果表明，山羊乳腺上皮细胞对棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的摄取呈现时间依赖的饱和性；乳腺上皮细胞对棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的摄取呈现浓度依赖的饱和性，长链脂肪酸的平均Km值约为62.36 μM；山羊乳腺上皮细胞对棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸的摄取受到膜蛋白抑制剂的影响，不同抑制剂对山羊乳腺上皮细胞摄取不同长链脂肪酸的抑制效果存在差异；在200μM油酸加载下，乳腺上皮细胞的脂肪酸合成代谢和分解代谢等生物过程的基因、蛋白等发生显著变化；克隆了6个脂肪酸转运蛋白基因，并提交Genbank数据库；通过血插管手术对泌乳山羊乳腺进行β-环糊精及SSO灌注，β-环糊精及SSO灌注引起了奶山羊乳脂率的降低，同时，灌注β-环糊精和SSO后奶山羊乳脂肪酸中的C16:0、C18:0、C18:1n9c、C18:2n6c出现显著降低，显示β-环糊精和SSO能够抑制长链脂肪酸从血液向乳腺中的转移，同时显示了蛋白介导转运在乳腺长链脂肪酸跨膜转运中的作用。以上研究结果解析了反刍动物乳腺上皮长链脂肪酸的跨膜转运特征，分析了长链脂肪酸加载下乳腺上皮的代谢变化，并从体内试验角度验证蛋白介导方式在乳腺长链脂肪酸摄取中的作用，为后续反刍动物乳腺脂肪酸的跨膜机制研究和乳脂合成的营养调控提供试验依据。