摘 要： 反芻動(dòng)物初乳中含有豐富的生物活性成分，其中microRNA是一類非編碼RNA，可在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，對(duì)于母體乳腺以及幼齡反芻動(dòng)物腸道發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。近年來，反芻動(dòng)物初乳microRNA組成和功能的研究開始受到關(guān)注，本文綜述了反芻動(dòng)物初乳中microRNA的來源、組成及其影響因素、功能，以及目前研究的局限性和未來的研究方向，為生產(chǎn)高品質(zhì)初乳，提高母仔一體化培育水平提供理論支撐。

關(guān)鍵詞： 反芻動(dòng)物；初乳；microRNA；胞外囊泡

中圖分類號(hào)： S823.91"""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號(hào)： 0366-6964（2025）01-0074-08

收稿日期：2024-03-18

基金項(xiàng)目：財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部：國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（CARS-38）

作者簡介：孫同玉（2001-），男，黑龍江牡丹江人，碩士生，主要從事動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究，E-mail：1612541223@qq.com

*通信作者：馬 濤，主要從事反芻動(dòng)物營養(yǎng)需要與調(diào)控技術(shù)研究，E-mail：matao@caas.cn

Research Progress on Composition and Function of Colostral MicroRNA in Ruminants

SUN" Tongyu， MA" Tao*

（Key Laboratory of Feed Biotechnology， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Institute of Feed

Research， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 10008" China）

Abstract： "The colostrum of ruminants encompasses abundant bioactive components， of which microRNAs are kind of non-coding RNAs that can regulate gene expression at the post-transcriptional level and play important roles in regulating development of the mother’s mammary gland and gastrointestinal tract of young ruminants. In recent years， studies on the profile and function of microRNAs derived from ruminant colostrum have attracted attention. In this review， the source， composition， influencing factors， and function of microRNA in ruminant colostrum as well as the limitations of current studies and future research directions were summarized， with an aim to provide theoretical support for the production of high-quality colostrum and improve integrated mother-neonate cultivation level.

Key words： ruminant; colostrum; microRNA; extracellular vesicles

*Corresponding author： MA Tao，E-mail：matao@caas.cn

初乳（colostrum）通常指母體分娩后乳腺開始產(chǎn)生的分泌物^［1］，也有研究認(rèn)為妊娠后期的乳腺組織中就已經(jīng)開始產(chǎn)生初乳^［2］。初乳含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性成分，包括蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、寡糖、激素等^［1］。除提供必須的營養(yǎng)外，初乳對(duì)新生動(dòng)物被動(dòng)免疫的建立也起著重要作用，就反芻動(dòng)物而言，新生幼畜需要及時(shí)從母畜初乳中獲得免疫球蛋白，建立被動(dòng)免疫，從而抵抗病原微生物的入侵^［3］。除免疫球蛋白外，初乳中的其他生物活性成分組成及功能也越來越受到關(guān)注。微小核糖核酸（microRNA）是一類長度為19～25個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼RNA，可以在轉(zhuǎn)錄后翻譯水平調(diào)節(jié)基因的表達(dá)^［4-5］，在特定的時(shí)間或區(qū)域通過結(jié)合靶定mRNA的3′UTR來下調(diào)mRNA的表達(dá)，從而調(diào)控動(dòng)物的生理功能^［6-7］。另外，microRNA也可在細(xì)胞核內(nèi)與增強(qiáng)子結(jié)合從而正向調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，或者在細(xì)胞質(zhì)促進(jìn)蛋白質(zhì)翻譯過程的發(fā)生^［8-9］。早期研究多采用RT-qPCR或基因微陣列技術(shù)對(duì)microRNA的組成及其功能進(jìn)行分析^［10］，隨著測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，小RNA測(cè)序被越來越多地應(yīng)用于針對(duì)包括microRNA在內(nèi)的非編碼RNA的研究中^［11］。雖然目前已有大量關(guān)于microRNA組成和功能的研究，但針對(duì)反芻動(dòng)物初乳microRNA組成及其功能的研究卻相對(duì)較少。本文對(duì)反芻動(dòng)物初乳microRNA來源、組成及其影響因素、潛在功能以及目前研究的局限性和未來研究方向進(jìn)行了綜述，旨在為提高初乳品質(zhì)和母仔一體化培育水平提供理論支撐。

1 反芻動(dòng)物初乳microRNA來源和組成

關(guān)于反芻動(dòng)物初乳microRNA來源的研究并未見較為系統(tǒng)、綜合的報(bào)道，但已經(jīng)有大量研究進(jìn)行了討論。有研究發(fā)現(xiàn)，初乳和血漿中microRNA表達(dá)組成不同，表明了母體循環(huán)對(duì)初乳microRNA的貢獻(xiàn)有限^［12］。Li等^［13］比較了不同牛奶組分與乳腺組織microRNA的組成分布，發(fā)現(xiàn)乳脂與乳腺組織中microRNA的組成最相似，乳清次之，而體細(xì)胞與乳腺組織microRNA組成相似度則最低。還有研究發(fā)現(xiàn)乳腺上皮細(xì)胞分泌的微囊泡中含有microRNA^［14-16］，表明乳腺可能是初乳microRNA的主要來源。早期研究利用微陣列芯片和定量PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)，反芻動(dòng)物初乳中的microRNA對(duì)溫度和酶解處理等都具有一定的抗性，且這種抗性比人工合成的microRNA更強(qiáng)^［17-18］，這也從一定角度證明初乳microRNA存在于胞外囊泡中，因此在運(yùn)輸過程中具有較強(qiáng)的抗逆性^［19-20］。另有研究表明，乳源microRNA可以被高密度脂蛋白運(yùn)輸并傳遞給受體細(xì)胞^［21］。然而，有研究表明大多數(shù)初乳microRNA被包裹在胞外囊泡中，而不是類似于脂蛋白的復(fù)合物中^［22］。這種差異可能是提取方法不同導(dǎo)致的，也可能是由于脂質(zhì)球能夠攜帶含有microRNA的細(xì)胞外囊泡^［23-24］。丁軍等^［25］則認(rèn)為，乳汁成分復(fù)雜導(dǎo)致乳源性胞外囊泡與其他物質(zhì)難以分離，這可能也是導(dǎo)致microRNA的具體來源無法被完全證實(shí)的原因之一，細(xì)胞外囊泡或脂質(zhì)體的分離技術(shù)還需要得到進(jìn)一步的研究和統(tǒng)一。

反芻動(dòng)物初乳microRNA組成的研究于2010年被首次報(bào)道，其中部分microRNA可能對(duì)新生動(dòng)物腸道和免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟起到重要作用^{［14，26］}。筆者對(duì)近十年來關(guān)于反芻動(dòng)物初乳中microRNA組成的研究進(jìn)行了整理（表1），發(fā)現(xiàn)大部分研究集中在奶牛上，也有山羊初乳microRNA組成的研究，但在綿羊、肉牛、鹿等反芻動(dòng)物上未見研究報(bào)道。盡管不同研究的動(dòng)物品種、樣品數(shù)量、飼糧組成、養(yǎng)殖環(huán)境等因素可能存在差異，但仍然能發(fā)現(xiàn)反芻動(dòng)物初乳microRNA組成存在一定的規(guī)律。例如，大部分采用高通量測(cè)序或者DNA微陣列的研究均表明，let-7a、miR-30a、miR-148a是初乳中相對(duì)豐度較高的microRNA，此外，miR-21、miR-30a-5p、miR-148a等是初乳中表達(dá)量較為豐富的microRNA^{［14，18，22，27-30］}。其中miR-148a、let-7家族、miR-30a、miR-21等在其他哺乳動(dòng)物乳中豐度也較高，體現(xiàn)了物種間的保守性^{［29，31-33］}。

2 影響反芻動(dòng)物初乳microRNA組成的因素

影響反芻動(dòng)物初乳microRNA組成的研究主要集中在宿主因素上（品種、體況、生理狀態(tài)）。zdemir^［34］比較了荷斯坦奶牛和Dogu Anadolu Kirmizisi（DAK）奶牛初乳中microRNA的組成，共鑒定出795種差異顯著的microRNA，其中有545種microRNA是已知的，另有260種是新發(fā)現(xiàn)的（novel）microRNA，證明microRNA的組成可能受到遺傳因素的影響，不同品種間microRNA的組成可能有所不同；Ylioja等^［3］比較了不同體況評(píng)分下荷斯坦奶牛初乳microRNA的組成，除發(fā)現(xiàn)血清中游離脂肪酸較高的奶牛初乳中miR-885含量較低外，并沒有發(fā)現(xiàn)其他顯著差異；Ma等^［30］比較了奶牛和肉牛、初產(chǎn)和經(jīng)產(chǎn)等條件下初乳microRNA組成，發(fā)現(xiàn)品種和胎次對(duì)microRNA組成均無顯著影響，但miR-27a-3p在含有高免疫球蛋白G濃度的初乳中相對(duì)豐度較高，但該研究的樣品量較少，可能掩蓋了不同處理間的差異。目前雖然尚未見飼糧組成對(duì)初乳microRNA組成影響的研究，但Quan等^［35］用棉籽和大豆皮部分替代飼糧苜蓿干草后，發(fā)現(xiàn)荷斯坦奶牛乳中有9種microRNA的表達(dá)存在顯著差異，表明飼糧組成也可能影響反芻動(dòng)物初乳microRNA的組成。

3 反芻動(dòng)物初乳microRNA的潛在功能研究

3.1 對(duì)乳腺發(fā)育的潛在調(diào)控作用

反芻動(dòng)物初乳中的microRNA主要與調(diào)控乳腺上皮細(xì)胞脂肪代謝相關(guān)，且具有不同的靶基因。在牛上的研究（圖1）表明，miR-21-3p可通過調(diào)控IGFBP5的表達(dá)來促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞的活力和增殖^［36］，或通過調(diào)控Elovl5的表達(dá)來促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞甘油三酯的生成^［37］；miR-181a可通過靶向ACSL1對(duì)乳腺細(xì)胞脂質(zhì)合成起到負(fù)調(diào)控作用^［38］；miR-150-5p在乳腺組織中的表達(dá)可以抑制脂肪的從頭生成^［39］；miR-141可通過負(fù)調(diào)控SIRT1基因和正調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)基因（SREBF1、FASN和PPAR-γ）促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞的乳脂代謝^［40］；在山羊上的研究表明，miR-103在乳腺上皮細(xì)胞中的過表達(dá)會(huì)增強(qiáng)乳脂合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，引起脂肪液滴形成、甘油三酯積累和不飽和脂肪酸比例上調(diào)^［41］；脂肪酸氧化的重要調(diào)節(jié)因子PPAR-α是miR-148a的靶標(biāo)，miR-148a和miR-17-5p的過表達(dá)可以促進(jìn)乳腺上皮三酰甘油的合成，而敲低則限制了三酰甘油的合成^［42］。此外，也有部分microRNA調(diào)控乳腺上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，例如，miR-146a可通過下調(diào)奶牛乳腺上皮細(xì)胞toll樣受體4/腫瘤壞死相關(guān)因子6/核因子（NF）- κB信號(hào)通路，作為炎癥和先天免疫的負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子^［43］；miR-223可通過下調(diào)奶牛乳腺上皮細(xì)胞NLRP3炎癥小體和Keap1/Nrf2信號(hào)通路來減輕炎癥和氧化損傷，可能為治療奶牛乳房炎和其他乳腺疾病提供新的思路^［44］。

3.2 對(duì)幼畜腸道發(fā)育和免疫功能的潛在調(diào)控作用

已有研究發(fā)現(xiàn)，8～14周齡C57BL/6J小鼠口服含有microRNA的乳源胞外囊泡，12 h后即可在其外周組織中檢測(cè)到胞外囊泡和microRNA的信號(hào)^［46］，表明初乳microRNA也可能由母體傳遞給新生反芻動(dòng)物。如表1所示，在四篇關(guān)于反芻動(dòng)物初乳microRNA組成的研究中，miR-30a、miR-26a、miR-148a、let-7a、miR-21均出現(xiàn)在豐度排名前10的microRNA中^{［3，27，30，34］}，可能與調(diào)控幼畜腸道發(fā)育及免疫系統(tǒng)成熟有關(guān)（圖2）。例如，抑制miR-30基因家族的表達(dá)可減少腸道細(xì)胞的增殖，增加腸道細(xì)胞分化標(biāo)志物的含量^［47］；miR-26a可通過靶向轉(zhuǎn)錄因子Smad1和Smad4促進(jìn)成肌細(xì)胞的分化，向小鼠注射miR-26的特異性拮抗劑，可以對(duì)兩種Smad的表達(dá)活性去抑制化，從而延遲肌肉分化^［48］。在調(diào)控免疫功能方面，研究發(fā)現(xiàn)miR-30a也可通過調(diào)控SAMHD1基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)先天性免疫，改善過敏^［49］；miR-26可通過抑制NF-κB/STAT3信號(hào)通路的激活和白細(xì)胞介素6（IL-6）的產(chǎn)生來緩解小鼠腸道炎癥反應(yīng)^［50］；牛乳源let-7a-5p可通過調(diào)節(jié)腸道免疫和調(diào)節(jié)細(xì)胞周期相關(guān)靶基因CDK6來減輕小鼠結(jié)腸炎^［51］；miR-148可通過上調(diào)緊密連接蛋白Occludin和ZO-1的表達(dá)來增強(qiáng)細(xì)胞間的黏附作用^［52-53］；miR-21可通過參與腸道屏障的調(diào)節(jié)，或者通過靶向作用于微生物，調(diào)節(jié)腸道炎性反應(yīng)^［54］。

4 目前研究的局限性和未來研究方向

雖然很多研究中都使用了初乳或colostrum一詞，但不同研究中“初乳”的采樣時(shí)間并不一致，部分研究在動(dòng)物分娩后立即進(jìn)行樣本采集^{［27，45］}，其他研究中的初乳是在動(dòng)物分娩后1～7 d內(nèi)采集的^{［18，26，34］}。Ma等^［45］研究發(fā)現(xiàn)，山羊分娩后30 min內(nèi)和7 d時(shí)采集的乳中有21種差異表達(dá)的microRNA，表明采樣時(shí)間對(duì)于初乳microRNA組成具有顯著影響；此外，盡管初乳和常乳中豐度較高的microRNA組成之間較為相近，但對(duì)microRNA"" 整體的豐富度進(jìn)行比較時(shí)發(fā)現(xiàn)，初乳中microRNA的豐度明顯高于過渡乳和常乳^［17］，證明采樣時(shí)間會(huì)影響microRNA組成。另外，胞外囊泡的提取和生物信息學(xué)分析方法的不同也可能會(huì)影響初乳microRNA的組成^{［3，29，34］}，所以在比較不同研究時(shí)，需要注意采樣時(shí)間、胞外囊泡的提取流程，以及microRNA組成分析方法的異同。除宿主因素外，環(huán)境因素（如飼糧、飼養(yǎng)方式）對(duì)反芻動(dòng)物初乳microRNA組成的影響尚未見報(bào)道，且當(dāng)前關(guān)于初乳microRNA功能的研究往往基于預(yù)測(cè)，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

5 小 結(jié)

反芻動(dòng)物初乳microRNA可能來源于乳腺組織的內(nèi)源性生成，對(duì)于調(diào)控乳腺上皮細(xì)胞脂肪代謝、新生反芻動(dòng)物免疫功能可能發(fā)揮重要作用。宿主因素（品種、體況、生理狀態(tài)）是目前研究發(fā)現(xiàn)的影響初乳microRNA組成的主要因素，而通過調(diào)控飼糧組成或者改變飼養(yǎng)環(huán)境可能會(huì)影響初乳microRNA的組成，對(duì)于改善新生反芻動(dòng)物免疫功能和后天生長性能具有一定的潛力，但在該方面可能還需要更進(jìn)一步研究及驗(yàn)證。未來研究應(yīng)規(guī)范和統(tǒng)一初乳的采集時(shí)間和方法，并建立標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)及生物信息學(xué)分析方法，從而更加有效地解析初乳中microRNA的組成及功能。

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