《Molecular Immunology》：CYP1B1 as a therapeutic target for
S. aureus-induced mammary gland inflammation
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乳腺炎主要病原体金黄色葡萄球菌（S. aureus）感染诱导CYP1B1和VEGFA共上调，CYP1B1通过雌激素代谢加剧炎症和氧化应激，抑制该酶可缓解病理损伤，提示其为乳腺炎治疗新靶点。
傅少东|赵世阳|方英舟|杨波|杨成森|刘家瑞|王欢欢|徐圆圆|苗金凤
中国南京农业大学兽医学院动物健康与食品安全联合国际研究实验室，生理学与生物化学重点实验室，南京210095
摘要
金黄色葡萄球菌（S. aureus）是一种主要的动物源性病原体，可导致最严重的乳腺炎，对全球乳制品生产和女性健康构成重大威胁。其复杂的致病机制使其对常规疗法具有抗性。在本研究中，我们发现S. aureus感染会同时上调细胞色素P450 1B1（CYP1B1）和血管内皮生长因子A（VEGFA）的表达，其中CYP1B1的表达受VEGFA介导的信号通路调控。此外，CYP1B1通过雌激素代谢加剧了S. aureus引起的炎症损伤和氧化应激。值得注意的是，药物抑制CYP1B1可以显著减轻这些有害效应。我们的研究结果强调了CYP1B1在调节S. aureus感染引发的炎症反应中的关键作用，为其作为治疗S. aureus相关乳腺炎的目标提供了依据。
引言
乳腺炎是一种在全球范围内普遍存在的疾病，即使在实施了乳腺炎控制计划的牛群中也是如此。该疾病会导致牛奶产量和质量下降、治疗和兽医服务费用增加以及动物废弃物增多（Cobirka等人，2020年）。金黄色葡萄球菌（S. aureus）是亚临床乳腺炎中常见的细菌之一，并且能够在一头牛传播到另一头牛（Kerro Dego和Vidlund，2024年）。对于女性而言，由于缺乏有效且安全的预防措施，S. aureus可能导致母乳喂养提前终止，从而可能危及婴儿的发育（Molès等人，2017年；Rimoldi等人，2019年）。过去十年中，抗生素一直是治疗乳腺炎的主要方法。不幸的是，这种治疗方法常常导致抗生素残留物的持续存在和耐药细菌的出现。因此，迫切需要寻找新的有效靶点来控制由S. aureus引起的乳腺炎。
哺乳是一个复杂的过程，涉及激素调节和神经反射来促进乳汁的产生和释放。怀孕期间，雌激素和孕酮的循环水平稳步升高，为哺乳期的乳腺发育创造了适宜的激素环境。然而，分娩后，胎盘排出引发的这些激素水平急剧下降，消除了它们对催乳素的抑制作用，从而解除了对这种关键促乳激素的抑制，启动了乳汁的产生（Hannan等人，2022年）。细胞色素P450酶（CYPS）对许多生物功能至关重要，并与多种疾病有关（Gupta等人，2022年；Cilekar和Isite，2025年）。CYP1B1家族包括CYP1A1、CYP1A2和CYP1B1，它们由芳烃受体（AhRs）激活。值得注意的是，CYP1A1和CYP1B1存在于肝脏外，而CYP1A2位于肝脏内（Li等人，2017年）。CYP1B1在雌激素丰富的组织（如乳腺、子宫和卵巢）中高度表达，尤其在乳腺癌细胞中过度表达，这与肿瘤发生有关。先前的研究发现，雌二醇通过CYP1B1代谢为4-羟基雌二醇，这可能导致乳腺癌（Murray等人，1997年；Kwon等人，2023年；Stipp等人，2025年）。这表明CYP1B1可能是抗肿瘤药物的目标，但关于细菌感染后其表达变化的研究有限。此外，血管内皮生长因子A（VEGFA）是一种关键的细胞因子，参与血管生成、血管通透性和细胞存活（Quaggin，2024年）。在慢性炎症中，由于炎症细胞的积聚，组织缺氧，促使内皮细胞分泌更多的VEGFA以促进血管生成和氧气供应。炎症细胞还会释放促进血管生成的因子。此外，VEGFA增加黏附分子的表达，有助于炎症细胞的招募并维持炎症（Schley等人，2015年）。先前的研究证实，大肠杆菌引起的乳腺炎会显著上调VEGFA的表达水平，表明其在乳腺炎发展中的关键作用（Sharifi等人，2019年）。尽管这两种调节因子都有助于维持乳腺的稳态，但它们之间的关联程度尚不清楚，特别是在S. aureus感染过程中的作用方面。
在本研究中，我们发现S. aureus感染会导致CYP1B1和VEGFA水平的升高，CYP1B1的表达受VEGFA介导的信号通路调控。此外，CYP1B1通过雌激素代谢可能加剧S. aureus感染引起的炎症损伤和氧化应激。这些结果为抗菌防御和宿主代谢调节的分子机制提供了见解，为相关研究提供了有希望的方向。
部分内容摘要
细菌菌株、细胞培养和实验处理
S. aureus ATCC 29213和EpH4-Ev细胞从美国类型培养物收藏中心（Manassas）获得。S. aureus被接种到Luria-Bertani（LB）培养基中，并在37°C下摇动培养。经过一夜培养后，将30 μL的S. aureus培养物转移到3 mL新鲜LB培养基中，继续在37°C下摇动培养，直至600 nm处的光密度（OD600）达到0.6至0.8之间。EpH4-Ev细胞在添加了10%...
S. aureus感染通过AMPK信号通路调控CYP1B1的表达
首先，我们对正常的EpH4-Ev细胞和S. aureus感染的EpH4-Ev细胞进行了RNA测序（RNA-seq）转录组分析。如图1A-B所示，我们选择了上调或下调的前20个基因，并通过火山图和热图进行可视化。其中，CYP1B1在暴露于S. aureus后表现出最高的倍数变化（log2 FC=2.67，调整后的p值<0.01）。接下来，我们使用Western blotting（图1C）和RT-PCR（图1D）进行了验证
讨论
金黄色葡萄球菌是一种全球分布广泛的主要动物源性病原体，能够侵袭多种上皮细胞类型（Pollitt和Burns，2018年；Wang等人，2022年）。在哺乳动物中，乳腺是一个重要的器官系统，负责乳汁的合成和分泌。乳腺炎不仅影响母体的健康，还可能对动物和人类的母乳喂养结果产生不利影响。乳腺炎治疗的基石仍然是...
资助
本项目得到了国家自然科学基金（编号：32573323、32272963、32273013）和中央高校基本科研业务费（QTPY2025008）的资助，以及江苏省高等教育机构重点学科发展计划的项目支持。
CRediT作者贡献声明
刘家瑞：项目管理、数据分析。 杨成森：方法学设计、数据分析、概念构思。 杨波：项目管理、实验研究、数据分析。 方英舟：方法学设计、实验研究、数据分析。 赵世阳：项目管理、实验研究、数据分析。 傅少东：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、数据分析、概念构思。
