猪乳细胞外囊泡对猪外周血单个核细胞蛋白质组的体外调控研究

【字体: 时间:2025年03月09日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究猪乳细胞外囊泡(EVs)对猪外周血单个核细胞(PBMC)蛋白质组的影响,研究发现其可调节相关免疫过程,意义重大。

  在生命的奇妙旅程中,母源营养物质对于新生幼崽的成长和发育起着至关重要的作用。其中,乳汁不仅为幼崽提供了必要的营养,还蕴含着许多具有特殊功能的成分。细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs)作为一种纳米级的细胞间通讯介质,近年来受到了广泛的关注。它们广泛存在于各种体液中,包括乳汁。研究发现,乳汁中的 EVs 可能具有免疫调节等重要功能,然而,猪乳 EVs 对猪外周血单个核细胞(Peripheral blood mononuclear cells,PBMC)蛋白质组的影响,此前却鲜为人知。
为了揭开这一神秘的面纱,来自意大利米兰大学兽医学院、法国国家农业食品与环境研究院(INRAE)等机构的研究人员,开展了一项关于 “Porcine milk small extracellular vesicles modulate peripheral blood mononuclear cell proteome in vitro” 的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为我们深入理解猪乳 EVs 的功能提供了重要依据。

在这项研究中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:

  1. 细胞和囊泡的分离与培养:通过 Ficoll 密度梯度离心法从猪血中分离出 PBMC,同时从母猪乳汁中纯化出猪乳 EVs,并对其进行表征。随后,将 PBMC 与猪乳 EVs 进行共孵育。
  2. 蛋白质组分析技术:采用纳米液相色谱 - 串联质谱(Nano-LC-MS/MS)技术对提取的蛋白质进行分析,鉴定和定量蛋白质。
  3. 生物信息学分析:运用稀疏变异偏最小二乘判别分析(sPLS-DA)等方法对数据进行处理,筛选出差异蛋白(Discriminant protein,DP),并进行基因本体(Gene Ontology,GO)富集分析和蛋白质 - 蛋白质相互作用(Protein–Protein Interaction,PPI)分析 。

下面来看看具体的研究结果:

  1. 猪 PBMC 蛋白质组及猪乳 EVs 处理的分子特征鉴定:研究人员共鉴定并定量了猪 PBMC 中的 1584 种蛋白质。通过 sPLS-DA 分析,筛选出了 384 个 DP,这些 DP 能够很好地区分猪乳 EVs 处理组和对照组。
  2. sPLS-DA 鉴定的总 DP 的 GO 富集分析:对 384 个 DP 进行 GO 富集分析发现,这些 DP 主要参与细胞超分子纤维组织、代谢过程、肌动蛋白细胞骨架组织、细胞内运输等多种生物学过程,还涉及免疫系统过程和凋亡信号通路的调节。
  3. 猪乳 EVs 组中高丰度 DP 的 GO、KEGG 富集分析及 PPI:在猪乳 EVs 组中高丰度的 54 个 DP,主要参与细胞解毒、对二酰基细菌脂肽的反应、一氧化氮介导的信号转导等生物学过程,其中免疫系统过程、分泌过程以及 ERK1 和 ERK2 级联反应相关的蛋白数量较多。此外,还发现这些 DP 主要富集在吞噬体 KEGG 通路,且部分 DP 参与了 PPI 网络。
  4. 对照组中高丰度 DP 的 GO、KEGG 富集分析及 PPI:对照组中高丰度的 142 个 DP,主要与分解代谢过程、酰胺生物合成过程、细胞组织等生物学过程相关,同时还涉及一些与细胞死亡和免疫相关的过程。KEGG 通路分析发现,这些 DP 富集在病毒粒子 - 轮状病毒、氨酰 - tRNA 生物合成、吞噬体等通路,部分 DP 也参与了 PPI 网络。
  5. sPLS-DA 鉴定的 DP 丰度的平均对数倍数变化(logFC):经计算,发现 β- 酪蛋白(CSN2)在猪乳 EVs 处理组和对照组中的丰度变化最为显著。此外,BTN1A1、CSN1S1 等蛋白在猪乳 EVs 组中丰度较高,而 FABP4 和 LGALS3 在猪乳 EVs 组中丰度较低。

综合研究结果和讨论部分,这项研究首次证实了猪乳 EVs 能够在体外调节猪 PBMC 的蛋白质组。GO 富集分析显示,猪乳 EVs 组中高丰度的 DP 主要与先天免疫相关过程有关。这表明猪乳 EVs 可能通过增加具有免疫增强和抑制特性的蛋白质丰度,对 PBMC 发挥多效性免疫调节功能。该研究不仅为猪乳 EVs 的免疫调节活性提供了蛋白质组学背景,也有助于我们更好地理解母猪与仔猪之间调节分子的传递以及免疫调节的潜在机制。然而,本研究也存在一定的局限性,仅从蛋白质层面进行了部分解释,未来还需要对 EVs 中的其他分子及其与蛋白质组的相互作用进行深入研究,从而更全面地揭示猪乳 EVs 对猪免疫的影响。
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