氧化应激与由寡果糖过量引起的急性蹄叶炎奶牛层状组织的超微结构变化 穆罕默德·阿比德·海亚特（Muhammad Abid Hayat）、 丁佳峰（Jiafeng Ding）、 张先浩（Xianhao Zhang）、 刘涛（Tao Liu）、 张建涛（Jiantao Zhang） 王洪斌（Hongbin Wang）

《Animals》：Oxidative Stress and Ultrastructural Changes in Laminar Tissue of Dairy Cows with Acute Laminitis Induced by Oligofructose Overload Muhammad Abid Hayat, Jiafeng Ding, Xianhao Zhang, Tao Liu, Jiantao Zhang and Hongbin Wang

蹄叶炎是奶牛行业主要致残因素，本研究通过OLigofructose诱导建立急性蹄叶炎模型，发现该处理显著上调蹄部Keap1蛋白表达并激活其下游Nrf2通路，同时导致Nrf2、Ho1、Nqo1基因及蛋白表达下调，并伴随蹄部超微结构严重损伤。该研究首次揭示OLigofructose通过破坏Keap1-Nrf2抗氧化通路引发蹄部氧化应激损伤的机制，为开发靶向治疗策略提供依据。

　　

简单总结

牛蹄叶炎是全球乳品行业导致跛行的主要原因，造成了重大的经济损失和动物福利问题。事实上，其发病机制仍不完全清楚。氧化应激可能在奶牛蹄叶炎的病理生理过程中起着重要作用。本研究从基因和蛋白质水平评估了由寡果糖（OF）诱导的蹄叶炎奶牛蹄层组织中的氧化应激状态。在OF组奶牛的蹄层组织中，观察到核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）、血红素加氧酶-1（Ho1）和NAD(P)H:醌氧化还原酶1（Nqo1）的基因和蛋白质表达水平降低。然而，Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）的基因和蛋白质表达水平升高。与对照组相比，OF组中Keap1的表达分布增加，而Nrf2的表达分布减少。此外，对蹄层组织的超微结构分析显示，OF导致蹄层组织收缩、半桥粒（HDs）丢失以及锚定纤维断裂。这些发现表明，氧化应激相关基因和蛋白质的表达失衡可能促进表皮脱落，证实OF处理后的奶牛蹄层组织中的氧化应激加剧。因此，针对Keap1-Nrf2通路可能有助于改善牛蹄叶炎的预防和治疗策略。然而，需要进一步的大规模基因和蛋白质研究来全面了解奶牛蹄叶炎的病理生理机制。

摘要

本研究探讨了由寡果糖（OF）过量引起的急性蹄叶炎奶牛蹄层组织中的超微结构变化以及氧化应激相关基因和蛋白质的表达情况。12头临床健康的非妊娠中国荷斯坦奶牛被随机分为两组：OF过量组（n = 6）和对照组（n = 6）。OF处理组每公斤体重给予17克寡果糖（OF），溶解在20毫升去离子水中；对照组则通过胃管接受每公斤体重20毫升的去离子水。在给予OF后72小时收集蹄层组织样本。RT-qPCR结果显示，OF组中Keap1 mRNA表达显著增加（p = 0.0097），而Nrf2、Ho1和Nqo1 mRNA表达显著降低（p < 0.0001）。Western blot分析证实了相应的蛋白质水平变化，OF组中Keap1显著增加（p = 0.0062），Nrf2、Ho1和Nqo1显著降低（p = 0.0008、p = 0.0297、p = 0.0004）。免疫组化分析显示，OF组中Keap1在细胞质中的分布显著增加（p = 0.0200），而Nrf2在细胞核中的定位显著减少（p = 0.0032）。超微结构检查发现OF组存在显著病理变化，包括半桥粒数量减少（p < 0.01）、表皮基底细胞与蹄层密质之间的距离增加（p < 0.01）、蹄层密质增厚并受损且胶原纤维紊乱，以及基底细胞核变形且染色质减少。总之，这些发现表明，OF引起的急性蹄叶炎与Keap1-Nrf2抗氧化通路的显著失调以及真皮-表皮界面的严重超微结构损伤有关，提示氧化应激在奶牛蹄层组织损伤中起作用。