胶原蛋白动态平衡及其对动物肠道健康的作用
发布时间：2021-04-18 05:52
胶原蛋白是细胞外基质的主要组成成分,在组织形态、细胞黏附、趋化、迁移、损伤修复等生理过程中发挥重要作用。近年来研究发现,胶原蛋白能够调节动物肠道形态和肠道屏障功能,并在肠道组织免疫微环境中发挥重要作用,而胶原蛋白的严重缺失或过度沉积会引起肠道疾病,提示胶原蛋白动态平衡对于维持动物肠道健康意义重大。然而,在畜禽上有关肠道胶原蛋白的研究还未引起足够重视。因此,本文综述了胶原蛋白的结构分类、动态平衡调控机理及其对肠道健康的影响,并总结了细胞因子及营养物质对胶原蛋白的调控作用,以期为营养调控畜禽肠道胶原蛋白、改善肠道健康提供参考。
【文章来源】：动物营养学报. 2020,32(12)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
前胶原的结构和加工
综上所述，胶原蛋白能够调节动物肠道屏障功能和免疫功能，在肠道组织免疫微环境中发挥重要作用，而胶原蛋白的严重缺失或者过度沉积都会引起动物肠道疾病，提示胶原蛋白动态平衡对于维持动物肠道健康意义重大。研究表明，昼夜节律、MMPs/TIMPs等调控胶原蛋白的动态平衡，且维生素D3、DP、RSV、IGF等营养因子对胶原蛋白具有调控作用。然而，在畜禽上有关胶原蛋白调控肠道健康的研究较少，且胶原蛋白调控畜禽肠道营养物质吸收、肠道免疫微环境及其机制的研究更是缺乏。鉴于胶原蛋白在肠道组织微环境的重要作用，后续研究可能应重点关注以下几个方面：1）畜禽肠道胶原蛋白的合成、分泌及降解途径；2）胶原蛋白调控畜禽肠道营养物质吸收转运的作用机理；3）胶原蛋白对畜禽肠道免疫微环境的调控作用。通过有针对性地深入研究，以期为营养调控肠道胶原蛋白动态平衡、改善畜禽肠道健康提供新方向。
胶原蛋白在胚胎发生过程中形成，在动物5～8的生命周期中保持不变，早期研究认为胶原蛋白是静态不更新的[25]。近年来研究发现，运动会提高机体组织液中Ⅰ型前胶原蛋白（procollagen-Ⅰ，PC-Ⅰ）的表达，成纤维细胞在机械刺激下会合成胶原蛋白[26]。血液和软骨组织中胶原蛋白的合成和降解存在昼夜节律，特异性破坏生物钟会导致关节软骨的进行性退化和椎间盘纤维化[27-28]。因此，胶原蛋白的合成、分泌和降解依赖于昼夜节律，破坏动物昼夜节律会降低胶原蛋白的弹性和强度，并使胶原蛋白纤维堆积和结构紊乱[29]。在1个昼夜周期中，内质网通道蛋白61(secretory protein 61,SEC61）、运输和高尔基体组织1(the transport and golgi organization 1,TANGO1）、磷酸二酯酶4D(recombinant phosphodiesterase 4D,PDE4D）和囊泡分选蛋白33B(vacuolar protein sorting 33 homolog B,VPS33B）分别位于内质网、高基室和高尔基后室的入口和出口处，调节胶原蛋白分泌，对应着胶原蛋白从内质网合成-加工修饰-分泌的过程，具有24 h节律性。一方面，根据关键基因（SEC61A1、TAN-GO1、PDE4D和VSP33B）在分子钟上的昼夜节律表达，胶原蛋白分泌受到昼夜节律控制。SEC61是一个转座子，负责调控基因表达，TAN-GO1负责内质网中分泌蛋白的“装车”，PDE4D负责胶原蛋白的转运，而VPS33B在胶原翻译后起到修饰作用[29]。另一方面，胶原纤维降解酶（CTSK）的表达也具有昼夜节律性，大约在光照后3 h达到高峰[30]。胶原蛋白随着CTSK的表达升高而逐渐降解。在正常的昼夜节律下，每天在夜间合成前胶原和白天合成胶原纤维，白天CTSK有节奏性降解胶原蛋白，维持胶原蛋白的动态平衡（图2）。2.2 基质降解酶系统对胶原蛋白的调控作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]组蛋白去乙酰化酶调控肠道抗菌肽表达的研究进展[J]. 易宏波,王丽,熊云霞,蒋宗勇. 动物营养学报. 2019(10)
[2]海参肽的分离纯化及其对NIH/3T3细胞胶原蛋白分泌的影响[J]. 宋淑亮,王欢,梁浩,吉爱国. 现代食品科技. 2017(03)
[3]克罗恩病肠壁纤维化的分子与信号转导机制的研究进展[J]. 徐丽,徐萍萍,韩真. 国际消化病杂志. 2016(04)
[4]克罗恩病肠壁纤维化机制的研究进展[J]. 伏桂香,陈尼维. 国际消化病杂志. 2016(01)
[5]胶原蛋白肽氨基酸组成对小鼠肠道吸收的影响研究[J]. 曹玮,孔英俊,康跻耀,孙坤,查圣华,张贵锋,王明林. 生物学杂志. 2016(01)
[6]Resveratrol inhibits collagen Ⅰ synthesis by suppressing IGF-1R activation in intestinal fibroblasts[J]. Ping Li,Mei-Lan Liang,Ying Zhu,Yao-Yao Gong,Yun Wang,Ding Heng,Lin Lin. World Journal of Gastroenterology. 2014(16)
[7]肾脏纤维化机制的研究进展[J]. 陈腾锋,谢庆祥,张跃红. 国际泌尿系统杂志. 2011 (03)
[8]细胞外基质降解酶系和肾间质纤维化[J]. 黄志文. 国外医学.泌尿系统分册. 2004(03)
[9]与铬鞣有关的胶原化学研究进展[J]. 林炜,穆畅道,张铭让. 化学进展. 2000(02)
硕士论文
[1]血竭素高氯酸盐对伤口胶原蛋白的调节作用研究[D]. 韩玉文.东北农业大学 2019
[2]中华鳖裙边胶原蛋白的提取及其胶原蛋白肽对大鼠伤口愈合机制的研究[D]. 张强.江南大学 2019
[3]不同月龄乌珠穆沁羊骨骼肌肌内结缔组织中Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白的特性研究[D]. 薛文俊.内蒙古农业大学 2019
[4]PRMT1介导的细胞外基质沉积及维生素D3的缓解机制研究[D]. 唐雪梅.西北农林科技大学 2019
[5]秀丽隐杆线虫上皮细胞机械支撑结构调控自噬机制研究[D]. 黎林峰.苏州大学 2017
[6]胶原蛋白网络对秀丽隐杆线虫表皮固有免疫的调节的研究[D]. 李文娜.苏州大学 2016
本文编号：3144934
【文章来源】：动物营养学报. 2020,32(12)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
前胶原的结构和加工
综上所述，胶原蛋白能够调节动物肠道屏障功能和免疫功能，在肠道组织免疫微环境中发挥重要作用，而胶原蛋白的严重缺失或者过度沉积都会引起动物肠道疾病，提示胶原蛋白动态平衡对于维持动物肠道健康意义重大。研究表明，昼夜节律、MMPs/TIMPs等调控胶原蛋白的动态平衡，且维生素D3、DP、RSV、IGF等营养因子对胶原蛋白具有调控作用。然而，在畜禽上有关胶原蛋白调控肠道健康的研究较少，且胶原蛋白调控畜禽肠道营养物质吸收、肠道免疫微环境及其机制的研究更是缺乏。鉴于胶原蛋白在肠道组织微环境的重要作用，后续研究可能应重点关注以下几个方面：1）畜禽肠道胶原蛋白的合成、分泌及降解途径；2）胶原蛋白调控畜禽肠道营养物质吸收转运的作用机理；3）胶原蛋白对畜禽肠道免疫微环境的调控作用。通过有针对性地深入研究，以期为营养调控肠道胶原蛋白动态平衡、改善畜禽肠道健康提供新方向。
胶原蛋白在胚胎发生过程中形成，在动物5～8的生命周期中保持不变，早期研究认为胶原蛋白是静态不更新的[25]。近年来研究发现，运动会提高机体组织液中Ⅰ型前胶原蛋白（procollagen-Ⅰ，PC-Ⅰ）的表达，成纤维细胞在机械刺激下会合成胶原蛋白[26]。血液和软骨组织中胶原蛋白的合成和降解存在昼夜节律，特异性破坏生物钟会导致关节软骨的进行性退化和椎间盘纤维化[27-28]。因此，胶原蛋白的合成、分泌和降解依赖于昼夜节律，破坏动物昼夜节律会降低胶原蛋白的弹性和强度，并使胶原蛋白纤维堆积和结构紊乱[29]。在1个昼夜周期中，内质网通道蛋白61(secretory protein 61,SEC61）、运输和高尔基体组织1(the transport and golgi organization 1,TANGO1）、磷酸二酯酶4D(recombinant phosphodiesterase 4D,PDE4D）和囊泡分选蛋白33B(vacuolar protein sorting 33 homolog B,VPS33B）分别位于内质网、高基室和高尔基后室的入口和出口处，调节胶原蛋白分泌，对应着胶原蛋白从内质网合成-加工修饰-分泌的过程，具有24 h节律性。一方面，根据关键基因（SEC61A1、TAN-GO1、PDE4D和VSP33B）在分子钟上的昼夜节律表达，胶原蛋白分泌受到昼夜节律控制。SEC61是一个转座子，负责调控基因表达，TAN-GO1负责内质网中分泌蛋白的“装车”，PDE4D负责胶原蛋白的转运，而VPS33B在胶原翻译后起到修饰作用[29]。另一方面，胶原纤维降解酶（CTSK）的表达也具有昼夜节律性，大约在光照后3 h达到高峰[30]。胶原蛋白随着CTSK的表达升高而逐渐降解。在正常的昼夜节律下，每天在夜间合成前胶原和白天合成胶原纤维，白天CTSK有节奏性降解胶原蛋白，维持胶原蛋白的动态平衡（图2）。2.2 基质降解酶系统对胶原蛋白的调控作用
【参考文献】：
期刊论文
[1]组蛋白去乙酰化酶调控肠道抗菌肽表达的研究进展[J]. 易宏波,王丽,熊云霞,蒋宗勇. 动物营养学报. 2019(10)
[2]海参肽的分离纯化及其对NIH/3T3细胞胶原蛋白分泌的影响[J]. 宋淑亮,王欢,梁浩,吉爱国. 现代食品科技. 2017(03)
[3]克罗恩病肠壁纤维化的分子与信号转导机制的研究进展[J]. 徐丽,徐萍萍,韩真. 国际消化病杂志. 2016(04)
[4]克罗恩病肠壁纤维化机制的研究进展[J]. 伏桂香,陈尼维. 国际消化病杂志. 2016(01)
[5]胶原蛋白肽氨基酸组成对小鼠肠道吸收的影响研究[J]. 曹玮,孔英俊,康跻耀,孙坤,查圣华,张贵锋,王明林. 生物学杂志. 2016(01)
[6]Resveratrol inhibits collagen Ⅰ synthesis by suppressing IGF-1R activation in intestinal fibroblasts[J]. Ping Li,Mei-Lan Liang,Ying Zhu,Yao-Yao Gong,Yun Wang,Ding Heng,Lin Lin. World Journal of Gastroenterology. 2014(16)
[7]肾脏纤维化机制的研究进展[J]. 陈腾锋,谢庆祥,张跃红. 国际泌尿系统杂志. 2011 (03)
[8]细胞外基质降解酶系和肾间质纤维化[J]. 黄志文. 国外医学.泌尿系统分册. 2004(03)
[9]与铬鞣有关的胶原化学研究进展[J]. 林炜,穆畅道,张铭让. 化学进展. 2000(02)
硕士论文
[1]血竭素高氯酸盐对伤口胶原蛋白的调节作用研究[D]. 韩玉文.东北农业大学 2019
[2]中华鳖裙边胶原蛋白的提取及其胶原蛋白肽对大鼠伤口愈合机制的研究[D]. 张强.江南大学 2019
[3]不同月龄乌珠穆沁羊骨骼肌肌内结缔组织中Ⅰ、Ⅲ型胶原蛋白的特性研究[D]. 薛文俊.内蒙古农业大学 2019
[4]PRMT1介导的细胞外基质沉积及维生素D3的缓解机制研究[D]. 唐雪梅.西北农林科技大学 2019
[5]秀丽隐杆线虫上皮细胞机械支撑结构调控自噬机制研究[D]. 黎林峰.苏州大学 2017
[6]胶原蛋白网络对秀丽隐杆线虫表皮固有免疫的调节的研究[D]. 李文娜.苏州大学 2016
本文编号：3144934
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