妊娠-泌乳转换期通过p38 MAPK依赖性脂肪生成重塑乳腺脂肪细胞

《Journal of Dairy Science》：Pregnancy-to-lactation transition remodels mammary adipocytes via p38 MAPK-dependent adipogenesis

本研究针对反刍动物干奶期乳腺脂肪组织重塑机制不清的问题，通过多组学技术结合新型山羊乳腺前脂肪细胞模型，揭示了p38 MAPK信号通路在调控脂肪生成和肥大过程中的关键作用。研究发现抑制p38 MAPK会破坏脂质代谢稳态，下调APOE/FGF21表达，为改善乳腺发育和泌乳性能提供了新靶点。

　　

在哺乳动物生命周期中，乳腺经历着独特的周期性重塑过程。特别是在反刍动物如奶牛和山羊中，从妊娠晚期到泌乳初期的过渡阶段——干奶期，乳腺组织会发生深刻的再生性退化（regenerative involution, RI）。这一过程既需要维持已有的腺泡结构，又要为新一轮泌乳做好准备，其中脂肪组织的动态变化起着至关重要的作用。然而，与传统的小鼠模型不同，反刍动物往往在干奶期即进入新的妊娠周期，这使得其乳腺重塑过程具有特殊性，其中的分子机制长期以来不甚明确。

乳腺脂肪组织不仅是支撑结构，更是重要的内分泌器官，通过分泌脂肪因子调控上皮细胞的增殖分化。在妊娠期，随着腺泡扩张，脂肪细胞逐渐减少；而在泌乳初期，脂肪组织需要快速重建以支持能量代谢需求。这种剧烈的组织重构如果出现异常，可能导致后续泌乳量下降高达三分之一，严重影响畜牧业经济效益。因此，解析乳腺脂肪组织重塑的调控机制，对于理解哺乳动物生殖生物学和改善畜牧业生产都具有重要意义。

为了解决这一科学问题，浙江大学动物科学学院乳品科学研究所的罗涛、蒋楠楠等研究人员在《Journal of Dairy Science》上发表了最新研究成果。他们以萨能奶山羊为模型，系统研究了从产前8周到产后1周整个干奶期乳腺脂肪组织的形态变化和分子调控机制。

研究团队运用了多项关键技术：通过组织学染色和透射电镜观察脂肪细胞动态变化；建立永生化山羊乳腺前脂肪细胞系进行体外功能验证；采用p38 MAPK特异性抑制剂（SB203580和PD169316）进行药理学干预；整合转录组、脂质组和代谢组学进行多组学分析；通过RNA测序筛选差异表达基因并进行生物信息学分析。

重塑乳腺脂肪组织在再生性退化过程中的变化

研究人员在四个关键时间点（产前8周、4周、1周和产后1周）采集乳腺组织样本。透射电镜和H&E染色结果显示，产前4周时脂肪细胞比例和体积显著增加，而到产后1周明显减少。免疫组化检测脂肪细胞标志物ADIPOQ（脂联素）和FABP4（脂肪酸结合蛋白4）发现，这些阳性细胞主要分布在腺泡周围，且在产前4周比例最高，证实了乳腺脂肪组织在干奶期存在明显的动态重塑。

MAPK信号通路参与乳腺脂肪组织重塑

对分离的乳腺脂肪细胞进行RNA测序分析发现，产前4周与产后1周的样本存在显著差异，共鉴定出1481个差异表达基因。基因富集分析显示，产前4周样本中细胞分裂、染色体分离等增殖相关通路显著富集，而产后1周样本则以能量代谢通路为主。值得注意的是，MAPK信号通路是产前4周最显著富集的通路之一，提示其在脂肪组织重塑中可能发挥关键作用。

乳腺前脂肪细胞的永生化与分化

为了解决原代细胞培养的限制，研究团队成功建立了永生化山羊乳腺前脂肪细胞系。通过优化分化培养基成分（添加罗格列酮、油酸和腺病毒介导的PPARG过表达），显著提高了脂肪生成效率。油红O染色和ADIPOQ基因表达检测证实，该细胞系能够有效模拟体内脂肪细胞的分化和肥大过程。

抑制p38 MAPK阻碍脂肪生成和脂肪细胞肥大

药理学抑制p38 MAPK活性后，脂肪细胞分化明显受损，脂质积累减少约50%。分期实验表明，p38 MAPK在脂肪生成阶段（分化前期）和肥大阶段（分化后期）都发挥着重要作用。这些结果直接证明了p38 MAPK信号通路对乳腺脂肪细胞发育的双重调控作用。

p38 MAPK改变脂肪细胞中的脂质合成和细胞代谢

脂质组学分析发现，p38 MAPK抑制导致甘油三酯（TG）显著减少，而甘油磷脂（GP）等膜脂成分增加。代谢组学显示氨基酸代谢通路发生重编程。这些变化表明p38 MAPK通过协调脂质合成和膜重塑支持脂肪细胞发育。

p38 MAPK参与乳腺脂肪细胞重塑的潜在靶点

整合分析发现，载脂蛋白E（APOE）和成纤维细胞生长因子21（FGF21）的表达与p38 MAPK活性和TG积累呈正相关。在产前4周的乳腺组织中，APOE表达显著高于产后1周，提示其可能是p38 MAPK下游的重要效应分子。

研究结论表明，p38 MAPK信号通路是调控山羊乳腺脂肪组织重塑的核心枢纽。该通路通过协调脂肪生成和肥大过程，调节脂质代谢稳态，并可能通过APOE等下游分子发挥作用。这一发现不仅深化了对哺乳动物乳腺发育生物学的理解，也为通过调控脂肪组织改善反刍动物泌乳性能提供了新的理论依据和潜在靶点。

这项研究的创新之处在于首次建立了反刍动物乳腺前脂肪细胞研究模型，并利用多组学技术系统解析了妊娠-泌乳转换期脂肪组织重塑的分子图谱。相比以往主要关注上皮细胞的研究，该工作突出了脂肪细胞在乳腺功能重建中的主动作用，为畜牧业生产中的乳腺健康管理提供了新的思路。未来针对p38 MAPK通路的调控可能成为提高奶牛产奶量和乳腺健康的新策略。