精氨酸转运和代谢调控猪肠上皮细胞生长的分子机制研究

肠道生长是仔猪生长发育的核心和快速生长的基础。当前生产实际中迫切需要采取有效措施改善仔猪的肠道发育状况，维护和充分发挥肠道的功能，进而提高仔猪生长性能和健康水平。本项目拟利用猪肠上皮细胞模型，利用抑制剂或RNA干扰技术分别阻断或干扰沉默mTOR信号通路、精氨酸转运载体以及精氨酸代谢途径中的NOS、ODC和精氨酸酶，采用分子生物学方法、细胞生物学方法及同位素标记技术，研究补充精氨酸对精氨酸的转运及其转运载体的调控作用、精氨酸转运载体和mTOR信号通路对细胞生长的调控作用以及精氨酸代谢途径在精氨酸调控mTOR信号通路中的作用，从精氨酸的转运和代谢等上游生理过程揭示精氨酸调控细胞增殖生长的分子机制，为精氨酸在仔猪营养的应用提供有效的理论依据，并为精氨酸在人类肠道疾病中的应用提供参考。

项目根据任务书要求，利用猪肠上皮细胞模型，从精氨酸转运和代谢等上游生理过程研究精氨酸调控猪肠上皮细胞增殖生长的分子机制。主要研究发现：（1）添加精氨酸促进了细胞增殖、抑制凋亡，S期细胞数量提高；抑制精氨酸的NO代谢途径，能抑制细胞增殖，提高细胞的凋亡率，但对S期细胞数无影响。（2）添加精氨酸提高了转运载体Y+LAT1和y+CAT1的基因和蛋白表达水平；利用L-NAME抑制NO代谢途径抑制了转运载体Y+LAT1的表达，RNA干扰沉默eNOS后，转运载体y+CAT1和PAT-1的蛋白表达水平升高。（3）利用雷帕霉素抑制mTOR信号通路后，细胞大量停滞在G1期，S期细胞数量显著降低，但细胞凋亡率也显著降低，同时，雷帕霉素提高了PI3K和Akt的磷酸化水平，提高了Bcl2的表达水平；雷帕霉素刺激了精氨酸的转运率，而降低转运载体y+CAT2和PAT1蛋白表达水平。结果提示，NOS抑制剂L-NAME对肠上皮细胞精氨酸转运不产生竞争性抑制作用，但添加L-NAME或干扰沉默eNOS均抑制了细胞增殖；抑制mTOR信号通路通过促进PI3K-Akt-Bcl2途径调控细胞周期和凋亡，说明NO代谢途径和mTOR信号通路在精氨酸调控肠上皮细胞增殖生长中发挥重要作用。为精氨酸在仔猪营养的应用提供有效的理论依据，并可为精氨酸在人类肠道疾病中的应用提供参考。项目研究结果作为《猪氨基酸营养生理功能的基础研究》部分内容2013年获湖南省自然科学一等奖；基金资助发表论文7篇，其中SCI论文5篇，会议摘要5篇；参加学术会议3次，并作大会口头报告3人次；培养博士生2名。