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        雌激素上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞β-防御素-2基因表達(dá)中GPR30信號(hào)途徑的研究

        2016-11-01 21:20:33包圖雅白薩日娜楊燕燕納仁高娃
        畜牧與飼料科學(xué) 2016年10期
        關(guān)鍵詞:途徑

        包圖雅,白薩日娜,楊燕燕,納仁高娃

        (1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

        雌激素上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞β-防御素-2基因表達(dá)中GPR30信號(hào)途徑的研究

        包圖雅1,白薩日娜1,楊燕燕2,納仁高娃1

        (1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

        [目的]探討 G 蛋白偶聯(lián)受體 30(G Protein-Coupled Receptor 30,GPR30)在 17β-雌二醇(E2)上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2基因表達(dá)過(guò)程中的作用。[方法]將GPR30激動(dòng)劑G1(10-7mol/L)和17β-雌二醇(10-6mol/L)加入到第2代的綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中,培養(yǎng)6、12和24 h,運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量 PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)技術(shù)測(cè)定不同時(shí)間點(diǎn)綿羊 β-防御素-2(sheep β-defensin-2,SBD-2)基因的表達(dá)量變化。[結(jié)果]與對(duì)照組相比較,G1和雌激素共同作用6 h后,綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2基因的表達(dá)量極顯著升高(P<0.01),同時(shí)還具有明顯的時(shí)間效應(yīng)。[結(jié)論]雌激素上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞內(nèi)SBD-2基因表達(dá)的膜受體途徑是由GPR30介導(dǎo)的。

        G蛋白偶聯(lián)受體30;雌激素;輸卵管上皮細(xì)胞;β-防御素-2;雌激素膜受體途徑

        防御素是一類(lèi)具有廣譜抗菌活性的抗菌肽,并且具有調(diào)節(jié)體內(nèi)黏膜免疫的功能。哺乳動(dòng)物生殖系統(tǒng)內(nèi)分布著大量防御素,是生殖道黏膜免疫中的重要防御因子,可抵御生殖道的上行感染,對(duì)維持正常生殖系統(tǒng)微生物環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及妊娠的成功均起關(guān)鍵作用。雌性動(dòng)物體內(nèi)中一種作用廣泛的類(lèi)固醇類(lèi)激素雌激素對(duì)生殖系統(tǒng)中防御素的表達(dá)存在著一定的相關(guān)性。有研究表明,生殖道防御素的表達(dá)與雌性動(dòng)物的生理周期有關(guān),并且雌激素是促進(jìn)生殖道內(nèi)防御素表達(dá)的因素之一[1-3]。雌激素發(fā)揮效能的信號(hào)途徑主要是雌激素核受體介導(dǎo)的。但近年研究發(fā)現(xiàn)了雌激素效能發(fā)揮的快速非基因組效應(yīng),即雌激素膜受體途徑,有證據(jù)表明[4-7]雌激素膜受體存在并可通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體30(G Protein-Coupled Receptor 30,GPR30)來(lái)迅速激活細(xì)胞內(nèi)的第二信號(hào)系統(tǒng)[8],進(jìn)一步間接調(diào)控了一系列的基因轉(zhuǎn)錄,并可在多種細(xì)胞類(lèi)型中發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。

        GPR30是否是雌激素促進(jìn)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞β-防御素基因表達(dá)的非基因組調(diào)控過(guò)程中的膜受體未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。該文探討了雌激素上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞內(nèi)β-防御素-2基因(sheep βdefensin-2,SBD-2)表達(dá)中GPR30在雌激素膜受體信號(hào)通路中的作用機(jī)制。

        1 材料與方法

        1.1 綿羊輸卵管上皮細(xì)胞的培養(yǎng) 待第1代綿羊輸卵管上皮細(xì)胞匯合至80%~90%后,棄去DMEM/F12(美國(guó)GIBICO公司)培養(yǎng)液,經(jīng)PBS(含雙抗)洗1~2次,37℃預(yù)熱的0.05%胰酶-0.02%EDTA消化5~10 min,加含有20%的胎牛血清(天津澣洋生物公司)培養(yǎng)液來(lái)終止消化,在1 000 r/min條件下離心5 min,移液器反復(fù)吹打制成單細(xì)胞懸液,接種于6孔板中,并放入37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。

        表1 引物

        圖1 SBD-2測(cè)序結(jié)果

        1.2 細(xì)胞干預(yù)試驗(yàn) 待第2代綿羊輸卵管上皮細(xì)胞75%匯合后,換無(wú)血清培養(yǎng)液培養(yǎng)24 h,將細(xì)胞分為G1(德國(guó)Merck公司)組與對(duì)照組。將G1(10-7mol/L)加入細(xì)胞內(nèi)培養(yǎng)1 h后再添加17β-雌二醇(10-6mol/L),混勻后分別培養(yǎng) 6、12 和 24 h,每個(gè)時(shí)間點(diǎn)設(shè)相應(yīng)的對(duì)照組,并且在相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)采用極速抽提試劑盒FASTAGEN-RNAfast 200(上海飛捷生物公司),按操作說(shuō)明提取各組細(xì)胞總RNA。

        1.3 cDNA的制備 采用PrimeScriptTMRT reagent Kit(大連寶生物工程公司)試劑盒對(duì)提取的RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,體系為 10 μL:Prime Script RT Enzyme Mix 0.5 μL,5 ×Prime Script Buffer 2 μL,Oligo dT Primer (50 μmol/L)0.5 μL,Random 6 mers( 100 μmol/L)0.5 μL,Total RNA6.5 μL。反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)條件:反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)37℃15 min,反轉(zhuǎn)錄酶失活反應(yīng)85℃5 s。

        1.4 qPCR 以反轉(zhuǎn)錄 cDNA產(chǎn)物作為模板,用SYBR Premix Ex TaqTMKit(大連寶生物工程公司)進(jìn)行qPCR反應(yīng)體系20 μL的擴(kuò)增:Template cDNA 2 μL,SYBR Premix Ex TaqTM10 μL, 上、 下游引物(見(jiàn)表 1)各 0.4 μL,無(wú)菌水 7.2 μL。

        PCR的反應(yīng)條件為:95℃預(yù)變性1 min;95℃變性 10 s,63℃退火 20 s,72℃延伸 10 s,82℃讀板,共40個(gè)循環(huán)。擴(kuò)增后PCR產(chǎn)物送至大連寶生物公司進(jìn)行基因序列的測(cè)定。

        1.5 數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果SBD-2 mRNA相對(duì)表達(dá)量的計(jì)算使用2-△Ct公式來(lái)計(jì)算,其中△Ct=(目的基因 Ct值-β-actin Ct值)[9]。 數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(X±S)進(jìn)行表示。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 19中的Least Significant Difference(LSD)程序中的單因子方差分析對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

        2 結(jié)果

        2.1 目的基因的序列測(cè)定 SBD-2 qPCR擴(kuò)增產(chǎn)物測(cè)序結(jié)果見(jiàn)圖1。測(cè)序后經(jīng)DNAStar軟件分析,與綿羊β-防御素-2(SBD-2)的cDNA序列一致,為目的產(chǎn)物。因此,所設(shè)計(jì)的引物可以用于SBD-2基因表達(dá)量的檢測(cè)。

        2.2 qPCR擴(kuò)增曲線與熔解曲線 SBD-2和βactin的擴(kuò)增曲線見(jiàn)圖2和圖3。由圖2和圖3可知,呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)曲線特征,擴(kuò)增效果良好。SBD-2和β-actin的熔解曲線見(jiàn)圖4和圖5。由圖4和圖5可知在Tm值為83.5℃和88.5℃時(shí)出現(xiàn)了單一峰,各主峰的Tm值均與擴(kuò)增產(chǎn)物的理論Tm值相近,并且均無(wú)雜峰,表明qPCR產(chǎn)物為SBD-2和β-actin基因的特異性產(chǎn)物。

        2.3 G1對(duì)E2上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2 mRNA表達(dá)的影響 如圖6所示,G1對(duì)E2上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2 mRNA表達(dá)有明顯的時(shí)間效應(yīng),細(xì)胞內(nèi)添加G1和E2共同處理6 h后,G1組SBD-2 mRNA的表達(dá)量就顯著增加,與對(duì)照組的SBD-2 mRNA的表達(dá)量比較差異極顯著 (P<0.01)。細(xì)胞內(nèi)添加G1處理12 h與24 h后,G1組SBD-2 mRNA的表達(dá)量高于對(duì)照組,但差異不顯著(P>0.05)。隨著G1處理細(xì)胞時(shí)間的延長(zhǎng),G1對(duì)細(xì)胞內(nèi)SBD-2 mRNA的表達(dá)量影響呈下降趨勢(shì)。

        圖2 SBD-2擴(kuò)增曲線圖

        圖3 β-actin擴(kuò)增曲線圖

        圖4 SBD-2熔解曲線

        圖5 β-actin熔解曲線

        圖6 G1對(duì)E2上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞內(nèi)SBD-2 mRNA表達(dá)量的影響

        3 討論

        雌激素作用靶細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要有雌激素核受體途徑(即基因組途徑)和雌激素膜受體途徑即(非基因組途徑)。GPR30作為一種膜結(jié)合的雌激素受體,在細(xì)胞中缺少雌激素受體ERα和ERβ時(shí)介導(dǎo)了雌激素對(duì)靶細(xì)胞的快速效應(yīng)。有研究表明GPR30作為雌激素膜受體在生殖系統(tǒng)的功能發(fā)揮和發(fā)育過(guò)程中起著十分重要的作用[10]。雌激素對(duì)生殖領(lǐng)域中防御素的表達(dá)存在著一定的相關(guān)性?;谝陨媳尘埃撗芯刻接懥舜萍に貙?duì)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞內(nèi)SBD-2基因表達(dá)的膜受體途徑是否由GPR30所介導(dǎo)。

        E2上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2 mRNA基因表達(dá)作用可能是通過(guò)由GPR30介導(dǎo)的雌激素膜受體途徑和雌激素核受體途徑,為了區(qū)分開(kāi)E2上調(diào)SBD-2 mRNA基因表達(dá)調(diào)控中哪一條是主效通路,以及GPR30在E2上調(diào)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2 mRNA表達(dá)中所起到的作用,選擇3個(gè)處理時(shí)間段 (6、12、24 h)在細(xì)胞處理組中添加了GPR30選擇性激動(dòng)劑G1。結(jié)果顯示,G1和E2共同處理細(xì)胞6 h后,G1組SBD-2 mRNA的表達(dá)量顯著高于對(duì)照組SBD-2 mRNA的表達(dá)量,差異極顯著(P<0.01),表明 GPR30介導(dǎo) E2調(diào)節(jié)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中的SBD-2 mRNA表達(dá)量的作用較迅速,GPR30介導(dǎo)了雌激素對(duì)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞SBD-2調(diào)節(jié)表達(dá)信號(hào)通路的膜受體途徑。而隨著孵育時(shí)間的延長(zhǎng),G1激活E2上調(diào)SBD-2 mRNA表達(dá)量作用趨勢(shì)逐漸減小,在12 h時(shí)G1組中SBD-2 mRNA的表達(dá)量高于對(duì)照組中SBD-2 mRNA表達(dá)量,但表達(dá)差異不顯著(P>0.05,而在細(xì)胞處理24 h后G1組SBD-2 mRNA的表達(dá)量與對(duì)照組SBD-2 mRNA表達(dá)量基本持平。由此表明E2調(diào)節(jié)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞中SBD-2 mRNA的表達(dá)在6 h之前主要是由雌激素膜受體途徑介導(dǎo),而6 h后主要由雌激素核受體介導(dǎo)了E2對(duì)SBD-2 mRNA的調(diào)節(jié)作用。

        雌激素可作用于膜受體GPR30,并激活細(xì)胞內(nèi)第二信號(hào)系統(tǒng)[4-7],以上研究結(jié)果表明,E2引起綿羊輸卵管上皮細(xì)胞內(nèi)第二信號(hào)系統(tǒng)SBD-2基因的轉(zhuǎn)錄及其表達(dá)量的增加,這一效應(yīng)可能與GPR30介導(dǎo)的非基因效應(yīng)有關(guān)。研究結(jié)果為應(yīng)用GPR30激動(dòng)劑作用雌激素相關(guān)藥物調(diào)節(jié)受感染器官的防御素表達(dá),以及深入研究雌激素或其他調(diào)控因子對(duì)防御素表達(dá)的影響機(jī)制提供基礎(chǔ),并且對(duì)綿羊生殖道疾病的預(yù)防等也具有一定理論價(jià)值與意義。

        [1]HAN J H,KIM M S,LEE M Y,et al.Modulation of human beta-defensin-2 expression by 17beta-estradiol and progesterone in vaginal epithelial cells [J].Cytokine,2010,49(2):209-214.

        [2]包圖雅,白薩日娜,曹貴方,等.17β-雌二醇對(duì)誘導(dǎo)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞β-防御素-1(SBD-1)基因表達(dá)的影響 [J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)漢文版),2014,43(1):81-85.

        [3]包圖雅,納仁高娃,白薩日娜,等.17β-雌二醇對(duì)綿羊輸卵管上皮細(xì)胞 β-防御素-2(SBD-2)表達(dá)的影響[J].畜牧與飼料科學(xué),2015,36(1):10-13.

        [4]SHANG Y,HU X,DiRENZO J,et al.Cofactor dynamics and sufficiency in estrogen receptor-regulated transcription[J].Cell,2000,103(6):843-852.

        [5]CARMECIC,THOMPSON D A,RING H Z,etal.Identification of a gene(GPR30) with homology to the G-protein-coupled receptor superfamily associated with estrogen receptorexpression in breastcancer [J].Genomics,1997,45(3):607-617.

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        Estrogen Up-regulates β-defensin-2(SBD-2)Expression in Ovine Oviduct Epithelial Cells via GPR30 Signaling Pathway

        BAO Tuya1,BAI Sarina1,YANG Yan-yan2,Narengaowa1
        (1.College of Basic Medical Sciences,Inner Mongolia Medical University,Hohhot 010110,China;2.Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot010031,China)

        [Objective]To assess the roles of G protein-coupled receptor 30(GPR30) in the up-regulatory effects of 17βestrodiol (E2) on β-defensin-2(SBD-2) expression in ovine oviduct epithelial cells.[Methods]The 2ndpassage ovine oviduct epithelial cells were treated with GPR30 agonist G1(10-7mol/L)and E2(10-6mol/L)for 6,12,24 h,respectively.Quantitative real-time PCR(qPCR) was used to evaluate the expression of SBD-2 gene in different observation time points.[Results]Compared with control group,the expression of SBD-2 gene in ovine oviduct epithelial cells was significantly up-regulated(P<0.01) at the 6thhour of co-treatment of G1 and E2,expressing an obvious time effect.[Conclusion]The GPR30 mediates the membrane receptor signaling pathway involved in SBD-2 gene expression up-regulation in ovine oviduct epithelial cells induced by estrogen.

        GPR30;estrogen;oviduct epithelial cells;SBD-2;estrogen membrane receptor signaling pathway

        S826;Q579.13

        A文章順序編號(hào):1672-5190(2016)10-0004-04

        2016-09-15

        項(xiàng)目來(lái)源:內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014BS0801);內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目(NYJXG 2016072)。

        包圖雅(1978—),女,副教授,博士,主要從事組織胚胎學(xué)與分子生物學(xué)研究工作。

        納仁高娃(1977—),女,副教授,博士,主要從事疼痛醫(yī)學(xué)與蒙藥學(xué)研究工作。

        (責(zé)任編輯:錢(qián)英紅)

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