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在高温的夏季,奶牛不仅容易产生热应激,而且乳房炎发生率也较高,热应激可促进乳房炎发生,导致奶牛产奶量和牛奶品质下降,给奶牛业生产和经济效益造成较大的影响。现有研究表明热休克转录因子(HSF1)与热应激的发生密切相关,在细胞发生热应激反应时可诱导热休克蛋白(Hsp70)的表达,从而缓和细胞应激。脂多糖(LPS)是革兰氏阴性菌细胞壁成分,它是诱导细胞发生炎症反应的主要毒力因子,细胞发生炎症反应时会表达各种炎症因子。还有研究报道紧密连接参与细胞热应激反应,并且炎症因子对紧密连接起调控作用,紧密连接结构在乳腺屏障功能的实现上起重要作用,在乳腺屏障的保护下,乳腺能有稳定的内环境,正常有序地发挥其泌乳功能,紧密连接结构发生变化,会影响物质交换和免疫功能,导致乳腺内外环境失调。热应激相关基因、炎症因子和紧密连接相关基因可能参与调控奶牛乳房炎的发生,但其调控机理还不十分清楚。因此,本研究以奶牛乳腺上皮细胞bMECs为研究材料,通过分析炎症因子(IL-6和IL-8)、热应激相关基因(HSF1和Hsp70)、紧密连接相关基因(Claudin-4、Occludin、ZO-1和Symplekin)在三种不同刺激(高温、LPS、高温和LPS混合)及其恢复期的表达与特征,分析高温刺激对LPS诱导的体外培养奶牛乳腺上皮细胞炎症的作用,初步研究其作用机理,主要结果如下:(1)热应激相关基因(HSF1、Hsp70)和紧密连接相关基因(Claudin-4、Occludin、ZO-1和Symplekin)在正常的奶牛bMECs细胞中高效表达;(2)高温刺激可促进奶牛bMECs中Hsp70的表达,而抑制IL-8和紧密连接相关基因的表达:高温刺激后的恢复期0h、1h时Hsp70的表达量极显著上升(P<0.001);IL-8的表达在恢复期1h、3h时显著下降(P<0.05);Claudin-4和Occludin表达量在恢复期1h至12h极显著低于正常水平(P<0.01);(3)LPS刺激可诱导奶牛bMECs细胞炎症反应的发生,却抑制热应激和紧密连接相关基因的表达:LPS刺激使bMECs中炎症因子(IL-6和IL-8)表达水平极显著提高(P<0.001);热应激相关基因(HSF1和Hsp70)表达水平极显著下降(P<0.001);紧密连接相关基因(Claudin-4、Occludin、ZO-1和Symplekin)表达水平极显著下降(P<0.001);(4)高温刺激可能通过降低炎症因子表达促进LPS诱导奶牛bMECs炎症反应:高温和LPS混合刺激时,炎症因子IL-8在6h和12h的表达量显著地低于LPS单独刺激的表达量,可能导致细胞的抗炎症能力下降;(5)高温刺激可能通过降低紧密连接相关基因表达影响LPS诱导奶牛bMECs炎症反应:高温刺激对四种紧密连接相关基因的表达均存在抑制作用;三种不同刺激下,Claudin-4的表达量在高温和LPS混合刺激后降低最显著,推测高温刺激通过降低紧密连接相关基因的表达,使乳腺细胞间紧密连接结构受损、细胞通透性增强,导致细胞更易发生炎症反应。总之,奶牛bMECs细胞炎症反应可由LPS刺激诱导产生,高温对奶牛bMECs炎症反应具有促进作用:高温刺激时,一方面降低细胞炎症因子表达,可能使细胞抗炎症能力下降;另一方面降低紧密连接相关基因表达,可能导致细胞紧密连接结构受损,细胞更易发生炎症反应;此外,在LPS刺激时,细胞热应激相关基因表达低于正常水平,可能使细胞抗热应激能力下降。该研究结果为奶牛热应激与乳房炎发生间的关系、夏季奶牛乳房炎发病率上升等相关机理研究提供参考,也为夏季奶牛乳房炎的预防和降低技术措施研发等提供思路。本研究还需要从蛋白表达水平、奶牛个体水平等进一步深入研究高温对乳房炎的作用与机理。