臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞通過類胰島素樣生長因子-Ⅰ介導(dǎo)的Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子信號通路抑制奶牛乳腺上皮細(xì)胞凋亡的體外研究

趙艷坤 邵 偉 雒誠龍 武開樂 余 雄

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆肉乳用草食動(dòng)物營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊830052)

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞通過類胰島素樣生長因子-Ⅰ介導(dǎo)的Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子信號通路抑制奶牛乳腺上皮細(xì)胞凋亡的體外研究

趙艷坤 邵 偉 雒誠龍 武開樂 余 雄*

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆肉乳用草食動(dòng)物營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊830052)

本試驗(yàn)旨在探究Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子(JAK/STAT)信號通路是否參與臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(UC-MSCs)通過類胰島素樣生長因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)抑制奶牛乳腺上皮細(xì)胞(BMECs)凋亡的調(diào)節(jié)。將UC-MSCs和BMECs利用TranswellTM小室雙層共培養(yǎng)，以BMECs單純培養(yǎng)為對照，給予類胰島素樣生長因子-Ⅰ受體(IGF-ⅠR)抑制劑AG1024進(jìn)行干預(yù)，并用信號阻斷劑AG490處理細(xì)胞，24 h后采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測各組細(xì)胞B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)、B細(xì)胞淋巴瘤/白血病基因伴隨蛋白x(Bax)、半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)基因的相對表達(dá)豐度，流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞凋亡情況。結(jié)果表明：UC-MSCs和BMECs共培養(yǎng)組BMECs的凋亡率極顯著低于其他各組(P<0.01)；UC-MSCs和BMECs共培養(yǎng)組Bcl-2基因的相對表達(dá)豐度較BMECs組極顯著上調(diào)(P<0.01)，Caspase-3、Bax基因的相對表達(dá)豐度則顯著或極顯著下調(diào)(P<0.05或P<0.01)；AG1024和AG490單獨(dú)處理或二者共同處理升高了單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs和與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs的凋亡率，并上調(diào)了Bax、Caspase-3基因的相對表達(dá)豐度，下調(diào)了Bcl-2基因的相對表達(dá)豐度，均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05或P<0.01)。由此得出，UC-MSCs能夠通過IGF-Ⅰ介導(dǎo)JAK/STAT信號通路調(diào)節(jié)BMECs凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，降低BMECs的凋亡率。

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞；乳腺上皮細(xì)胞；共培養(yǎng)；IGF-Ⅰ；JAK/STAT；凋亡

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSCs)是間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)家族的重要成員，不僅保持了MSCs多向分化潛能，還具有強(qiáng)大的自分泌/旁分泌功能，可分泌血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEFG)、類胰島素樣生長因子-Ⅰ(insulin like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)等多種細(xì)胞因子[1]，其中IGF-Ⅰ對乳腺發(fā)育和泌乳功能調(diào)控具有重要作用，在阻止乳腺上皮細(xì)胞凋亡中發(fā)揮關(guān)鍵作用[2]。目前，公認(rèn)的IGF-Ⅰ發(fā)揮抗凋亡作用主要通過磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)[3]和絲裂原激活蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信號通路來實(shí)現(xiàn)[4]，且作用機(jī)制已清晰。研究發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)的奶牛乳腺上皮細(xì)胞(bovine mammary gland epithelial cells,BMECs)中，PI3K調(diào)節(jié)亞基可誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子——信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡[5]；此外，類胰島素樣生長因子-Ⅰ受體(insulin like growth factor-Ⅰ receptor,IGF-ⅠR)可以激活PI3K、MAPK、Janus激酶(Janus kinase,JAK)等多種胞內(nèi)亞單位[6]，產(chǎn)生級聯(lián)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)反應(yīng)，通過啟動(dòng)相關(guān)的信號通路來抑制細(xì)胞凋亡，這3條信號途徑對細(xì)胞的存活都是必需的，當(dāng)其中有信號通路被阻斷后，IGF-Ⅰ就不能對抗多種因素引起的細(xì)胞凋亡反應(yīng)。因此，隨著對BMECs凋亡調(diào)控途徑的不斷探索，近些年，在乳腺方面，主要研究熱點(diǎn)集中在JAK/STAT信號通路，其在參與調(diào)節(jié)乳腺組織增殖、代謝、凋亡、泌乳等生物學(xué)功能中發(fā)揮重要作用[7]，但非外源性IGF-Ⅰ介導(dǎo)的JAK/STAT信號通路在BMECs抗凋亡中并未見報(bào)道。本團(tuán)隊(duì)前期工作已成功構(gòu)建UC-MSCs和BMECs無血清最佳共培養(yǎng)體系，且發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)減弱了共培養(yǎng)體系細(xì)胞的凋亡[8]，但具體作用機(jī)制并不清楚，因此本研究從模擬體內(nèi)內(nèi)源性細(xì)胞因子調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的角度出發(fā)，將UC-MSCs和BMECs利用TranswellTM小室共培養(yǎng)，采用IGF-ⅠR抑制劑和JAK/STAT信號阻斷劑，探究JAK/STAT是否參與UC-MSCs通過IGF-Ⅰ抑制BMECs凋亡及相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用，以揭示與UC-MSCs共培養(yǎng)對BMECs凋亡的影響及可能的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分組

在前期試驗(yàn)[8]的基礎(chǔ)上，按照UC-MSCs和BMECs最佳共培養(yǎng)條件，應(yīng)用TranswellTM小室(孔徑0.4 μm)建立上下雙層細(xì)胞共培養(yǎng)體系，在上室接種BMECs 1 mL(1×105個(gè)/孔)，下室接種UC-MSCs 2 mL(1×105個(gè)/孔)，并以單純培養(yǎng)BMECs作為對照。48 h之后給予IGF-ⅠR抑制劑AG1024(10 μmol/L)和/或JAK抑制劑AG490(50 μmol/L)處理細(xì)胞，均置于37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱常規(guī)培養(yǎng)，培養(yǎng)液為無血清基礎(chǔ)培養(yǎng)基(serum free medium,SFM)，培養(yǎng)24 h后吸取上清并采用胰酶消化法收集細(xì)胞，-20 ℃保存?zhèn)溆?。按照試?yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)共設(shè)8組，分別為BMECs(單純培養(yǎng)BMECs)、BMECs/UC-MSCs(共同培養(yǎng)BMECs和UC-MSCs)、BMECs+AG1024(AG1024處理單純培養(yǎng)的BMECs)、BMECs/UCMSCs+AG1024(AG1024處理與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs)、BMECs+AG490(AG490處理單純培養(yǎng)的BMECs)、BMECs/UC-MSCs+AG490(AG490處理與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs)、BMECs+AG490+AG1024(AG1024與AG490共同處理單純培養(yǎng)的BMECs)、BMECs/UCMSCs+AG490+AG1024組(AG1024與AG490共同處理與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs)，每組均設(shè)3個(gè)平行。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 試驗(yàn)細(xì)胞來源

UC-MSCs：前期試驗(yàn)[8]體外分離培養(yǎng)并鑒定的荷斯坦奶牛UC-MSCs；BMECs：購自廣州吉妮歐生物科技有限公司。

1.2.2 主要儀器和試劑

倒置顯微鏡(Motic-AE31)、CO2培養(yǎng)箱(HF151UV)、TranswellTM小室(Corning)、AG1024(Alexis)、AG490(Sigma)、實(shí)時(shí)熒光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)試劑盒(上海諾倫生物醫(yī)藥技術(shù)有限公司)，膜聯(lián)蛋白V(Annexin V)-異硫氰酸熒光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)/碘化丙啶(propidium iodide，PI)檢測試劑盒(上海博古生物科技有限公司)、流式細(xì)胞儀(Becton Dickinson Facscalibour)。

1.3 指標(biāo)測定與方法

應(yīng)用流式細(xì)胞儀聯(lián)合Annexin V-FITC/PI檢測試劑盒檢測各組細(xì)胞凋亡情況；參考RT-qPCR試劑盒檢測各組細(xì)胞半胱氨酸蛋白酶3(cysteine aspartic acid specific protease，Caspase-3)、B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/leukemia-2，Bcl-2)、B細(xì)胞淋巴瘤/白血病基因伴隨蛋白x(Bcl-associated x protein,Bax)基因的表達(dá)豐度，以β-肌動(dòng)蛋白(β-actin)為內(nèi)參基因，基因序列均從GenBank中獲取，引物用Primer 5.0軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，由上海博古生物科技有限公司合成，見表1；采用Annexin V-FITC/PI雙染法進(jìn)行細(xì)胞凋亡檢測，方法參照Annexin V-FITC/PI試劑盒說明書，應(yīng)用流式細(xì)胞儀測定。

細(xì)胞凋亡率(%)=[(凋亡細(xì)胞+

繼發(fā)死亡細(xì)胞)/全部細(xì)胞數(shù)]×100。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，以P<0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

表1 引物序列

2 結(jié) 果

2.1 AG1024干預(yù)下AG490對細(xì)胞凋亡率的影響

各組細(xì)胞凋亡散點(diǎn)如圖1所示，橫坐標(biāo)是Annexin V-FITC，縱坐標(biāo)是PI，Q1區(qū)域代表機(jī)器損傷細(xì)胞，Q2區(qū)域代表晚期凋亡細(xì)胞或繼發(fā)性壞死亡細(xì)胞，Q3區(qū)域代表正常細(xì)胞，Q4區(qū)域代表早期凋亡細(xì)胞。

各組細(xì)胞凋亡率結(jié)果如圖2所示，BMECs/UC-MSCs組的細(xì)胞凋亡率極顯著低于其他各組(P<0.01)；AG1024處理極顯著升高了單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs以及與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs的凋亡率(P<0.01)；AG490處理顯著升高了單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs的凋亡率(P<0.05)，極顯著升高了與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs的凋亡率(P<0.01)；AG490與AG1024共同處理極顯著升高了單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs以及與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs的凋亡率(P<0.01)。

2.2 AG1024干預(yù)下AG490對細(xì)胞凋亡相關(guān)基因表達(dá)的影響

RT-qPCR結(jié)果如表2所示，BMECs/UC-MSCs組的Caspase-3、Bax基因的相對表達(dá)豐度顯著或極顯著低于其他各組(P<0.05或P<0.01)，Bcl-2基因的相對表達(dá)豐度則極顯著高于其他各組(P<0.01)；AG1024或AG490處理單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs和與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs后Caspase-3、Bax基因的相對表達(dá)豐度均顯著或極顯著上調(diào)(P<0.05或P<0.01)，AG1024與AG490共同處理單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs和與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs后Caspase-3、Bax基因的相對表達(dá)豐度均極顯著上調(diào)(P<0.01)；除AG1024處理單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs后Bax基因的相對表達(dá)豐度稍有下調(diào)(P>0.05)外，AG1024處理與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs或AG490處理單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs和與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs后Bax基因的相對表達(dá)豐度均顯著或極顯著下調(diào)(P<0.05或P<0.01)，AG1024與AG490共同處理單獨(dú)培養(yǎng)的BMECs和與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs后Bax基因的相對表達(dá)豐度均顯著或極顯著下調(diào)(P<0.05或P<0.01)。

3 討 論

3.1 IGF-Ⅰ參與UC-MSCs抑制BMECs凋亡的調(diào)節(jié)

細(xì)胞凋亡是基因控制的細(xì)胞的自然死亡，Bcl-2家族中的Bcl-2、Bax基因是目前已知的細(xì)胞凋亡中功能相互對立的一對最重要的調(diào)控基因[9]，而Caspase-3是細(xì)胞凋亡的主要執(zhí)行者[10]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與單純培養(yǎng)BMECs相比，共培養(yǎng)BMECs和UC-MSCs使細(xì)胞的凋亡率極顯著降低，Caspase-3、Bax基因的相對表達(dá)豐度顯著或極顯著下調(diào)，Bcl-2基因的相對表達(dá)豐度極顯著上調(diào)。這說明與UC-MSCs共培養(yǎng)可以明顯下調(diào)BMECs促凋亡基因的表達(dá)，上調(diào)抗凋亡基因的表達(dá)，從而抑制BMECs的凋亡，這與圖2細(xì)胞凋亡率數(shù)據(jù)相吻合。前期試驗(yàn)已證實(shí)無血清培養(yǎng)條件下，UC-MSCs和BMECs共培養(yǎng)可以顯著提高IGF-Ⅰ及IGF-ⅠR含量，且IGF-Ⅰ主要存在于UC-MSCs中，而IGF-Ⅰ需要與IGF-ⅠR結(jié)合來激活下游信號通路，實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)功能[8]。本試驗(yàn)中，AG1024處理24 h之后，顯著上調(diào)了BMECs中Caspase-3、Bax基因的表達(dá)，下調(diào)了Bcl-2基因的表達(dá)，極顯著提高了BMECs的凋亡率，而與UC-MSCs共培養(yǎng)后下調(diào)了促凋亡基因的表達(dá)，凋亡率也顯著降低。多項(xiàng)研究已證明UC-MSCs可以分泌包括IGF-Ⅰ在內(nèi)的多種促細(xì)胞生長因子[11-12]；研究發(fā)現(xiàn)IGF-Ⅰ在調(diào)控BMECs凋亡中具有重要作用[13-14]；另有報(bào)道稱IGF-Ⅰ在小鼠泌乳下降階段減緩了BMECs的凋亡[15]；高玉紅等[16]也通過試驗(yàn)證明IGF-Ⅰ對BMECs凋亡有明顯抑制作用。本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，但不同之處在于本試驗(yàn)采用的是無血清培養(yǎng)基，排除了外源因子的干擾，TranswellTM小室又能準(zhǔn)確反映出UC-MSCs對BMECs的影響，由此表明UC-MSCs是通過IGF-Ⅰ實(shí)現(xiàn)對BMECs凋亡的抑制的。

SSC：側(cè)向角散射 side scatter；FSC：前向角散射 forward scatter；Blank：空白;Annexin V：膜聯(lián)蛋白V；FITC：異硫氰酸熒光素 fluorescein isothiocyanate；PI：碘化丙啶propidium iodide。

圖1 各組細(xì)胞凋亡散點(diǎn)圖

Fig.1 Apoptosis scatter plot diagram of each group

數(shù)據(jù)柱標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

Data columns with different small letters mean significant difference (P<0.05), and with different capital letters mean significant difference (P<0.01).

圖2 各組細(xì)胞凋亡率

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

In the same column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01).

Wareski等[17]發(fā)現(xiàn)凋亡相關(guān)因子如凋亡啟動(dòng)子Bax、凋亡抑制子Bcl-2和凋亡操縱子Caspase-3在整個(gè)泌乳期都有表達(dá)，Bax和Caspase-3表達(dá)的上調(diào)伴隨著BMECs死亡的持續(xù)性增加以及干乳期凋亡細(xì)胞數(shù)目的增多。因此可以說UC-MSCs可以通過自身分泌的IGF-Ⅰ流通至上室影響B(tài)MECs，IGF-Ⅰ對BMECs發(fā)揮內(nèi)源性保護(hù)機(jī)制以下調(diào)促凋亡基因Bax和Caspase-3的表達(dá)，上調(diào)抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá)，削減促凋亡因子對BMECs的損害，聯(lián)合抗凋亡因子維持或促進(jìn)BMECs的生長，最終達(dá)到抑制BMECs凋亡的作用，由于BMECs自身不能持續(xù)分泌IGF-Ⅰ等生長因子，所以體外將UC-MSCs和BMECs共培養(yǎng)可代替外源性添加IGF-Ⅰ來抑制BMECs的凋亡，這為延長BMECs生長、增殖分化過程等提供了一個(gè)新穎的方法。

3.2 UC-MSCs通過IGF-Ⅰ抑制BMECs凋亡的可能途徑

凋亡的發(fā)生及發(fā)展的開關(guān)就是信號傳遞，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因素主要是通過受體介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)信號傳遞進(jìn)入中央調(diào)控階段，激活相應(yīng)凋亡相關(guān)因子，最后使細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變引起死亡[18]。那么IGF-Ⅰ對BMECs發(fā)揮抗凋亡的具體分子機(jī)制又是怎樣的呢？前人已報(bào)道IGF-Ⅰ可激活PI3K/AKT、MAPK等信號通路對其他類型的細(xì)胞促增殖、抗凋亡等作用[19]，而JAK/STAT信號途徑參與細(xì)胞增殖、分化、功能發(fā)揮、凋亡等過程，是一條重要的介導(dǎo)細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)的通路[20]，那UC-MSCs內(nèi)源性分泌的IGF-Ⅰ是否可以激活JAK/STAT這條重要的信號通路對BMECs發(fā)揮抗凋亡的作用呢？迄今并未見報(bào)道。因此本試驗(yàn)在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更深一步的探索。

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，AG490處理的BMECs的凋亡率較正常培養(yǎng)的BMECs顯著升高，且AG490處理的與UC-MSCs共培養(yǎng)的BMECs的凋亡率極顯著升高。研究稱AG490作為JAK激酶抑制劑，可以有效阻斷JAK2和JAK3的激活，從而阻斷JAK/STAT信號通路傳導(dǎo)[21]。這說明本試驗(yàn)中JAK/STAT信號通路參與了BMECs凋亡變化過程。但BMECs與UC-MSCs共培養(yǎng)時(shí)加入AG490后則極顯著降低了BMECs的凋亡率，這說明UC-MSCs可以有效再次激活被阻斷的JAK/STAT信號通路，降低BMECs的凋亡率。而圖2中，與無處理的BMECs相比，AG490和AG1024共同處理的BMECs的凋亡率極顯著升高，AG490和AG1024單獨(dú)處理的BMECs的凋亡率也均顯著升高，再與UC-MSCs共培養(yǎng)則BMECs的凋亡率更是極顯著升高，表明被抑制的IGF-Ⅰ切斷了JAK/STAT信號通路，促進(jìn)了BMECs凋亡，這揭示了IGF-Ⅰ介導(dǎo)JAK/STAT信號通路參與對BMECs凋亡的調(diào)節(jié)。表2結(jié)果與凋亡率結(jié)果一致，當(dāng)IGF-Ⅰ和JAK/STAT被阻斷，Caspase-3、Bax基因的表達(dá)下調(diào)的同時(shí)，相應(yīng)的Bcl-2基因的表達(dá)上調(diào)，Bcl-2與Bax比值下降，誘導(dǎo)了BMECs的凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，IGF-Ⅰ的缺失會引發(fā)BMECs凋亡，STAT3的磷酸化伴隨著乳腺的復(fù)原性退化[22]；有報(bào)道稱，乳腺退化時(shí)BMECs內(nèi)的Bax、Caspase-3基因表達(dá)豐度的上升[23]；Xiong等[24]發(fā)現(xiàn)，AG490可阻斷JAK/STAT3信號通路，下調(diào)Bcl-2基因的表達(dá)；另有報(bào)道瘦素、催乳素等可能通過激活JAK/STAT5信號通路參與對乳腺生長發(fā)育的調(diào)控[25-26]，JAK/STAT5信號通路被阻斷則會誘導(dǎo)BMECs的凋亡，影響泌乳功能[27]。這提示UC-MSCs可能是通過獨(dú)立的分泌功能分泌的IGF-Ⅰ與其受體IGF-ⅠR結(jié)合，吸引JAK聚集磷酸化，JAK又磷酸化活化STAT，激活JAK/STAT信號通路，上調(diào)抗凋亡基因、下調(diào)促凋亡基因的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮對BMECs凋亡的抑制作用，但對于IGF-Ⅰ是否和其他激素或生長因子共同作用亦或是有其他通路的參與以及通路的協(xié)同作用等尚不明確。

4 結(jié) 論

在體外無血清共培養(yǎng)條件下，IGF-ⅠR抑制劑和JAK/STAT信號阻斷劑單獨(dú)處理均可促進(jìn)BMECs的凋亡，但同時(shí)處理較單獨(dú)處理的BMECs的凋亡率顯著升高，而UC-MSCs能夠通過IGF-Ⅰ介導(dǎo)JAK/STAT信號通路調(diào)節(jié)BMECs凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，降低BMECs的凋亡率。

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*Corresponding author, professor, E-mail： yuxiong8763601@126.com

(責(zé)任編輯 菅景穎)

AninVitroStudy of Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells Inhibite Bovine Mammary Gland Epithelial Cells Apoptosis by Insulin Like Growth Factor-Ⅰ Mediated Janus Kinase/Signal Transducer and Activator of Transcription Signaling Pathway

ZHAO Yankun SHAO Wei LUO Chenglong WU Kaile YU Xiong*

(XinjiangMeatEmulsionswithPlant-EatingAnimalNutritionLaboratory,CollegeofAnimalScience,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

This experiment was conducted to explore whether Janus kinase (JAK)/signal transducer and activator of transcription (STAT) signaling pathway was involved in regulation of umbilical cord mesenchymal stem cells (UC-MSCs) by insulin like growth factor-Ⅰ (IGF-Ⅰ) inhibited bovine mammary gland epithelial cells (BMECs) apoptosis. UC-MSCs and BMECs were co-cultured by TranswellTMdouble chamber, BMECs cultured alone as control, cells was treated with insulin like growth factor-Ⅰ receptor (IGF-ⅠR) inhibitor AG1024 and signal blocking agent AG490. After 24 h, the relative expression abundances of B-cell lymphoma/leukemia-2 (Bcl-2), Bcl-associated x protein (Bax), cysteine aspartic acid specific protease (Caspase-3) were detected by real-time quantitative PCR (RT-qPCR), and flow cytometry was adopted to detect apoptosis changes of cells. The results showed as follows: the apoptosis rate of BMECs in UC-MSCs and BMECs co-culture group was significantly lower than that in other groups (P<0.01); compared with BMECs group, the relative expression abundance ofBcl-2 gene in UC-MSCs and BMECs co-culture group was significantly increased (P<0.01), while the relative expression abundances ofCaspase-3 andBaxgenes were significantly decreased (P<0.05 orP<0.01). Treated by AG1024 or/and AG490, the apoptosis rate of single cultured BMSCs and co-cultured BMSCs with UC-MSCs was raised, and the relative expression abundances ofBaxandCaspase-3 genes were up-regulated, while the relative expression abundance ofBcl-2 gene was down-regulated, and they were statistically significant (P<0.05 orP<0.01). In conclusion, UC-MSCs can regulate the expression of apoptosis relation genes in BMECs by IGF-Ⅰ mediated JAK/STAT signaling pathway, and reduce the apoptosis rate of BMECs.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(4)：1335-1342]

umbilical cord mesenchymal stem cells; mammary epithelial cells; co-culture; IGF-Ⅰ; JAK/STAT; apoptosis

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.04.031

2016-09-28

國家奶產(chǎn)業(yè)體系(CARS-37)；2015年國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31560645)；新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧學(xué)博士后工作站；新疆維吾爾自治區(qū)高等學(xué)校科研計(jì)劃項(xiàng)目(XJEDU2013S17)；2013年度新疆研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(xjau-2013-yjsky-XJGRI2013113)；新疆肉乳用草食動(dòng)物營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室開放課題

趙艷坤(1990—)，女，河南周口人，博士研究生，動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)專業(yè)。E-mail： 452349621@qq.com

*通信作者:余 雄，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail： yuxiong8763601@126.com

S852.2

A

1006-267X(2017)04-1335-08