奶牛乳腺炎是高产奶牛围产期的常见疾病，奶牛在此期间经历生理和激素的骤变以及严重的能量负平衡，为了维持泌乳和对抗能量负平衡，会发生过度的脂肪动员，导致活性氧(ROS)的过量产生，随后出现氧化应激。氧化应激损害围产期奶牛的免疫力和抗炎能力，增加奶牛对乳腺炎的易感性。硒（Selenium, Se）作为人或动物机体内必不可少的微量元素，在维持氧化还原稳态等生理过程中发挥着重要作用。为了减轻氧化应激和随后的乳腺炎，常从外源补充抗氧化剂（如：Se，维生素）给奶牛。奶牛日粮硒缺乏对奶牛乳腺炎易感性的影响还不明晰，因此探究硒缺乏和奶牛乳腺炎之间的关系十分有意义。
近日，来自东北农业大学的郭梦尧教授课题组的研究人员通过调整培养基中的硒代蛋氨酸浓度，成功构建了硒缺乏的奶牛乳腺上皮细胞体外模型，并分离来源于缺硒MAC-T细胞的胞外囊泡（SeD-EV），证实SeD-EV诱导正常奶牛乳腺上皮细胞表现出与氧化应激、凋亡和炎性反应等过程。相关内容以“Extracellular Vesicles Derived from Selenium-Deficient MAC-T Cells Aggravated Inflammation and Apoptosis by Triggering the Endoplasmic Reticulum (ER) Stress/PI3K-AKT-mTOR Pathway in Bovine Mammary Epithelial Cells”为题发表于Antioxidants上(2023 Dec 5;12(12):2077)。
图1. 研究机制图
缺硒奶牛乳腺上皮细胞出现氧化应激和炎症反应。研究人员通过超速离心法，成功提取并鉴定了缺硒奶牛乳腺上皮细胞分泌的胞外囊泡。对胞外囊泡进行RNA测序分析，结果显示差异表达mRNA和lncRNA靶基因主要参与氧化应激、内质网应激、氧化磷酸化、凋亡、代谢等过程。
图2. 硒缺乏的乳腺上皮细胞出现氧化应激和炎症反应
随后，研究人员通过将SeD-EV和正常奶牛乳腺上皮细胞共培养，发现加入SeD-EV的奶牛乳腺上皮细胞表现出凋亡、炎性反应和内质网应激。最后，研究人员将目光聚集在转录组学数据分析上，GO和KEGG结果表明，有些差异基因富集在PI3K-AKT-mTOR信号通路上。通过检测PI3K-AKT-mTOR信号通路上的蛋白以及下游引起凋亡的蛋白，结果表明SeD-EV可能通过影响PI3K-AKT-mTOR信号通路，从而导致乳腺炎的发生。
图3. SeD-EV诱导正常MAC-T细胞发生凋亡和炎症反应（左）并且通过氧化应激促进内质网应激（右）
这项研究揭示了硒缺乏导致奶牛乳腺炎的作用机制，为治疗和预防奶牛乳腺炎提供了新的思路，并且还从胞外囊泡的视角证明硒缺乏的奶牛乳腺上皮细胞可能通过胞外囊泡对邻近的正常奶牛乳腺上皮细胞存在影响，为未来研究提供新的方向。
参考文献：
Extracellular Vesicles Derived from Selenium-Deficient MAC-T Cells Aggravated Inflammation and Apoptosis by Triggering the Endoplasmic Reticulum (ER) Stress/PI3K-AKT-mTOR Pathway in Bovine Mammary Epithelial Cells. Antioxidants (Basel). 2023 Dec 5;12(12):2077. doi: 10.3390/antiox12122077.
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