β-hydroxybutyrate提高牛嗜中性粒细胞粘附抑制自噬
- 1国家重点实验室人畜共患疾病,动物传染病研究的重点实验室,教育部,兽医学院,吉林大学、长春、吉林、中国
- 2兽医学院、河北农业大学、河北、保定,中国
- 3蒙古大学兽医学院生命科学、蒙古的乌兰巴托
- 4国家中央兽医实验室、通用权威兽医服务,食品和农业、蒙古的乌兰巴托
作品简介:在奶牛亚临床酮病(SCK),一种常见的代谢紊乱在围产期,伴随着系统性炎症和高浓度的血液β-hydroxybutyrate (BHB)。BHB诱导中性粒细胞的粘附可能起到关键作用的发展系统性炎症SCK奶牛。自噬,细胞内降解系统,调节膜粘附分子的回收和可能参与BHB调节粘附和促炎牛中性粒细胞的激活。因此,本研究的目的是确定BHB之间的关系,自噬和中性粒细胞粘附。
结果和讨论:这里,丰度升高血清淀粉样蛋白A,结合珠蛋白,c反应蛋白,interleukin-1β,白细胞介素- 6,和肿瘤坏死factor-αSCK牛被发现,所有这些炎性因子与血清BHB有很强的正相关关系。BHB治疗后,附着中性粒细胞的数量和相关的粘附蛋白丰富的总数和膜CD11a CD11b, CD18更大,确认BHB提升牛中性粒细胞的粘附。然而,mRNA的丰度ITGAL(CD11a),ITGAM(CD11b),ITGB2(CD18)没有表现出显著差异,这表明粘附分子的降解可能受损。透射电子显微镜显示减少数量的自噬小体和mRNA的大量减少SQSTM1(p62)和MAP1LC3B(LC3) BHB治疗后。并行p62蛋白质丰度增加,蛋白LC3 II比LC3我BHB治疗后下降,表明BHB抑制自噬的牛中性粒细胞。证实自噬在BHB促进中性粒细胞粘附的监管作用,我们使用了一个自噬激活雷帕霉素(拉伯)。数据显示,拉伯松了一口气对自噬抑制作用和促进BHB引起的对细胞粘附的影响。重要的是,BHB抑制colocalization LC3 CD11b,由拉伯松了一口气,进一步证实自噬的监管作用在上面的粘附分子的回收。此外,BHB治疗增加了mRNA丰富和炎性因子的释放IL-1B,il - 6,肿瘤坏死因子牛的中性粒细胞,这些影响被拉伯减毒。总体而言,目前的研究显示,BHB促进牛中性粒细胞的粘附抑制自噬。
介绍
由于能源需求的增加和干物质的摄入量,减少奶牛受到的负面能量平衡(内)在过渡期间。内加剧脂肪动员和增加non-esterified脂肪酸的浓度(NEFA)血液中(1)。NEFAs运送到肝脏和肝细胞的参与β-oxidation产生更多的ATP缓解内,而过剩NEFAs不能被完全氧化成酮代谢,如β-hydroxybutyrate (BHB)。亚临床酮病(SCK)被定义为一个循环BHB(1.2米米3米米)没有临床症状(2)。SCK的发生率可高达36.6%在一些群,远高于2%到15%在临床酮症(3)。SCK牛体验全身炎症,特点是提高血液中促炎细胞因子水平和积极的急性期蛋白(4)。系统性炎症期间SCK二级和并发炎症性疾病密切相关,如乳腺炎、子宫内膜炎和蹄叶炎(3),减少生产性能和福利(2)。底层机制的系统性炎症SCK牛仍不清楚。
BHB,血液中含量最丰富的酮体,不仅是一个能量前体但immuno-modulating分子。一些先前的报道表明,BHB可以显著抑制中枢神经系统炎症和在小鼠和人类(起到保护作用5,6),而炎性因子的表达显著调节BHB暴露肝细胞(7)。因此,炎症所致BHB监管的影响似乎依赖于上下文或细胞类型。此外,在反刍动物,BHB会引起细胞功能障碍的病理浓度等抑制中性粒细胞凋亡,肝损伤,促进脂肪细胞的脂解作用(8- - - - - -10)。因此,BHB对奶牛的免疫细胞的影响需要进一步研究。
中性粒细胞是第一行对病原微生物的入侵;然而,过度的嗜中性粒细胞异常招聘可能会导致慢性炎症和组织损伤。中性粒细胞坚持内皮细胞或细胞外基质以协调和可逆的方式启动趋化作用过程和促炎症激活。公司在中性粒细胞粘附是由整合素之间的相互作用与内皮细胞受体在招聘当地的炎症网站(11)。中性粒细胞表达高水平的异质二聚体由一个变量的β2整合蛋白α亚基包括淋巴细胞关联antigen-1 (LFA-1,也称为CD11a)、巨噬细胞1 antigen-1 (Mac-1,也称为CD11b),和一个常数β亚基(也称为CD18) (12)。合成、运输、膜的位置,和细胞内降解胶粘剂分子的动态循环(13)。此外,通过细胞内信号流程(也称为由内向外信号)转换可以加速整合蛋白的活性构象,从而最终调制的亲和配体(14)。在老鼠中,增强中性粒细胞和血管内皮细胞之间的粘附引起系统性炎症和血管损伤和周边器官(15)。在人类和老鼠,hyperketonemia(高血酮)可以增加CD11a的表达在单核细胞和巨噬细胞和内皮细胞ICAM我促进它们之间的附着力,其余浸润的单核细胞和巨噬细胞到主动脉和肝脏(16)。然而,的影响BHB牛中性粒细胞的粘附和底层机制仍未阐明。
免疫和外地细胞自噬被证实参与粘附调节通过内吞作用,平衡循环,和退化的整合蛋白(17,18)。渗透到中性粒细胞的数量在Atg5微血管小静脉显著增加- / -老鼠(19)。
在SCK牛、血液中性粒细胞暴露在高浓度的BHB。的潜在作用BHB粘附和自噬参与调节细胞粘附,我们推测BHB可能通过抑制自噬增强中性粒细胞粘附SCK奶牛。本研究的目的是确定的影响BHB牛中性粒细胞的粘附和底层机制。
材料和方法
动物和抽样
伦理委员会批准的协议是使用和吉林大学(没有照顾动物。SY202012016)。在当前的研究中,实验动物收到人道关怀的原则和指导方针的“农业动物保健和使用指南,第3 ed”(可以从法斯公司,1800年美国橡木圣,100套房,香槟,61820,美国)。一般来说,酮症牛可以最初由酮粉筛选测试酮症的牛奶,最后证实了诊断测试的血清浓度酮症。基于硝普酸测试牛奶酮体,我们筛选了23个疑似SCK和30控制牛具有类似平价(值= 3 = 2到4)和天牛奶(暗)(值= 6 d,范围= 3到15 d)从100年哺乳期荷斯坦奶牛在奶牛场位于长春市吉林省,中国。所有筛选奶牛收到了例行的身体检查,以确保没有临床症状和并发症。牛奶也采集样本进行体细胞计数(SCC)使用Delaval细胞计数器(Delaval国际AB),细菌检查在细菌培养基,接种和文化和识别使用吸附四环素抗生素残留的检测组件,提前β-lactam测试套件,吸附庆大霉素检测组件(Idexx实验室)。细菌和抗菌素残留考试都负选择牛奶的奶牛。此外,它已经证明了SCC≤200000细胞/毫升乳腺炎可以被视为一个阈值(20.)。牛被分成两组根据血清的浓度β-hydroxybutyrate (BHB):健康奶牛(对照组,n = 15) BHB < 0.6米米和SCK牛(SCK组,n = 15)为1.2 < BHB < 3 m米。所有选定的牛被安置在恒温仓库与个别领带摊位来减少环境的干扰。选中的奶牛挤奶每天两次在喂饲h和下午15:30 h。牛随意访问相同的饮食(21)提供每天两次(上午9点和下午h)和淡水供应不断。
从颈静脉血样采集06:30-07:30 h连续3天前喂养。获得血清、血液样本在室温下保持30分钟然后在4°C离心机为3000×g为15分钟,并立即存储在-80°C到使用。血清葡萄糖(GLU)和BHB检测使用商用设备(GLU、猫。不。GL3815;BHB,猫。不。RB1008;草毒死实验室、Crumlin、安特里姆郡,英国)使用日立7170自动分析器(日立;东京; Japan). Serum metabolic indices for the selected control and SCK cows are reported in表1。
检测血清炎性因子
血清结合珠蛋白的浓度(HP),血清淀粉样蛋白A (SAA)和c反应蛋白(CRP)与牛特异ELISA试剂盒测定(惠普、LS-F13229;SAA、LS-F12552寿命生物科学公司,西雅图,华盛顿,美国;CRP、CSB-E08577b GUSABIO,中国)根据制造商的指示。装备惠普的敏感性,SAA, c反应蛋白是7.8 ng / mL, 3.12 ng / mL,分别和1.25 ng / mL。内部/ inter-assay变异系数(CV)惠普,SAA,和CRP不到6.5% / 8.8%,10% / 12% / 10%和8%,分别。浓度interleukin-1β(IL-1β)、白细胞介素- 6 (il - 6)、肿瘤坏死factor-α(TNF-α)测定牛特定的ELISA试剂盒(IL-1βLS-F7588;il - 6, LS-F9752;TNF-αLS-F5014;寿命生物科学公司,西雅图,华盛顿,美国)根据制造商的指示。装备IL-1β的敏感性,il - 6, TNF-α6.5 pg / mL, 0.46 pg / mL,分别和3.1 pg / mL。 Intra- and inter-assay CV for IL-1β, IL-6, and TNF-α were all less than 10%. Correlations between the content of serum HP, SAA, CRP, IL-1β, IL-6, TNF-α, and BHB in serum were analyzed with the Spearman method. All samples including standards were tested in triplicate.
细胞粘附试验
附着力化验,96 -孔板板与胶原蛋白I(50µg / mL,猫。不。C8062, Solarbio科技有限公司;北京;一夜之间中国)。隔离后,中性粒细胞被调整到1×105细胞/毫升。100年μL细胞悬液添加到96孔板,放置在一个37°C和5%的公司2孵化器2小时。non-adherent细胞与PBS溶液被洗3次。剩余的细胞的数量是在显微镜下计数(Fluoview FV1200;奥林匹斯山;东京;日本)。附着中性粒细胞的数量是由图像计算J(美国马里兰州贝塞斯达媒体控制论Inc .)。对于每一个样品,至少5看区域被随机选择进行评估。
中性粒细胞的隔离、文化和治疗
血液通过颈静脉穿刺收集和保存在一个无菌EDTA真空采血管管(YA1393, Solarbio科技有限公司、北京、中国)在室温下直到送到实验室后30分钟内集合。中性粒细胞被商业孤立牛外周血中性粒细胞分离设备制造商的协议(猫。不。P9400;Solarbio科技有限公司;北京;中国)。总之,中性粒细胞基于密度梯度离心法分离方法。整个过程在室温下无菌室进行。16毫升的液体和8毫升的液体B慢慢添加到50毫升离心管中。 15 mL of fresh bovine blood was added to the upper layer of liquid B in the same way and centrifuged for 30 min at 800 × g. After centrifugation, the second layer of white turbidity layers was sucked into another sterile centrifuge tube and mixed with 20 mL of cleaning solution. After centrifugation, the supernatant was discarded and 10 mL of red cell lysate was added. neutrophils were obtained through 800 × g for 10 min. The purity of isolated neutrophils was determined by double staining of CH138A (22)和CD11b,流式细胞术显示,纯度为97.8%。细胞被稀释的rpmi - 1640(猫。不。SH30809.01;HyClone;洛根,UT,含10%胎牛血清(美国)的边后卫;猫。不。FB15015;Hyclone实验室)。 The cell density was adjusted to 2×106细胞/毫升进行以下实验。
BHB(猫。55397号;西格玛奥德里奇)应承担的粉末溶解在PBS,并存储在-80°C条件下通过过滤消毒后。BHB浓度用于本研究选择根据正常和病理牛有或没有酮症的血液学的标准。因此,中性粒细胞在rpmi - 1640和维护处理1.6米米(亚临床水平)为0,1,2,4,6 h。两个小时被选作为后续实验的治疗时间根据一个明显的对中性粒细胞粘附的影响。中性粒细胞被处理0,0.8(正常水平),1.6(亚临床水平),3.2米为2 h(临床级别),1.6米对中性粒细胞粘附BHB治疗有明显的效果。因此,1.6米被选为后续实验的治疗浓度。验证自噬信号的监管作用,自噬激活雷帕霉素(100µ米,猫。不。ay - 22989;Selleck;德州;美国)为0.5 h preincubated BHB治疗前,分别。
蛋白质提取和免疫印迹
中性粒细胞的膜蛋白提取使用商业蛋白分离工具包(猫。不。P0033;Beyotime;上海;中国)。总蛋白提取使用商业从中性粒细胞蛋白分离设备(C510003 SANGON生物技术有限公司,上海,中国)根据制造商的指示。蛋白质浓度测定通过BCA法(P1511 Applygen技术,北京,中国)。总共30μg从每个样本的蛋白质12% SDS PAGE分离。靶蛋白的凝胶被转移到0.45 -µm聚乙二烯二氟化物薄膜(PVDF、YA1701 Solarbio科技有限公司、北京、中国)。PVDF膜被封锁的Tris-buffered盐溶液与0.1% Tween-20 (T8220, Solarbio科技有限公司、北京、中国)在3% BSA (A8850, Solarbio科技有限公司、北京、中国)在室温下2小时。电泳后,转让,阻止使用β-actin的主要抗体进行免疫印迹(1:20 00;ab8226 Abcam,剑桥,英国),CD11a (1:1000;bs - 20370 r, bios,北京,中国),CD11b (1:1000;罗福斯生物制品nb110 - 89474 f,科罗拉多州利特尔顿美国),CD18 (1:1000;ab62817 Abcam,剑桥,英国)和Na+ /K+腺苷三磷酸酶(1:800;bs - 23413 r, bios,北京,中国),p62 (1:1000;pa5 - 27247热费希尔科学、麻萨诸塞州,美国),LC3 (1:1000;ab128025 Abcam,剑桥,英国)在一夜之间在4°C,分别。随后,PVDF膜与Tris-buffered生理盐水洗3次0.1% Tween-20 (TBST)和孵化与辣根peroxidase-conjugated anti-mouse (1:5000;SA00001-1 ProteinTech集团有限公司、武汉、中国)或anti-rabbit二级抗体(1:5000;SA00001-2, ProteinTech Group Inc .)、武汉、中国)在室温下了45分钟。洗后的PVDF膜的另一个3次TBST,免疫反应性的乐队被增强化学发光可视化解决方案(ECL WBKLS0500,微孔,贝德福德,马萨诸塞州,美国)。β-actin被用作参考蛋白质总蛋白质,Na+/ K+腺苷三磷酸酶作为参考蛋白为膜蛋白。最后,所有的乐队都使用简单蛋白质成像仪成像(美国ProteinSimple,圣克拉拉,CA)。蛋白质的乐队都是量化使用Image-Pro + 6.0(美国马里兰州贝塞斯达媒体控制论Inc .)。西方墨点法运行每个实验组一式三份。
透射电子显微镜
数量和细胞内自噬小体的超微结构特点进行评估通过透射电子显微镜(h - 7650电子显微镜,日立、东京、日本)。中性粒细胞与SCK隔离和控制奶牛在1000×g离心机,4°C 10分钟后用PBS, 4%戊二醛在慢慢增加沿管壁细胞修复质量。是直立放置在冰箱里一夜之间在4°C,然后用1%锇酸固定在4°C 2 h。洗后,细胞脱水在一系列的乙醇溶液(70%,80%,90%,100%,100%,和100%)和渗透在性欲的树脂。细胞切片和超薄切片机约70海里染色以2%醋酸双氧铀10分钟。细胞部分被染色和0.3%柠檬酸铅10分钟,用蒸馏水冲洗3次。彻底风干后,部分h - 7650透射电子显微镜下观察(日立、茨城县、日本)。自噬小体的数量至少5计算随机细胞部分在每个样本的平均数量,表示每个单元部分。
定量逆转录聚合酶链反应分析
从细胞中提取核糖核酸样品使用试剂盒(猫。15596026号;表达载体;卡尔斯巴德;CA),根据制造商的指示,并与20 - 30µL RNase-free水溶解。使用k5500显微分光光度计(北京Kaiao科技发展有限公司;北京;中国)确定的浓度和质量RNA。一个从每个样本reverse-transcribedμg RNA cDNA使用PrimeScript逆转录酶工具包(猫。6110号b; TaKaRa Biotechnology Co. Ltd.; Tokyo; Japan). The mRNA abundance was detected using an SYBR green plus reagent kit (Cat. No. 4913850001; Roche; Norwalk; CT) with the 7500 Real-Time PCR System (Applied Biosystems Inc.; Waltham; MA). Relative gene expression was normalized withβ-Actin和激活蛋白酪氨酸3-monooxygenase /色氨酸5-monooxygenase泽塔(YWHAZ)。PCR反应进行了一式三份的3个人细胞预备和由2−ΔΔCT方法(23)。目标基因的引物,如所示补充表1设计引物表达软件(应用生物系统公司Inc .)。
免疫荧光分析
治疗后,中性粒细胞被收获,洗两次与冰冷的PBS和固定4%多聚甲醛在室温下30分钟。与蛋白酶K 1分钟,孵化后中性粒细胞与特里同permeabilized x - 100(0.1%) 30分钟。随后,中性粒细胞被封锁山羊血清1 h 5%其次是孵化与特定主要抗体在一夜之间在4°C。洗后用PBS 3次,中性粒细胞被二次抗体孵育1小时在室温下。然后,样本与DAPI PBS 3次清洗和孵化(猫。不。D1306;热费希尔科学)10分钟。使用共焦显微镜观察荧光(Fluoview FV1200;奥林匹斯山;东京;日本)。 Co-localization analysis was done using Image J (Media Cybernetics; Rockville; Maryland). In brief, we used Coloc 2 co-localization plugin to analyze Pearson’s correlation coefficients of CD11b and LC3. The experiment was repeated 3 times, and at least 5 watching zones per sample were selected for evaluation.
统计分析
单向方差分析或independent-samples界是只有一个治疗时使用的因素。采用双向方差分析当有两个治疗因素(BHB和雷帕霉素),包括Bonferroni因果分析时发生显著的交互作用。所有分析使用SPSS(社会科学统计软件包)19.0软件(IBM)。使用枪兵方法进行相关分析。弱,温和,和强烈的相关性被定义为相关系数(R)的0到0.39,0.40到0.59,0.6和1.0,分别。P< 0.05被认为是显著的P< 0.01显著意义。
结果
系统性炎症SCK奶牛
与对照组相比,SCK牛血清浓度较高BHB (P< 0.01)和较低的葡萄糖(P< 0.01,表1)。SCK牛更大(P< 0.01)浓度的积极的急性期蛋白包括惠普、SAA、c反应蛋白,以及更大的(P< 0.01)浓度的促炎细胞因子包括IL-1β,il - 6,和TNF-α血清(表1)。这些数据表明SCK的发展可能跟炎症密切相关。重要的是,上述血清浓度炎症因素有很强的正相关与BHB,分别为(表2)。
BHB提高牛中性粒细胞的粘附在体外
牛中性粒细胞治疗为1.6 m米BHB为0,1,2,4,6 h在体外。BHB治疗2 h后,贴壁细胞数量显著增加(P< 0.01,图1一个),总CD11a膜蛋白的丰度,CD11b和CD18显著增加(P< 0.01,图1我)。它表明BHB可以中性粒细胞粘附的作用增强,和2 h BHB刺激被选为随后的实验条件。然而,信使rna丰富的他们没有明显影响BHB治疗(1.6米米2 h) (图1 j),这表明粘附分子的降解受损。
图1BHB效果与不同刺激*牛中性粒细胞的粘附。中性粒细胞治疗为1.6 m米BHB为0,1,2,4,6 h,分别。(一)定量的附着中性粒细胞的数量。(我)蛋白质丰富的膜和总CD11a CD11b, CD18。代表的屁股在两组c所示。所示的量化是d - i。(J)中性粒细胞治疗为1.6 m米BHB 2 h。信使rna的丰度ITGAL,ITGAM,ITGB2。白平衡实验,β-actin用于规范化总蛋白质丰富,而Na+ /K+atp酶被用来标准化膜蛋白丰度;中存在的实验,β-Actin和YWHAZ用于规范化mRNA。数据被表示为均值±SEM。数据分析与单向方差分析后续Bonferroni调整或independent-samples t。* *P< 0.01统计上非常重要。BHBβ-hydroxybutyrate;CD11b,整合素alpha-M前体;CD11a,整合素alpha-L前体;CD18,整合素beta 2前体;ITGAL,整合素α亚基L;ITGAM,整合素α亚基米;ITGB2,整合素β亚基2;YWHAZ,酪氨酸3-monooxygenase /色氨酸5-monooxygenase激活蛋白质ζ;SEM,平均数标准误差。
附着实验的结果表明,贴壁细胞的数量显著增加中性粒细胞刺激时的1.6米米和3.2米BHB (P< 0.01,图2一个)。1.6没有明显区别米和3.2米BHB治疗组,所以1.6米米BHB被选为后续实验刺激的浓度。免疫印迹结果而言,膜蛋白大量CD11a, CD11b, CD18 1.6后显著增加米BHB治疗(P< 0.01,图2中)。
图2BHB刺激不同浓度对牛中性粒细胞的粘附。中性粒细胞是处理0 m米0.8米,米1.6米,米,3、2 m米分别BHB 2 h。(一)定量的附着中性粒细胞的数量。(中)蛋白质丰富的膜CD11a CD11b, CD18。代表的屁股在两组中所示(B)所示的量化是汉英。白平衡实验,Na+/ K+atp酶用于规范化膜蛋白质的丰度。数据被表示为均值±SEM。数据分析与单向方差分析后续Bonferroni调整。* *P< 0.01统计上非常重要。BHBβ-hydroxybutyrate;CD11b,整合素alpha-M前体;CD11a,整合素alpha-L前体;CD18,整合素beta 2前体;SEM,平均数标准误差。
BHB损害自噬在牛中性粒细胞
确认在自噬BHB的监管作用,牛中性粒细胞BHB处理(0、0.8、1.6或3.2米米)2 h在体外。p62蛋白质丰度增加而LC3 II比LC3我减少治疗后病理BHB浓度(1.6 m米和3.2米)(P< 0.01,图3 a - c)。与此一致的是,病理的浓度BHB mRNA的大量减少SQSTM1和MAP1LC3B(P< 0.01,图3 d)。透射电子显微镜显示较低的平均数量的自噬小体BHB治疗后(1.6 m米2 h) (P =0.02,图3 e, F),这表明BHB可以抑制中性粒细胞自噬与SCK牛。
图3牛中性粒细胞BHB对自噬的影响。中性粒细胞是处理0、0.8、1.6和3.2米米分别BHB 2 h。(两者)蛋白质丰富的p62和LC3。代表的屁股在两组a所示的量化是c所示。中性粒细胞治疗为1.6 m米BHB 2 h(D)信使rna的丰度SQSTM1和MAP1LC3B。(E)代表TEM图像显示中性粒细胞的自噬小体。的自噬小体被箭头标记。放大,2000酒吧= 2μm×和规模。(F)相对平均每个细胞的自噬小体数量。自噬小体是至少5随机计算每个样本的完整视图细胞和表达为每个细胞自噬小体的数量。白平衡实验,β-actin用于规范化的总蛋白质的丰度。中存在的实验,β-Actin和YWHAZ用于规范化mRNA。数据被表示为均值±SEM。数据分析与单向方差分析后续Bonferroni调整或independent-samples t。* *P< 0.01统计上非常重要。BHBβ-hydroxybutyrate;p62 sequestosome-1;LC3微管相关蛋白1 b / 1轻链3;SQSTM1,sequestosome-1;MAP1LC3B,微管相关蛋白1轻链3β;YWHAZ,酪氨酸3-monooxygenase /色氨酸5-monooxygenase激活蛋白质ζ;SEM,平均数标准误差。
BHB提高牛中性粒细胞的粘附抑制自噬
调查之间的关系BHB-induced增加中性粒细胞的粘附和受损的自噬,自噬激活拉伯BHB治疗前。与对照组相比,BHB治疗(1.6米米,2 h)增加(P< 0.01)的蛋白质丰富的p62而减少(P< 0.01)蛋白LC3二世丰度比LC3在牛中性粒细胞,这两个被拉伯逆转治疗,一种广泛使用的自噬的激活(图4 a - c)。与对照组相比,蛋白质丰富的膜CD11a CD11b和CD18增加(P< 0.01)BHB治疗后,拉伯BHB逆转上述的影响(P< 0.01,图4 d)。相应地,BHB治疗后,贴壁细胞的数量增加(P< 0.01)在细胞粘附实验,使用拉伯重温了这一效应(P< 0.01,图4 h)。
图4自噬在BHB推动牛中性粒细胞粘附。雷帕霉素(100 n米2 h)被用来激活自噬。(两者)蛋白质丰富的p62和LC3。代表的屁股在两组a所示的量化是c所示。(d)蛋白质丰富的膜CD11a CD11b CD18。代表的屁股在两组d所示所示的量化是eg。(H)定量的附着中性粒细胞的数量。白平衡实验,β-actin用于规范化总蛋白质丰富,而Na+ /K+atp酶用于规范化膜蛋白质的丰度。数据被表示为均值±SEM。一个双向方差分析(方差分析)进行分析BHB和RARA之间的差异,包括Bonferroni因果分析。双向方差分析显示显著差异在BHB×拉伯交互(P< 0.01),其中包括Bonferroni因果分析。* *P< 0.01统计上非常重要。案子,控制;BHBβ-hydroxybutyrate;拉伯雷帕霉素;p62 sequestosome-1;LC3微管相关蛋白1 b / 1轻链3;CD11b,整合素alpha-M前体;CD11a,整合素alpha-L前体;CD18,整合素beta 2前体;SEM,平均数标准误差。
BHB抑制了CD11b和自噬小体
与对照组相比,低了CD11b和LC3之间(P< 0.01)BHB治疗后(1.6 m米2 h)。拉伯治疗提高了co-localization (P< 0.01)和宽慰BHB的影响(P< 0.01,图5 a, B)。如果结果进一步表明,BHB可以调节中性粒细胞的粘附抑制粘附分子的循环。
图5自噬在BHB co-localization诱导萧条CD11b和LC3之间。雷帕霉素(100 n米,2h)被用来激活自噬。(一)免疫荧光的数据显示了CD11b LC3在中性粒细胞。放大400×。酒吧= 10μm规模。核/ DAPI蓝色、绿色CD11b, LC3在红色。每组图片代表的典型常见的表型。(B)皮尔森相关系数(r) CD11b和LC3之间。数据被表示为均值±SEM。一个双向方差分析(方差分析)进行分析BHB和RARA之间的差异,包括Bonferroni因果分析。双向方差分析显示显著差异在BHB×拉伯交互(P< 0.01),其中包括Bonferroni因果分析。* *P< 0.01统计上非常重要。案子,控制;BHBβ-hydroxybutyrate;拉伯雷帕霉素;LC3微管相关蛋白1 b / 1轻链3;CD11b,整合素alpha-M前体;SEM,平均数标准误差。
自噬参与BHB促炎牛中性粒细胞的激活
与对照组相比,BHB治疗的mRNA丰度显著增加IL-1B,il - 6,肿瘤坏死因子(P< 0.01,图6)。与对照组相比,IL-1β的浓度,上层清液中il - 6, TNF-α高(P< 0.01)BHB治疗后(1.6 m米,2 h),而拉伯逆转这种效应(P< 0.01,图6罪犯)。与我们的假设一致,BHB抑制自噬可以参与炎性牛中性粒细胞的激活。
图6自噬在BHB促进炎性因子在牛中性粒细胞的生产。中性粒细胞治疗为1.6 m米BHB 2 h。(一)信使rna的丰度IL-1B和il - 6,肿瘤坏死因子。中存在的实验,β-Actin和YWHAZ用于规范化mRNA。数据被表示为均值±SEM。数据与独立样本t进行了分析。(罪犯)雷帕霉素(100 n米,2h)被用来激活自噬。IL-1β的浓度、il - 6和TNF-α上层清液的媒介。数据被表示为均值±SEM。一个双向方差分析(方差分析)进行分析BHB和RARA之间的差异,包括Bonferroni因果分析。双向方差分析显示显著差异在BHB×拉伯交互(P< 0.01),其中包括Bonferroni因果分析。* *P< 0.01统计上非常重要。案子,控制;BHBβ-hydroxybutyrate;拉伯雷帕霉素;IL,白介素;肿瘤坏死factor-αTNF-α;SEM,平均数标准误差。
讨论
Peripartum奶牛经常经历负面能量平衡状态(内)。严重内会导致脂肪动员,升高血液BHB,酮症。SCK牛总是系统性炎症的特点是增加促炎细胞因子包括IL-1β,il - 6, TNF-α,以及增加积极的急性期反应蛋白血液中惠普和SAA (4)。在我们的数据中,血清SAA浓度、惠普、CRP, TNF-α,il - 6,并与SCK IL-1β都在牛,表明系统性炎症的存在。由于系统性炎症、酮症牛更有可能体验乳腺炎、子宫内膜炎、和蹄叶炎导致额外成本(24)。BHB已经显示出一个重要的角色在炎症的调控。在牛肝细胞,BHB可以促进释放TNF-α,il - 6,并通过激活IL-1βNF-κB信号通路,从而加重肝损伤(7)。此外,BHB-induced NF-κB氧化应激激活的信号通路调节炎性因子的释放和牛子宫内膜细胞(25)。本研究不仅证实系统性炎症的存在,还发现了一个强阳性血清之间的相关性BHB和系统性炎症。
炎症是一把双刃剑,它不仅保护身体免受感染,还会导致的功能障碍在多余的细胞和组织损伤。粘附在中性粒细胞和内皮细胞粘附分子介导的炎症过程的和关键的第一步(26)。中性白细胞和内皮细胞之间的粘附促进中性粒细胞炎症的站点的运输和炎症介质的释放,导致局部和全身炎症和组织损伤(27)。重要的是,增加粘附分子CD11a已被证明是与炎性因子的释放和激活密切相关的嗜中性粒细胞迁移和吞噬作用,从而调节炎症反应(28)。在人类研究中,hyperketonemia增加CD11a单核细胞粘附分子的表达和细胞间细胞粘附分子1和促进他们的内皮细胞粘附(16)。与健康受试者相比,循环炎症标记物的浓度和粘附分子在糖尿病患者高hyperketonemia (29日)。以上证据表明,中性粒细胞粘附的over-activation系统性炎症的发展高度相关。在牛,证实的血液含量BHB炎性疾病的发病率呈正相关,如乳腺炎和歇斯底里(3,30.)。在目前的研究中,BHB治疗增加了蛋白质丰富的膜粘附分子(CD11a、CD11b CD18),这与增强的粘附功能是相一致的。这些数据表明,升高血液BHB内容,至少部分,负责系统性炎症SCK奶牛。蛋白质丰富的变化与基因转录和蛋白质降解。在小鼠中,BHB可以调节细胞内的信号转导和基因转录激活hydroxy-carboxylic酸受体2 (HCA2) (31日)。此外,HCA2可以干扰中性粒细胞粘附内皮细胞和小鼠中性粒细胞迁移(32)。因此,BHB-induced粘附分子的丰度的增加可能是由于HCA2-mediated这些基因的转录水平升高。然而,在我们的数据,上述粘附分子的mRNA丰富不是BHB影响显著的治疗。这表明CD11a丰度的增加,b, CD18可能受损的结果在牛中性粒细胞退化系统。
自噬是一个重要的细胞内物质的营业额,维持细胞内稳态,并帮助他们的生存压力下(33)。在免疫和非免疫细胞自噬调节细胞粘附的循环调节内吞作用和膜整合蛋白(17,34)。抑制自噬增加巨噬细胞的粘附,促进他们迁移到高血糖的小鼠的肾(34)。在Atg5- / -增加小鼠中性粒细胞的浸润周围组织(19)。自噬相关粘附强烈相关人类乳腺癌的转移(35)。目前的研究发现,牛中性粒细胞的自噬抑制BHB治疗后,连同CD11a的积累,CD11b, CD18。重要的是,激活自噬的拉伯逆转BHB增强附着力的影响,表明自噬的潜在的监管职责。
在炎症的发展,附着中性粒细胞产生炎症介质如IL-17、il - 6和白三烯B4。这些物质诱导内皮细胞、间充质细胞和髓细胞释放炎性因子,包括趋化因子和基质金属蛋白酶,从而扩大了炎症反应,最终导致炎症损伤36)。放大炎症的重要参与者,促炎中性粒细胞的激活可能在SCK牛系统性炎症的驱动因素。一些研究表明,自噬负调节小鼠巨噬细胞的促炎症激活(37),而目前尚不清楚在牛中性粒细胞。在目前的研究中,BHB治疗增加了mRNA丰富和炎性因子的释放IL-1β,il - 6,和牛TNF-α中性粒细胞,而这些影响松了一口气时,自噬是活跃的。因此,autophagy-mediated血液中性粒细胞的粘附血管内皮细胞和随后的促炎症激活中性粒细胞诱导的高浓度的血液BHB可能导致全身炎症的发展与SCK奶牛。然而,在活的有机体内实验数据是需要进一步证实这一观点。
细胞外囊泡(EVs) membrane-enclosed囊泡分泌的几乎所有的细胞类型,富含细胞因子,趋化因子,免疫调节因素可以参与免疫调制(38)。它们可能将生物活性材料(如蛋白质、核酸、脂质和代谢物)从宿主细胞到邻近的受体细胞和远端接收细胞,从而编排一个持久通信网络在细胞外空间。根据不同的宿主细胞类型和各种生物活性内容,EVs既能免疫刺激性和immunoinhibitory效应(39)。Lajqi的报告中,他们让一个完美的演示小型电动汽车与自适应调节炎症功能先天免疫细胞(40)。他们的数据表明,小型电动汽车可能会增加生产的促炎介质(例如,TNF-α和il - 6)和提高transmigratory以及吞噬属性TLR2 / MyD88通路介导的小鼠中性粒细胞。的确,由中性粒细胞释放的增加电动汽车已经发现诱发大量的ICAM-1内皮细胞,促进细胞粘附在人类(41)。此外,中性粒细胞还包含一个可发布的膜结合细胞器命名为分泌小泡(也叫颗粒),可以参与免疫调制。在我们之前的研究中,已经证明了增强分泌囊泡的释放嗜中性粒细胞脱颗粒有助于系统性炎症。(23)。重要的是,各种各样的研究表明,嗜中性粒细胞第三粒富含Mac-1,转让在脱粒通过细胞膜膜融合(42)。因此,颗粒或电动汽车可能参与调节BHB-induced中性粒细胞粘附在奶牛SCK在未来,这就需要进一步调查。
连续的组装和拆除细胞粘连的前部和尾部产生的驱动力的向前运动迁移细胞(35)。几乎没有研究粘着斑的营业额的监管机制。在1980年代,科学家首次发现整合蛋白的内吞作用和回收,以及随后的研究证实,这个周期与自噬(43)。Starvation-induced自噬会导致溶酶体整合蛋白的降解,但是这个过程是可逆的,一旦细胞返回抑制自噬的条件(17)。在目前的研究中,证实了CD11b和LC3之间,表明自噬还可能参与调节在牛中性粒细胞粘附分子营业额。BHB治疗抑制自噬和减少了LC3 - CD11b牛中性粒细胞,而拉伯减轻这种影响。这些数据表明,BHB可能导致异常周转率粘附分子通过抑制自噬,从而导致其增加膜定位,最终调节牛中性粒细胞的粘附功能。
总之,目前的研究表明,SCK奶牛存在系统性炎症,这是与血液中高浓度的BHB有关。在体外实验,证实病理BHB浓度促进牛中性粒细胞的粘附抑制自噬。我们的数据提供了一个新的认识发展的系统性炎症SCK奶牛。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料。进一步调查可以直接到相应的作者。
道德声明
综述了动物研究和伦理委员会批准使用和照顾动物的吉林大学。
作者的贡献
JH千瓦写手稿和准备所有的数据。毫升、DL、YL、LL XD和SL参与实验和数据分析。GL, y是参与研究设计和资金收购。ZM评选、结核病和WZ负责监督和领导。所有作者的手稿和批准提交的版本。
资金
这项工作得到了国家自然科学基金中国(中国,北京;批准号32102737和U20A2062),中国博士后科学基金(批准号2021 m701394), JLU跨学科的整合和创新项目(批准号JLUXKJC2021QZ15)。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
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关键词:奶牛、酮症β-hydroxybutyrate、中性粒细胞粘附
引用:王他J, K,刘M,曾庆红W,李D, Majigsuren Z, Batbaatar T,李Y,刘年代,Du X, Lei L,刘歌Y和G(2023)β-hydroxybutyrate提高牛嗜中性粒细胞粘附抑制自噬。前面。Immunol。13:1096813。doi: 10.3389 / fimmu.2022.1096813
收到:2022年11月12日;接受:2022年12月22日;
发表:2023年1月11日。
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