分娩后，奶牛的子宫颈处于开放状态，增加了细菌侵入的风险，从而易导致子宫内膜炎。同时，子宫内膜上皮细胞受损后，子宫内膜基质细胞 (BESCs) 可直接受细菌侵袭感染。在围产期时，多种应激因素会导致奶牛体内皮质醇水平升高，从而对细胞生长产生不利影响。研究表明，硒具有促进细胞增殖、抗氧化和抗凋亡的作用。扬州大学兽医学院李建基教授团队在 Veterinary Sciences 发表文章，研究发现补充硒可改善由脂多糖 (LPS) 和皮质醇损伤的细胞增殖能力，并抑制细胞凋亡。进一步研究证实硒可能通过激活PI3K/AKT/GSK-3β和Wnt/β-catenin信号通路来调节细胞增殖与凋亡 (图1)。因此，补充硒可作为促进产后奶牛子宫内膜快速修复的有效方法，为奶牛围产期子宫健康的管理提供了新思路。
图1. 硒对BESCs细胞周期的调控作用。
展开剩余80%研究过程本研究使用的细胞，分离与培养源自健康的奶牛子宫，经无菌采集后，用胶原酶消化，再通过差速贴壁法分离得到BESCs。试验分为6组：对照组、LPS组、LPS + COR组及不同浓度Se (1、2、4 μM) 处理组，用不同浓度的硒预处理12h，然后用LPS与皮质醇共处理24h。试验方法包括CCK-8检测细胞活力、Western blot分析蛋白表达、qRT-PCR检测基因表达、流式细胞术检测细胞周期及凋亡。Western blot试验中使用的一抗有β-actin、PI3K/AKT/GSK-3β信号通路相关蛋白及Wnt/β-catenin信号通路相关蛋白。qRT-PCR试验采用TRIzol提取RNA并逆转录为cDNA，使用特异性引物扩增细胞增殖相关基因，并以β-actin为内参基因。实验数据通过SPSS统计分析，组间差异通过单因素方差分析和LSD检验评估，以p < 0.05为显著性标准。本研究通过多维实验方法评估硒对LPS及皮质醇损伤的BESCs的保护作用及潜在机制。
研究结果本研究通过一系列实验探讨了硒 (Se) 在高皮质醇水平下对脂多糖 (LPS) 刺激的BESCs的保护作用及潜在机制。CCK-8检测结果表明，LPS处理降低BESCs的活力，而2 μM和4 μM硒显著增加细胞活力 (p < 0.05)。qRT-PCR分析显示，LPS导致CTGF、TGF-β1和TGF-β3 mRNA表达水平显著下降，而硒处理可上调TGF-β1和TGF-β3 mRNA的表达 (p < 0.05)。流式细胞术检测细胞周期的分布表明，LPS刺激导致细胞停滞在G0/G1期，而硒促进了细胞从G0/G1期向S期的转化，从而增强了细胞增殖能力。凋亡检测结果显示，LPS刺激导致细胞凋亡率增加并降低了Bcl-2/BAX比值，而硒可抑制凋亡的发生并恢复了Bcl-2/BAX比值 (p < 0.05)。此外，Western blot分析表明，硒预处理可激活因LPS和高水平皮质醇抑制的PI3K/AKT/GSK-3β和Wnt/β-catenin信号通路的活性。这些结果表明，硒通过调控细胞增殖、抑制细胞凋亡以及激活相关信号通路，对高皮质醇水平下LPS刺激的BESCs具有显著的保护作用。
研究探讨与结论奶牛子宫内膜炎是导致奶牛繁殖能力下降和产奶量减少的常见疾病。产后子宫内膜的修复对于恢复子宫正常生理功能至关重要，其中细胞增殖、迁移、凋亡和分化等过程起着关键的调控作用。本研究表明，10 μg/mL LPS能够抑制BESCs的增殖并促进其凋亡。硒 (Se) 作为一种重要的微量元素，在促进家畜生长发育方面具有重要作用。本研究结果显示，硒能够改善LPS和皮质醇抑制的BESCs增殖能力，并显著减少细胞凋亡。进一步分析发现，硒通过调控Bcl-2和BAX蛋白表达，抑制细胞凋亡，展现了其抗凋亡作用。
此外，硒能够通过调控CTGF、TGF-β1和TGF-β3等生长因子的表达，促进细胞修复与增殖。同时，硒可逆转LPS和皮质醇对细胞周期的抑制作用，促进BESCs从G0/G1期向S期的过渡，加速细胞周期进程。本研究还揭示了硒对PI3K/AKT/GSK-3β和Wnt/β-catenin信号通路的激活作用。通过上调p-PI3K、p-AKT和p-GSK-3β的表达，增加PI3K/AKT/GSK-3β信号通路的活性。同时，硒也激活Wnt/β-catenin信号通路，提高了c-Myc和Cyclin-D1的表达水平，从而进一步促进细胞增殖和分化。综上所述，硒通过多重信号通路调控BESCs的增殖与凋亡，展现了其在促进产后子宫内膜修复中的潜在应用价值。
扬州大学草食动物与宠物疾病防控创新团队董俊升老师为本文的第一作者，李建基教授和王亨教授为通讯作者。
原文出自 Veterinary Sciences 期刊
Dong, J.; Wang, Z.; Fei, F.; Jiang, Y.; Jiang, Y.; Guo, L.; Liu, K.; Cui, L.; Meng, X.; Li, J.; et al. Selenium Enhances the Growth of Bovine Endometrial Stromal Cells by PI3K/AKT/GSK-3β and Wnt/β-Catenin Pathways. Vet. Sci. 2024, 11, 674. https://doi.org/10.3390/vetsci11120674
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