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在奶牛养殖中，热应激严重影响奶牛健康和牛奶产量。研究人员围绕 miR-223 对 MAC-T 细胞增殖的调控展开研究。结果发现 miR-223 靶向 PRDM1 可缓解热应激对细胞增殖的抑制。这为改善奶牛热应激状况、提高牛奶产量提供了理论依据。
全球气候变暖，热应激已成为奶牛养殖中的一大难题。持续攀升的气温让奶牛备受煎熬，不仅影响它们的健康，还严重降低了牛奶的产量和质量。在高温环境下，奶牛乳腺上皮细胞仿佛陷入了 “困境”，细胞死亡增加，这直接导致乳腺中上皮细胞总数减少，进而使牛奶产量大幅下降。同时，热应激还通过干扰激素水平和代谢途径，对乳腺的生长发育产生长期不良影响。为了深入了解热应激调控乳腺发育的分子机制，找到缓解热应激对奶牛影响的方法，四川农业大学的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《BMC Genomics》杂志上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过细胞培养技术获取并培养牛乳腺上皮细胞系 MAC-T；其次，利用转染技术将 miR-223 模拟物、抑制剂等导入细胞；然后，借助实时定量 PCR（RT-qPCR）技术检测基因表达水平；还运用双荧光素酶报告基因检测确定 miR-223 的靶基因；最后，使用 CCK-8 和 EdU 检测来评估细胞增殖情况 。
研究结果如下：
- 热应激对 miR-223 表达和 MAC-T 细胞增殖的影响：研究发现，热应激会导致奶牛乳腺组织中 miR-223 表达下调。通过建立热应激模型，研究人员观察到随着热应激时间延长，miR-223 表达逐渐降低，在 12 小时时达到最低。与此同时，MAC-T 细胞的增殖能力显著下降，增殖相关基因如细胞周期蛋白依赖性激酶 2（CDK2）、细胞周期蛋白依赖性激酶 4（CDK4）和增殖细胞核抗原（PCNA）的表达也明显减少。这表明热应激抑制了 MAC-T 细胞的正常增殖。
- miR-223 对 MAC-T 细胞增殖的作用：为探究 miR-223 在 MAC-T 细胞增殖中的作用，研究人员分别进行了 miR-223 过表达和敲低实验。结果显示，过表达 miR-223 可显著促进 MAC-T 细胞增殖，CCK-8 检测的 OD 值明显增加，EdU 阳性细胞数量增多，同时增殖相关基因 CDK2、CDK4 和 PCNA 的 mRNA 表达水平也显著上升；相反，敲低 miR-223 则抑制细胞增殖。这充分证明了 miR-223 能够促进 MAC-T 细胞增殖。
- miR-223 对热应激抑制细胞增殖的影响：进一步研究发现，过表达 miR-223 能够减轻热应激对 MAC-T 细胞增殖的抑制作用。在热应激条件下，过表达 miR-223 的细胞中，EdU 阳性细胞数量和 OD 值与未受热应激的细胞相当，增殖相关基因的表达也得到恢复。这说明 miR-223 在抵抗热应激对细胞增殖的抑制方面发挥了重要作用。
- miR-223 与 PRDM1 的靶向关系：通过生物信息学预测和双荧光素酶报告基因检测，研究人员证实 PRDM1 是 miR-223 的直接靶基因。miR-223 模拟物可显著抑制野生型 PRDM1 3’UTR 报告基因的荧光素酶活性，同时降低 PRDM1 的 mRNA 表达水平；而 miR-223 敲低则产生相反的效果。
- PRDM1 对 MAC-T 细胞增殖的调控作用：研究人员分别过表达和敲低 PRDM1 基因，结果表明，过表达 PRDM1 抑制 MAC-T 细胞增殖，EdU 阳性细胞比例减少，OD 值降低，增殖相关基因 CDK2、CDK4 和 PCNA 的 mRNA 表达水平下降；敲低 PRDM1 则促进细胞增殖。这表明 PRDM1 在 MAC-T 细胞增殖中起抑制作用。
- miR-223 与 PRDM1 相互作用对细胞增殖的影响：共转染实验显示，miR-223 模拟物能够减弱过表达 PRDM1 对 MAC-T 细胞增殖的抑制作用；敲低 PRDM1 则可减轻 miR-223 抑制剂对细胞增殖的抑制作用。这进一步证明了 miR-223 通过靶向 PRDM1 来调节 MAC-T 细胞增殖。
- 敲低 PRDM1 对热应激抑制细胞增殖的影响：在热应激条件下，敲低 PRDM1 能够显著增加 EdU 阳性细胞数量，提高 OD 值，恢复增殖相关基因的表达，从而减轻热应激对 MAC-T 细胞增殖的抑制作用。这表明敲低 PRDM1 可以缓解热应激对细胞的损伤。
研究结论和讨论部分指出，本研究明确了 miR-223 在热应激条件下对 MAC-T 细胞增殖的调控机制，即 miR-223 通过直接靶向 PRDM1，负向调节其表达，从而缓解热应激诱导的细胞增殖抑制。这一发现为缓解奶牛乳腺上皮细胞在热应激下的损伤提供了新的理论依据，为提高奶牛在热应激环境下的牛奶产量提供了潜在的干预靶点。然而，研究也存在一定的局限性，miR-223 可能还有其他靶基因参与这一调控过程，需要进一步深入研究。总体而言，该研究为奶牛热应激问题的解决开辟了新的方向，具有重要的理论和实践意义。
