酮病是围产期奶牛常见的一种营养代谢病。当奶牛进入泌乳阶段早期,奶牛泌乳量迅速增加,同时也是奶牛酮病患病率最高时期,该时期特点是能量摄入低于机体需求量,导致奶牛负能量平衡(NEB)。NEB持续时间增加和奶牛泌乳量强度升高会进一步加剧能量负平衡。机体为了维持能量平衡以满足能量需求,奶牛脂肪组织开始进行脂肪动员,弥补摄入能量和输出之间的差距,导致血浆中NEFA浓度升高,这一过程中会出现脂肪组织代谢功能紊乱。近年来,部分研究报道了关于脂肪组织功能代谢紊乱与脂肪组织缺氧之间的联系。组织细胞的缺氧反应主要是由缺氧诱导因子(HIF)介导,它是由两个二聚亚基构成,分别是对氧浓度最为敏感的α亚基和在各个组织均广泛存在的β亚基。在正常条件下,HIF-1中的α亚基会被脯氨酸羟化酶(PHDs)羟基化,这使得泛素连接酶(VHL)抑制HIF-1α活性,然后通过蛋白酶体途径进行蛋白水解。在缺氧条件下,羟基化这一步骤受到抑制,导致HIF-1a的稳定存在并表达增加。根据先前有关报道发现,酮病奶牛脂肪组织中HIF-1α信号通路高表达,而HIF-1α会参与调节脂肪酶和血管内皮因子(VEGF)的表达,这在脂肪代谢调节中具有重要作用。因此我们提出HIF-1α对酮病奶牛脂肪组织代谢功能作用的科学性假设,深入探讨HIF-1α对酮病奶牛脂肪组织脂代谢、缺氧及胰岛素信号通路调节机制和影响,为奶牛酮病研究提供新方向与新路径。本研究中,分别进行了体内试验和体外试验,从两个方面探究HIF-1α对酮病奶牛脂肪组织中的低氧及脂解作用的影响。通过血液酮体检测分别中选择健康奶牛和临床酮病各12头荷斯坦奶牛的脂肪组织样本,对脂肪组织样本中缺氧相关蛋白、脂肪酶以及胰岛素信号蛋白进行Western Blotting检测。体外试验中,采集并分离培养原代牛脂肪细胞。分别使用200μmol/L氯化钴(CoCl_2)诱导牛脂肪细胞低氧,对牛脂肪细胞进行转染过表达HIF-1α处理以及对细胞添加HIF-1α抑制剂共分为7组。处理后收集体外培养牛脂肪细胞,应用Western Blotting检测缺氧相关因子(HIF-1α、GLUT4、FLT-1、PHD2和VEGF)、脂代谢关键酶(ATGL、PLIN1、PKA、p-HSL和HSL)以及胰岛素信号通路关键分子(Akt、p-Akt和PI3K)进行检测。体内试验结果显示:与健康奶牛脂肪组织相比,酮病奶牛脂肪组织中缺氧相关蛋白HIF-1α(P<0.01)、GLUT4(P<0.05)、FLT-1(P<0.01)、PHD2(P<0.01)和VEGF(P<0.01)蛋白表达水平显著升高。与对照组相比,酮病奶牛脂解关键酶p-HSL/HSL(P<0.05),ATGL(P<0.01)、PLIN1(P<0.01)和PKA(P<0.01)蛋白表达升高。酮病脂肪中胰岛素信号p-Akt/Akt(P<0.01)和PI3K(P<0.01)蛋白表达显著升高。体外试验结果显示PS-341:CoCl_2处理组牛原代脂肪细胞中低氧相关分子hepatic tumorHIF-1α(P<0.01)、GLUT4(P<0.01)、PHD2(P<0.01)、VEGF(P<0.05)和FLT-1(P<0.05)的蛋白表达水平显著升高,上述结果与体内试验结果一致,成功构建奶牛脂肪细胞低氧模型。为了探讨HIF-1α对CoCl_2诱导的低氧的影响,我们检测IDN-6556了HIF-1α过表达及干扰后低氧相关蛋白的表达情况,结果显示,过表达HIF-1α(Ad-HIF1α)进一步加剧了CoCl_2诱导的脂肪细胞低氧,而干扰HIF-1α(Si-HIF1α)缓解了CoCl_2诱导的脂肪细胞低氧。在脂肪细胞转染HIF-1α过表达腺病毒后,或添加HIF-1α抑制剂,结果显示,与对照组相比过表达HIF-1α(Ad-HIF1α)进一步加剧了脂肪细胞脂解,并增强了胰岛素信号通路关键分子的表达,而干扰HIF-1α(Si-HIF1α)抑制脂肪细胞脂解和胰岛素信号通路关键分子的表达。综上所述,酮病奶牛脂肪组织中HIF-1α高表达使牛脂肪组织脂解效果增强。在缺氧条件下,牛脂肪细胞中HIF-1α表达升高上调了胰岛素信号通路,并且抑制HIF-1α下调了胰岛素信号通路和脂解强度。这表明HIF-1α对酮病奶牛脂肪组织维持氧平衡及脂代谢稳态调节起到重要作用。