LncRNA MALAT1 靶向NF-κB通路调节E.coli性乳腺炎的作用机制

E.coli is the main pathogenic bacteria causing mastitis, and LPS released by E.coli can cause the “cytokines storm”. Previous study indicated that Lnc MALAT1 can reduce the secretion of inflammatory cytokines, but its mechanism is unclear. Based on former study, in this project lactating goats will be used as model animals. Catheters of mammary gland artery and vein will be installed by surgical operation. Mastitis will be induced by intramammary E.coli infusion. RNA immunoprecipitation, DNA methylation analysis, RNA interference and signal pathway analysis techniques will be performed in this study. This project will be conducted to : (1) investigate the transcription control of intramammary E.coli infusion to LncRNA MALAT1 expression; (2) study the regulation effect of LncRNA MALAT1 to TLR4-NF-κB signal pathway; (3) further analyze the mechanisms of LncRNA MALAT1 regulating E.coli mastitis via TLR4-NF-κB signal pathway after intramammary infusion of low dose LPS; (4) elucidate the molecular regualtion mechanisms of LncRNA MALAT1 to inflammatory response of mammary epithelial cell elicited by E.coli. The results of this project will provide a theoretical basis and technical support for development of new drug to prevent and control dairy cow mastitis.

E.coli是引起乳腺炎的主要病原菌，其释放的LPS可引起“炎症因子风暴”。前期研究发现LncRNA MALAT1可以减少炎症因子的分泌，但其具体的作用机制尚不清楚。因此，本课题拟在此基础上，以奶山羊作为模型动物，手术安装乳腺动静脉血管瘘，灌注E.coli诱发乳腺炎，应用RNA免疫共沉淀技术、DNA甲基化分析、RNA干扰和信号通路分析等方法，（1）研究乳腺接种E.coli对LncRNA MALAT1表达的转录调控作用；（2）研究LncRNA MALAT1对TLR4-NF-κB信号通路的调节作用；（3）经乳腺动脉灌注低剂量LPS后，进一步分析LncRNA MALAT1通过TLR4-NF-κB信号通路调控E.coli性乳腺炎的作用机制；（4）体外研究LncRNA MALAT1调控E.coli引起的乳腺上皮细胞炎症反应的分子机制。研究结果可为研发防控奶牛乳腺炎的新型药物提供理论基础和技术支持。

大肠杆菌（Escherichia.coli）是引起临床性奶牛乳腺炎的主要病原之一。前期研究发现，E.coli诱发乳腺炎过程中，Toll样受体信号通路被激活，通过转录因子NF-κB调节炎症基因的表达。最近的研究发现，LncRNA可以与转录因子结合，调节目的基因的表达。因此，本项目旨在揭示LncRNA与NF-κB结合后，抑制TLR4-NF-κB信号通路，减少炎症因子产生，减弱E.coli对乳腺组织的炎性损伤。.主要研究内容：（1）建立了奶牛乳腺上皮细胞培养方法，利用LPS和E.coli处理乳腺上皮细胞诱导炎症反应，研究NF-κB通路对炎症的调节作用；（2）体外阐释了LncRNA调节乳腺上皮细胞炎症反应的表观遗传机制；（3）在体和体外实验研究了CLA、丁酸钠对乳腺炎症反应和乳腺细胞凋亡的调控机制；（4）研究消化道菌群改变产生大量内容源性LPS引起的消化道炎症反应，以及转移进入血液后引起的肝脏和乳腺的炎症反应及调控机制。.结果显示，（1）利用低剂量LPS预处理乳腺上皮细胞可以有效的降低炎症相关基因的表达，减弱E.coli引起的炎症反应强度；（2）通过非编码RNA测序发现，E.coli处理乳腺上皮细胞后，NF-κB通路、Toll受体通路、NOD通路以及MAPK通路均显著上调，筛选出与NF-κB通路相关的两条LncRNA序列 Gene ID：Gene12522和Gene ID：22806；（3）在体和体外实验中添加丁酸钠研究显示，丁酸钠可以有效的降低E.coli引起的乳腺炎症反应和减弱乳腺上皮细胞凋亡；同时发现乳腺上皮细胞添加CLA同样可以降低乳腺炎症反应；（4）消化道产生的内源性LPS引起了瘤胃、肠道、肝脏和乳腺的炎症反应，日粮或者细胞上添加丁酸钠可有效的抑制炎症反应，维护肠道和肝脏健康，促进乳腺的泌乳功能。.本项目的实施通过在体和体外实验揭示了E.coli引起乳腺炎症反应的分子机制，阐释了LncRNA调控乳腺炎症反应的表观遗传机理，进一步阐明了生物活性物质CLA和丁酸钠对乳腺炎症反应的调控机制。研究结果可为牧场一线兽医工作者防治奶牛乳腺炎提供新的理论依据和治疗措施。