《Domestic Animal Endocrinology》：Effects of antioxidant vitamins and trace minerals on the pro-inflammatory status and liver insulin signaling pathway of transition dairy cows
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本研究旨在评估产前维生素及矿物质补充对奶牛过渡期系统性和肝脏炎症状态及胰岛素信号通路的影响。方法：两组各11头奶牛分别接受补充剂或安慰剂注射，于产后7和21天采集样本。结果：补充组产后21天血清胰岛素浓度显著升高，IL-1β和IL-6水平降低；肝脏IL-6蛋白及NF-κB磷酸化减少，但胰岛素信号通路关键蛋白磷酸化无差异。结论：补充剂具有抗炎作用，但未激活肝脏胰岛素信号通路。
E Angeli|LE Ribas|G Storani|C Simonetto|V Matiller|HH Ortega|GJ Hein
应用细胞与分子生物学实验室，滨海兽医科学研究所（ICiVet-Litoral），滨海国立大学（UNL）/ 国家科学技术研究委员会（CONICET），阿根廷圣菲省埃斯佩兰萨市
摘要
本研究旨在评估在过渡期对奶牛进行维生素和矿物质补充对全身和肝脏炎症状态以及肝脏内胰岛素信号通路的影响。补充组（SG；n=11）在分娩前60天、30天和7天（±3天）接受皮下注射，注射物包括5毫升维生素A棕榈酸酯（35毫克/毫升）和维生素E醋酸酯（50毫克/毫升），以及含有乙二酸盐铜（10毫克/毫升）、乙二酸盐锌（40毫克/毫升）、乙二酸盐锰（10毫克/毫升）和亚硒酸钠（5毫克/毫升）的矿物质溶液。对照组（CG；n=11）在同一时间点接受安慰剂注射（5毫升9毫克/毫升的氯化钠）。在预期分娩日期前21天（±3天）以及分娩后7天（±3天）和21天（±3天）收集血液和肝脏样本。分娩后21天，补充组的血清胰岛素浓度显著高于对照组。此外，补充组的某些炎症反应介质（如IL-1β和IL-6）的血清浓度较低。在肝脏中，补充组在分娩后7天的IL-6蛋白含量减少，NF-κB磷酸化程度也低于对照组。然而，在参与胰岛素信号通路的关键蛋白的磷酸化状态上，两组之间没有显著差异。这些发现表明，在过渡期的奶牛中补充维生素和矿物质具有全身和局部抗炎作用；然而，这些变化并未伴随肝脏胰岛素信号通路的激活。
引言
在从妊娠晚期到泌乳早期的过渡期间，奶牛会经历重大的代谢和内分泌调整，这些调整对其健康和生产力至关重要[1]。在此过程中，肝脏起着核心作用，它迅速适应对葡萄糖需求的增加以支持高产量的牛奶生产，同时代谢脂质动员过程中释放的非酯化脂肪酸（NEFA）。
一些研究者将奶牛的分娩后时期描述为促炎阶段，这可能会损害肝脏功能[2,3]。这种情况与围产期感染性疾病、较高的体况评分以及脂肪动员率增加有关[4]，这些现象与人类代谢综合征的表现非常相似。在这种情况下，肿瘤坏死因子α（TNFα）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-1（IL-1）等促炎细胞因子被认为是引发和促进这种炎症反应的关键介质。
还有研究表明，围产期的奶牛存在胰岛素抵抗状态[5]。在人类中，肝脏胰岛素抵抗与糖异生显著改变有关[6]。反刍动物的肝脏糖异生机制已经得到了很好的研究[7]；然而，过渡期胰岛素抵抗对肝脏胰岛素信号通路的影响及其与糖异生控制的关系尚不明确。在这种情况下，磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）通路在介导胰岛素的代谢作用中起着核心作用。胰岛素受体（IR）激活后会发生自磷酸化和构象变化，从而使胰岛素受体底物（IRS）上的多个酪氨酸残基发生磷酸化。这些磷酸化位点成为PI3K调节亚基的结合位点[8]，进而启动蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，Akt是胰岛素信号级联反应中的关键效应因子[9]。胰岛素抵抗可能由多种因素引起，这些因素会破坏或改变该信号通路中任何组分的功能。
在人类中，促炎细胞因子与胰岛素抵抗之间的关系已有充分文献记载，核因子κB（NF-κB）的激活被认为是其中的关键中介[10]。NF-κB在免疫和炎症反应中起核心作用，可被多种刺激物激活，包括先天性和适应性免疫系统的成分，如促炎细胞因子。值得注意的是，NF-κB的激活已被证明会通过损害IRS1亚型上的丝氨酸残基磷酸化来促进胰岛素抵抗的发展[11]。
我们小组之前的研究已经证明了对奶牛进行抗氧化维生素和矿物质的补充具有益处，尤其是在改善肝脏氧化状态和功能方面[12]。这一点尤为重要，因为氧化应激已被证明会增强多种促炎介质（如IL-6、TNFα和IL-1β）的产生[13]。此外，促炎细胞因子可以通过激活巨噬细胞间接促进氧化应激，而巨噬细胞是通过产生活性氧来清除病原体的关键细胞。氧化应激与炎症通路之间的复杂相互作用常常通过正反馈机制导致相互放大，形成“恶性循环”[14]。
基于以上原因，本研究的目的是评估在过渡期补充维生素和矿物质的奶牛的血清胰岛素、IL-1β和IL-6浓度，肝脏中NF-κB和胰岛素信号蛋白（IR、IRS1、Akt）的激活状态，以及肝脏中IL-6和TNFα细胞因子的含量。我们假设维生素和矿物质的补充可能对奶牛的全身和局部肝脏炎症产生有益影响，并可能调节过渡期奶牛的细胞内胰岛素信号通路。
伦理声明
本研究中的所有程序均遵循《农业动物在研究和教学中的照料和使用指南》（动物科学协会联合会，2010年），并获得了阿根廷圣菲滨海国立大学兽医科学学院伦理委员会的批准（协议编号823/23）。
动物
实验设计的详细信息已最近发表[12]。简而言之，研究对象为22头即将进入第二至第四个泌乳期的荷斯坦奶牛
胰岛素敏感性指数
为了评估维生素和矿物质补充在过渡期对代谢的影响，研究人员评估了血浆胰岛素浓度和胰岛素敏感性指数。这些参数有助于了解奶牛在泌乳早期的内分泌和代谢反应，这一阶段的特点是生理挑战显著且能量失衡。观察到胰岛素浓度存在交互作用（P = 0.03）。具体来说，在分娩后21天
讨论
许多研究表明，炎症状态与胰岛素抵抗之间存在关联[11]。近年来，人们越来越关注围产期奶牛的炎症状态——无论是否存在明显的炎症疾病——及其对奶牛在此关键时期生理适应能力的潜在影响[20]。在此背景下，我们之前已经证明维生素和矿物质的补充
作者贡献
所有作者都对本文的撰写做出了重要贡献，并同意其发表。E Angeli：概念构思、方法设计、数据分析、撰写与编辑、资金筹集。LE Ribas：概念构思、方法设计。G Storani：概念构思、方法设计。C Simonetto：方法设计。V Matiller：方法设计。HH Ortega：数据分析、撰写与编辑、资源提供、监督。GJ Hein：数据分析
资助
本研究得到了阿根廷国家科学技术促进机构（ANPCyT；PICT 2016-0456）、国家科学技术研究委员会（CONICET；PIP N° 11220210100067CO）以及阿根廷圣菲省科学技术创新机构（ASACTEI；PEICID-2023-118）的资助。EA、VM、CS、HHO和GJH是CONICET的研究人员，LER是CONICET的成员。GS是ANPCyT的成员
作者贡献声明
E Angeli：撰写、审稿与编辑、方法设计、数据分析、概念构思。LE Ribas：方法设计、概念构思。G Storani：方法设计。C Simonetto：方法设计。V Matiller：方法设计。HH Ortega：撰写、审稿与编辑、资源提供、数据分析、监督。GJ Hein：撰写、审稿与编辑、监督、资源提供、数据分析、资金筹集、数据分析。
