乳铁蛋白在维生素D促进钙吸收过程中的协同效应与作用机制

Addition of Vitamin D (VD) to dairy products is an important nutritional intervention to ensure calcium absorption in infants. Understanding the synergistic effect between milk ingredients and VD could give scientific evidence for precision design of VD fortified dairy products. In our previous studies, lactoferrin (LF) was found to significantly up-regulate the expression of vitamin D receptor (VDR) in the intestine. It indicated that LF is a potential VD synergistic factor. However, the mechanisms of synergistic effect between LF and VD in regulating calcium absorption remain to be elucidated. In this study, in order to confirm the synergy between LF and VD firstly, intestinal calcium absorption, renal calcium reabsorption, and calcium deposition in bone will be assessed in mice fed with VD, LF or VD+LF for 20 weeks. Moreover, expression of VDR and vitamin D dependent calcium transporter proteins will be determined in intestine, kidney and bone tissues. Then, to verify that the synergistic promotion of calcium absorption by LF and VD is mediated through VDR activation, VDR will be knocked out and calcium transportation capacity in cell lines will be evaluated after LF stimulation. Finally, how LF regulate both the extracellular and intracellular pathways modulating VDR transcription and expression will be elucidated. Through the research of this project, the synergistic effect between LF and VD could be verified, providing a theoretical basis for the precise design of infant dairy products.

向乳制品中添加维生素D（VD）是促进婴幼儿钙吸收的重要手段，阐明乳成分与VD的交互影响是制定VD添加量的科学基础。维生素D受体（VDR）是VD的主要作用位点，申请人前期研究表明乳铁蛋白显著上调肠道中VDR的表达，提示其可能是VD的协同因子。然而，乳铁蛋白在VD促进钙吸收过程中的协同效应与作用机制尚待阐明。本项目首先对比VD与乳铁蛋白单独或联合使用时，小鼠肠钙吸收、肾脏尿钙重吸收和骨钙沉积的能力，确证乳铁蛋白与VD的协同效果；其次，测定VDR及其下游钙转运蛋白的表达，明确乳铁蛋白对VD促进钙吸收途径的调控作用；进而在细胞水平敲除VDR后，评估乳铁蛋白对细胞钙转运能力的影响，揭示VDR是否为乳铁蛋白与VD协同作用的核心靶点；最终从胞外途径和胞内途径两方面，阐明乳铁蛋白上调VDR表达的机制。研究结果可以为明确乳成分与VD的协同作用规律提供证据，同时为精准制定乳制品中VD的添加策略提供依据。

向乳制品中添加维生素D（VD）是促进婴幼儿钙吸收的重要手段，维生素D受体（VDR）是VD的主要作用位点，申请人前期研究表明乳铁蛋白显著上调肠道中VDR的表达，提示其可能是VD的协同因子。乳铁蛋白（LF）作为婴幼儿奶粉强化添加蛋白，具有较强的成骨活性；然而，乳铁蛋白在VD 促进钙吸收过程中的协同效应与作用机制尚待阐明。本项目结果表明口服LF能显著降低尿液中钙、磷的含量，上调结肠及肾脏中VDR表达量，表明LF通过VDR途径促进肠道及肾脏对钙的吸收，从而维持血钙的平衡，LF还能作为VDR激动剂调控钙代谢缓解由VD缺乏造成小鼠的骨密度降低及骨小梁结构退变，促进骨骼健康，确证乳铁蛋白与VD的协同效果。通过细胞实验证明LF能够协同VD共同促进成骨细胞的分化过程，并能共同促进核内VDR的高表达，LF对骨生成的有效性大于维生素D，揭示VDR为乳铁蛋白与VD协同作用的核心靶点。本项目结果显示LF对VDR的调控不依赖于p38 和TGF-β/smads通路，不依赖于mTORC2，也与其铁结合能力无关，LF发挥作用的部位在细胞核内，LF很有可能作为转录因子，通过调控锌指蛋白Zfp710的转录实现对VDR表达的促进作用。另一方，本项目研究还发现乳铁蛋白能够缓解维生素D缺乏小鼠肠道炎症并刺激VDR的表达，其作用机制依赖于乳铁蛋白进入细胞核。研究结果可以为完善LF发挥促骨活性的分子机制提供了新的证据，也为明确乳铁蛋白与VD的协同作用规律提供证据，同时为精准制定乳制品中VD和LF 的添加策略提供依据。