基于骨免疫的乳铁蛋白调控骨重建机制研究

发布时间：2020-06-19 08:57

【摘要】：乳铁蛋白(Lactoferrin,LF)是牛乳中一种微量的多功能糖蛋白,既可以调控骨骼生长也可以调控免疫系统,但目前在去卵巢小鼠体内调控骨重建的相关机制并未阐述完全。因此,本研究从骨免疫学的角度,研究乳铁蛋白对骨质疏松模型小鼠骨重建的影响以及乳铁蛋白在小鼠体内的消化和吸收情况,旨在阐明乳铁蛋白通过骨免疫的方式调控骨重建的机制。首先,研究了乳铁蛋白对小鼠骨骼系统的影响。建立了骨质疏松小鼠模型,通过双能X线吸收法、微计算机断层扫描技术和三点弯曲法等,得到结果如下:乳铁蛋白可以明显抑制去卵巢小鼠体重的增加,使去卵巢小鼠的全身骨密度提高了11.93%,使其血清中碱性磷酸酶活性升高了80.76%和抗酒石酸酸性磷酸酶活性降低了60.38%。同时,乳铁蛋白提高股骨的钙磷含量,改善股骨的骨生物力学以及通过提高股骨骨小梁的骨体积分数、厚度、数量和减少结构模型指数,从而改善股骨的微观结构。乳铁蛋白促进骨生成且抑制骨吸收,调控去卵巢小鼠骨系统的平衡。其次,研究了乳铁蛋白对小鼠骨免疫系统的影响。通过液相悬浮多因子芯片技术对血清中的免疫因子进行测定,发现血清中IL-1α、IL-2、IL-3、IL-5、IL-7、IL-10、IL-12(p70)、IL-13、IL-15、IFN-γ的含量升高、而IL-1α和IL-9含量下降,其中IL-5、IL-10、IL-12(p70)和IFN-γ可影响RANKL和OPG的分泌。通过酶联免疫吸附法检测RANKL和OPG的表达,发现乳铁蛋白可以使小鼠血清和T淋巴细胞分泌的RANKL/OPG比值分别下降57.14%和21.57%。同时,乳铁蛋白可以显著促进巨噬细胞和B淋巴细胞增殖,并能通过影响胸脾指数进而调节小鼠的免疫功能。由此可知,乳铁蛋白通过调控骨免疫系统的平衡,进而调控骨重建的过程。接着,研究了乳铁蛋白在小鼠体内的消化和吸收情况。分别采用液相色谱-质谱联用法和毛细管电泳-质谱联用法,对小鼠胃肠道中的乳铁蛋白肽进行定性分析,在小鼠胃肠道内容物中共鉴定到578条不同的乳铁蛋白肽。通过生物信息学分析,筛选出活性肽LRPVAAEIY(LF-LR)。采用体外Caco-2单层细胞吸收模型,通过质谱对肽LF-LR进行定量分析,发现乳铁蛋白肽LF-LR通过内吞的方式被小肠上皮细胞吸收且具有良好的吸收率。同时,在小鼠血清中可以鉴定到乳铁蛋白肽LF-LR的存在,表明乳铁蛋白肽LF-LR可能是乳铁蛋白的活性片段之一。最后,研究了乳铁蛋白肽LF-LR对骨免疫系统的影响。基于上述胃肠道中乳铁蛋白肽的研究结果,利用MTT实验和分子对接方法对其中的五条肽进行了研究。结果表明,500 ng/mL乳铁蛋白肽LF-LR可显著促进成骨细胞增殖且可以与整合素受体α5β1结合调控成骨细胞的分化。同时乳铁蛋白肽LF-LR中Leu和Pro可与TRAF6上的Glu448、Met450、Phe471和Tyr473结合,可以阻断TRAF6与RANK的结合,从而调控RANKL/RANK/OPG信号通路。同时,含有PEQ三种氨基酸的乳铁蛋白肽KESPQTHY、ESPQTHYY、ISQPEWFK和KPVTEAQ,也可以通过氢键和静电用作用与TRAF6结合,均具有潜在的通过骨免疫通路调控骨重建的活性,有待进一步研究。本研究阐述了乳铁蛋白经由免疫学途径调控骨重建的活性机制,有效地丰富了乳铁蛋白的生物学内涵,为乳铁蛋白在功能食品领域的应用奠定了一定的理论基础。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS201.4
【图文】：

信号通路,破骨细胞

哈尔滨工业大学工学博士学位论文骨细胞、成骨细胞和骨髓基质细胞均可产生 RANKL，RANKL 与破骨细胞体表面上的 RANK 受体结合，结合后使得 RANK 三聚化，加速肿瘤坏死因子关因子 6（TRAF6）与其结合，从而激活核内的一系列转录因子，包括核因子（NF-κB）、c-Fos 和活化的 T 细胞核因子 NFATc1 等，最终将破骨细胞前体诱为成熟的破骨细胞，发挥破骨功能。然而，OPG 作为一个诱导受体，与 RANK争性地结合 RANKL，抑制了破骨细胞的生成。RANKL/RANK/OPG 信号通路控了骨吸收和骨形成之间的平衡[54]，如图 1-1。激活的 T 细胞，B 细胞以及树状细胞均可表达 RANKL，且 RANK 也可由树突细胞、成纤维细胞、B 细胞 T 细胞系表达。因此，在骨微环境里，RANKL/RANK/OPG 骨组织细胞和免细胞相互作用的汇合通路。

乳铁蛋白

其肽的生物活性研究进展分子结构toferrin，LF）首次报道于 1939 年，是一种蛋白是转铁蛋白家族中的一员，分子量为精液、尿液及其他分泌物中[71]。每毫升人毫升牛乳中含有 0.01 mg-0.35 mg 乳铁蛋白铁蛋白的 10 倍，但牛乳的来源更丰富，仍结构是由约 700 个氨基酸组成的单一的多结构主要是由 α-螺旋构象和 β-折叠构象组)中 α-螺旋构象比例为 33.47%，而 β-折叠构和 β-折叠构象在乳铁蛋白分子中是交替排1-2，其具有两个对称的 N-叶和 C-叶，呈现出

【参考文献】