Дифференциальная экспрессия и регуляция гена HSP70 во время фазы роста у жвачных животных в ответ на тепловой стресс

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 18310 (2022) Цитировать эту статью

1280 Доступов

2 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Белки теплового шока регулируют физиологический механизм адаптации к тепловому стрессу на клеточном уровне. Настоящее исследование было проведено с целью анализа регуляции гена HSP70 на различных стадиях роста жвачных животных в мононуклеарных клетках периферической крови (РВМС). Взаимосвязь между экспрессией гена HSP и термотолерантностью в зависимости от возраста у жвачных животных не анализировалась. Поэтому уровень экспрессии мРНК HSP70 исследовали в разных возрастных группах коз Джамунпари в жарких климатических условиях. Эксперимент проведен на 32 животных коз Джамунапари возрастных групп 3-месячного, 9-месячного, 12-месячного возраста и взрослых особей (2-3 года). Тотальную РНК выделяли из мононуклеарных клеток периферической крови. Физиологическая реакция, такая как ректальная температура (RT), частота дыхания (RR) и частота сердечных сокращений (HR), использовалась в качестве индикатора теплового стресса. Индекс температуры и влажности (THI) использовался в качестве индикатора тяжести экологического стресса. В течение экспериментального периода диапазон THI варьировал от 82,00 до 92,08. Уровень экспрессии м-РНК HSP70 в 9-месячном возрасте животных был повышен и значительно выше, чем в других возрастных группах. Было замечено, что уровень транскриптов HSP70 в РВМС был самым высоким в 9-месячной возрастной группе, а возрастное снижение экспрессии HSP70 наблюдалось во взрослом возрасте. На основании физиологической реакции контрастирующие фенотипы теплового стресса были признаны индивидуумами, чувствительными к тепловому стрессу (HSS) и толерантными к тепловому стрессу (HST), а экспрессия м-РНК HSP70 была проанализирована в разном возрасте в ответ на хронический тепловой стресс. Дифференциальная экспрессия мРНК у особей HSS в возрасте 3 и 9 месяцев показала самую высокую кратность экспрессии, чем у HST. Возраст и фенотип оказали значимое влияние (p <0,01) на значение точки пересечения (CP). Экспрессия гена м-РНК HSP70 в разных возрастных группах коррелировала с устойчивостью к тепловому стрессу, и это могло быть использовано селекционерами в качестве биомаркера для анализа реакции HSP in vivo у жвачных животных.

Термическая акклиматизация и термическая адаптация связаны с повышенным базальным уровнем белков теплового шока (HSP)1,2. СЧЛ активируются в ответ на различные факторы окружающей среды и другие стрессоры. Было замечено, что эпителий кожи выделяет белок теплового шока для мобилизации теплового шока в ответ на тепловой стресс. Экспрессия индуцибельного HSP70 увеличивается в несколько раз по мере приближения температуры кожи к верхнему пределу термонейтральной зоны жвачных животных. Путь регуляции теплового стресса защищает протеом всех клеток в ответ на повышенные температуры и окислительные повреждения3,4. На клеточном уровне тепло и другие метаболические стрессоры индуцируют HSP и увеличивают экспрессию генов за счет активации факторов транскрипции теплового шока (HSF)5,6,7. HSP взаимодействуют с другими клеточными белками во время стрессовых состояний и поддерживают клеточный гомеостаз8. Отдельные животные реагируют на физиологический стресс и стресс окружающей среды, активируя различные пути регуляции стресса, которые защищают основные биологические процессы, способствуя сворачиванию белков. HSP высвобождаются внутриклеточно и внеклеточно в индуцибельной форме в ответ на стресс. Клеточная толерантность к тепловому стрессу регулируется HSP, а HSP70 может быть индикатором стресса в клетках9. HSP отвечают за поддержание баланса между выживанием и эффективной иммунной системой организма для адаптации к стрессу10.

Способность противостоять тепловому стрессу является важным компонентом физической подготовки взрослых. Клетки выделяют белки теплового шока в ответ на метаболические или экологические стрессы8. Было замечено, что с возрастом наблюдалось снижение индуцированной нагреванием экспрессии м-РНК HSP 70 в первичных фибробластах крыс11. Аналогичным образом сообщалось о снижении индуцированной нагреванием экспрессии HSP70 в диплоидных фибробластах человека в зависимости от пассажа клеток (старения in vitro). Возрастная терморегуляция на физиологическом уровне наблюдалась как у человека, так и у экспериментальных животных12. Также было показано, что HSP регулирует толерантность к стрессу на тканевом уровне in vivo13. Поэтому настоящее исследование было проведено для анализа возрастной экспрессии м-РНК HSP70 в ответ на тепловой стресс у жвачных животных. Исследование проведено in vivo с целью наблюдения за механизмом терморегуляции у животных в возрасте до 1 года и взрослых особей в период теплового стресса. Экспрессию мРНК HSP 70 анализировали в фазе роста жвачных животных до зрелого возраста и у взрослых животных в ответ на тепловой стресс. Регуляция экспрессии HSP70 в отношении процесса старения in vivo у жвачных животных не проводилась. Дифференциальная экспрессия белка HSP70 до сих пор не проанализирована и не изучена у жвачных животных, поэтому в настоящем исследовании анализируется характер экспрессии белка теплового шока в разном возрасте в период теплового стресса.