2019食品检测技术专业 科技服务 校科技项目申报书及结题证书-田青.doc

- PAGE 1 - 江苏食品药品职业技术学院 校内科研基金计划项目申报书 项 目 名 称： 项 目 类 别： 项目主持人： 归口教学单位： 联 系 电 话： 信号通路调控技术在牛奶生产中的实践与推广 重点培育基金项目 田青 食品学院科技处 二○一四年十二月制 一、立项依据 1、本项目国内外科技创新发展概况和必威体育精装版发展趋势 近年来，随着人们生活水平的提高，人们对牛奶消费量也不断增加，牛奶的产量和质量问题便越来越受到广大消费者的重视，许多研究者也都将研究的焦点对准如何提高我国牛奶产量和改善乳品质量方面。乳脂肪和乳蛋白是决定乳品质高低的主要因素，在牛奶收购标准中，这两大成份也有明确的规定（乳脂肪≥3.2%，乳蛋白质≥3.0%），但在现实生活中，很多奶牛养殖场原料奶都达不到此标准。因此，如何提高乳脂肪和乳蛋白的含量便成了研究的重点和热点。影响牛奶蛋白质含量的因素很多，如遗传因素、营养因素、饲养管理因素等，但是在特定的奶牛品种、集约化的科学养殖技术和特定饲料配方（即合理的营养搭配）保证的条件下，内分泌激素及生长因子的调控便成了影响奶牛乳蛋白含量的唯一关键因素。关于泌乳激素（催乳素、胰岛素、氢化可的松等）对奶牛乳蛋白合成的影响，前人已经取得了一些成绩。一些体内灌注试验结果表明，胰岛素和催乳素均有促进乳腺生长发育、乳蛋白基因表达和提高乳蛋白产量的作用；而部分体外组织、细胞培养试验研究结果也表明，胰岛素、催乳素和氢化可的松是乳腺上皮细胞贴壁、增殖和乳蛋白基因表达所必需的。至于其作用机理，比较一致的结论是胰岛素主要通过PI3K/Akt/mTOR通路信号通路发挥作用，而催乳素主要通过JAK-STAT信号通路发挥作用，但关于氢化可的松对奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白合成的影响及其作用机制的研究还不多见，只有个别研究者指出，氢化可的松只有在机体处于应激状态或能量负平衡时才通过调节乳腺周围营养物质的重分配来维持泌乳。 本实验团队前期以奶牛上皮细胞为载体，系统的研究了催乳素、胰岛素、氢化可的松及其交互作用对奶牛乳腺上皮细胞乳蛋白的影响及其作用机制，即首先利用活体采样技术无菌采集奶牛乳腺组织，运用胶原酶消化法成功在体外分离培养了奶牛乳腺上皮细胞，通过形态学、免疫学、分子生物学上的鉴定，证实所培养的细胞具备奶牛乳腺上皮细胞的基本特征，具有表达乳蛋白基因的能力，适合作为后续相关研究的载体。然后以奶牛乳腺上皮细胞为载体研究结果表明，适量的催乳素、胰岛素和氢化可的松均能显著提高其受体基因的表达，说明在奶牛乳腺上皮细胞中，胰岛素和氢化可的松要发挥其作用也是通过其受体介导的。同时研究结果还发现胰岛素、催乳素和氢化可的松均能显著提高奶牛乳腺上皮细胞中CSN3基因表达和к-酪蛋白、总酪蛋白的相对含量，这说明这三种激素均是通过其对应的受体介导，进而促进相关酪蛋白基因（CSN3基因）的表达并最终刺激乳腺上皮细胞酪蛋白的合成和分泌的。最后，考虑到各种激素在动物体内都是同时存在，在功能的发挥上有的相互协作，有的相互抑制，错综复杂的调节着动物的各种生理机能和生产特性，因此本试验团队又以单因素试验得到的三种激素各自作用的最佳浓度为基础，采用正交试验设计分别研究了三种激素的协同作用对奶牛乳腺上皮细胞增殖与凋亡、受体基因表达、酪蛋白基因表达、mTOR和JAK-STAT信号通路中相关基因表达及其酪蛋白相对含量的影响，结果表明催乳素、胰岛素、氢化可的松协同作用促进CSN3基因表达、κ-酪蛋白和总酪蛋白分泌，并且存在最佳浓度组合，即在奶牛乳腺上皮细胞中添加催乳素5 ng/mL、胰岛素50 ng/mL、氢化可的松1 ng/mL。关于激素促进乳蛋白合成的机制，体外试验研究表明，胰岛素与受体基因结合后，可以通过JAK-STAT信号通路促进乳腺上皮细胞泌乳的生物合成[8]，并且细胞增殖和凋亡还与P53蛋白基因的表达有关[244]。本实验团队前期实验结果也表明三种激素要发挥促进乳蛋白合成的作用必须首先激活受体并与其受体相结合进入细胞内，然后在转录水平激活JAK2激酶，进而诱导STAT5A磷酸化，磷酸化的STAT5A二聚体进入核内，从而激活酪蛋白基因的转录，此过程还受到SOCS3的调节（SOCS3是Stat3的负调控子，可能在乳腺第一次退化时控制细胞死亡速度，以确保重塑后的乳腺与妊娠前性发育成熟的乳腺相似），进而完成转录水平的调节过程，最终促进奶牛乳腺上皮细胞的生长和乳蛋白的合成和分泌。此外，关于激素促进乳蛋白合成的机制，也有研究表明在乳蛋白合成和分泌过程中还存在着翻译水平的调节。据报道在细胞内蛋白质的转运翻译过程中若mTOR的活性减弱会导致P70S6K作用下调从而影响细胞的增殖[245，247]，而4E-BP1被mTOR磷酸化后,则会启动胞内mRNA的翻译[246]。在翻译水平