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为探究乳酸对奶牛乳腺氧化应激的影响机制，浙江大学研究人员开展关于乳酸诱导奶牛乳腺氧化应激的研究。结果发现乳酸通过稳定 HIF1α、干扰生物钟引发氧化应激。该研究为优化奶牛养殖、维护乳腺健康提供新策略。
在动物的生命活动中，代谢产物如同一个个 “小齿轮”，悄无声息却至关重要地参与调节着细胞的各种功能。乳酸，这个曾经被视为代谢废物和疲劳因子的家伙，如今却被发现有着更为复杂和重要的作用。在奶牛养殖领域，牛奶产量和奶牛乳腺健康一直是备受关注的焦点。以往研究表明，代谢产物与细胞功能紧密相关，乳酸参与多种组织的氧代谢，还和氧化应激存在千丝万缕的联系 。同时，哺乳动物体内的生物钟像一个精准的 “内部时钟”，调控着各种生理过程，也影响着奶牛的产奶节律。然而，乳酸在农场动物体内，尤其是奶牛乳腺中，对氧化应激和生理功能的具体影响机制，一直是个未解之谜。这就好比在黑暗中摸索，养殖户们知道乳酸似乎影响着奶牛的产奶和乳腺健康，但却不清楚其中的 “门道”。为了找到答案，浙江大学的研究人员开启了这场意义重大的探索之旅。
研究人员开展了一系列实验，以解开乳酸在奶牛乳腺中的作用谜题。他们选用 24 头处于相似泌乳阶段的荷斯坦奶牛，根据牛奶中乳酸浓度分为高乳酸组和低乳酸组，对奶牛的产奶性能、牛奶成分以及氧化应激相关指标进行测定 。同时，利用奶牛乳腺上皮细胞系（MAC-T 细胞）进行体外实验，通过给予不同浓度的乳酸处理，研究细胞内氧化应激水平的变化。为深入探究分子机制，研究人员运用 RNA 测序（RNA-seq）技术分析基因表达谱的变化，借助染色质免疫沉淀定量 PCR（ChIP-qPCR）技术确定蛋白质与基因启动子的结合情况，还使用了 siRNA 转染技术干扰特定基因（HIF1α）的表达 。
研究结果令人眼前一亮。在体内实验中，高乳酸组奶牛的牛奶产量明显低于低乳酸组，同时乳腺中活性氧（ROS）积累更多，氧化应激相关指标也显示出高乳酸组奶牛的乳腺处于更严重的氧化应激状态 。体外实验进一步证实，随着 MAC-T 细胞培养液中乳酸浓度的增加，细胞内 ROS 和丙二醛（MDA）含量显著升高，而超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSHPx）和总抗氧化能力（T-AOC）等抗氧化指标则显著降低，这表明乳酸会导致 MAC-T 细胞发生更严重的氧化应激 。
从分子机制层面来看，RNA-seq 分析发现，乳酸处理后的 MAC-T 细胞，其转录组表达谱发生显著变化，差异表达基因（DEGs）主要富集在氧化应激反应、ROS 代谢过程、节律性过程、谷胱甘肽代谢以及 HIF-1 信号通路等方面 。进一步研究发现，乳酸能够稳定缺氧诱导因子 1α（HIF1α），稳定后的 HIF1α 会与缺氧反应元件（HRE）结合，增强相关基因的转录活性 。而生物钟相关基因（如 BMAL1、CREB1 和 SERPINE1）以及氧化应激相关基因（如 HMOX1、FOXO3 和 CPT1A）的启动子区域恰好含有 HRE 序列，这就使得 HIF1α 能够干扰生物钟基因的转录调控，导致生物钟节律紊乱，进而引发更严重的氧化应激 。当研究人员通过 siRNA 转染技术敲低 HIF1α 表达后，发现生物钟核心基因的表达重新趋于稳定，细胞的氧化应激状态也得到明显改善 。
在研究结论和讨论部分，该研究明确了乳酸在奶牛乳腺氧化应激中的关键作用。乳酸不仅是导致奶牛乳腺代谢紊乱的重要因素，还通过稳定 HIF1α 干扰生物钟，最终引发氧化应激 。这一发现揭示了一种全新的、通过竞争性转录元件占据来调节氧化应激状态的机制，为理解哺乳动物体内氧化应激调控提供了新视角 。从实际应用角度出发，该研究为奶牛养殖提供了极具价值的参考。通过精准调控奶牛体内的乳酸水平，或者针对 HIF1α/BMAL1 通路进行靶向干预，有望减少奶牛乳腺疾病的发生，提高牛奶产量和质量，助力奶牛养殖业的健康发展 。这就像是为养殖户们提供了一把 “金钥匙”，打开了优化奶牛养殖、维护乳腺健康的大门。论文发表在《Journal of Animal Science and Biotechnology》，为该领域的进一步研究奠定了坚实基础，也为后续的科研工作指明了方向。
