维生素A通过调控Nrf2/GPx1/NF-κB通路抑制IL-1缓解奶牛乳腺上皮细胞氧化应激的机制研究

本研究揭示了维生素A（VA）通过激活核因子E2相关因子2（Nrf2）通路增强谷胱甘肽过氧化物酶-1（GPx1）表达，同时抑制核因子κB（NF-κB）通路减少白细胞介素-1（IL-1）释放，从而缓解脂多糖（LPS）诱导的奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）氧化应激的分子机制。实验通过IL-1受体拮抗剂（IL-1ra）及GPx1基因沉默/过表达技术证实，VA通过双向调控Nrf2/NF-κB信号轴发挥细胞预保护作用，为奶牛乳腺炎防治提供了新靶点。

　　

研究背景

氧化应激是奶牛乳腺炎发生的关键诱因，而维生素A（VA）因其兼具抗氧化与抗炎特性成为潜在防治剂。前期研究发现VA能通过提升谷胱甘肽过氧化物酶-1（GPx1）活性、抑制一氧化氮（NO）过量生成及白细胞介素-1（IL-1）释放缓解氧化应激，但具体机制尚未阐明。本研究聚焦VA如何通过Nrf2/GPx1/NF-κB/IL-1信号通路调控脂多糖（LPS）诱导的奶牛乳腺上皮细胞（BMECs）损伤。

实验设计

研究分为两部分：

1. 药理学干预：采用8组处理（对照、VA、LPS、IL-1ra及其组合），检测抗氧化酶（GPx、SOD、CAT、T-AOC）活性及炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α、iNOS、NO）水平。

2. 基因调控：通过GPx1基因沉默（siRNA）和过表达（OE）技术，结合VA与LPS处理，分析GPx1/Nrf2/NF-κB通路的交互作用。

关键发现

1. VA与IL-1ra的协同效应：

   • VA单独或联合IL-1ra显著提升GPx活性（p<0.01），而LPS处理组氧化损伤标志物（MDA、ROS）及炎症因子（IL-1β、iNOS）水平最高。

   • VA+LPS或LPS+IL-1ra处理均能激活Nrf2通路（表达量提升2.1倍），同时抑制NF-κB p65/p50核转位（降低40%）。

2. GPx1基因操作的验证：

   • GPx1沉默使VA保护效应丧失：GPx1siRNA组GPx1表达降低66%，Nrf2下调，而NF-κB通路激活（p65表达增加1.8倍）。

   • GPx1过表达模拟VA作用：GPx1OE组即使无VA干预，也能降低IL-1β（减少52%）和iNOS（降低61%）表达。

3. 信号通路调控机制：

   • VA通过激活Nrf2促进GPx1转录（mRNA提升6.5倍），进而清除H₂O₂等活性氧。

   • GPx1过表达直接抑制NF-κB的DNA结合活性，阻断IL-1β的正反馈循环。

讨论与创新

本研究首次揭示VA通过"Nrf2-GPx1-NF-κB"轴发挥双重调控：

• 上游调控：VA可能通过视黄酸受体α（RARα）激活Nrf2，促进抗氧化酶转录。

• 下游阻断：GPx1抑制IκBα降解，阻止NF-κB入核，最终减少IL-1β介导的NO爆发性产生。

应用前景

该机制为开发基于VA的奶牛乳腺炎预防策略提供理论依据，同时提示GPx1可作为治疗氧化应激相关疾病的潜在靶点。未来需进一步验证RARα在VA-Nrf2信号传导中的具体作用。

（注：全文数据均来自内蒙古农业大学实验农场，符合GB/T 35892-2018动物福利伦理标准）