





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (6): 1333-1347.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.06.014
格日其木格1(
), 普布占堆2, 徐青1(
), 侯玲玲1(
)
收稿日期:2025-10-17
接受日期:2025-12-18
出版日期:2026-03-16
发布日期:2026-03-24
通信作者:
联系方式:
格日其木格,E-mail:2975747682@qq.com。
基金资助:
GERIQIMUGE1(
), PUBUZHANDUI2, XU Qing1(
), HOU LingLing1(
)
Received:2025-10-17
Accepted:2025-12-18
Published:2026-03-16
Online:2026-03-24
摘要:
【背景】低氧是一种独特的环境应激,广泛地影响着呼吸、循环、泌尿、消化等多个系统的生理功能,在个体、组织器官以及细胞水平产生不同程度的影响,严重时引起机体组织器官损伤和疾病,在细胞水平涉及形态结构、代谢、增殖、自噬及凋亡等多个方面。肾脏是泌尿系统的重要组成部分,对于维持体内平衡、调节水电解质和酸碱平衡以及消除代谢废物至关重要,属于低氧敏感组织。目前,低氧对牛肾脏细胞的影响及其分子机制尚不明确。【目的】以牛肾细胞系(madin-darby bovine kidney,MDBK)为细胞模型,探讨不同低氧浓度(11% O2、5% O2和1% O2)和不同低氧处理时间(24、48和72 h)对牛肾细胞的增殖能力、超微结构、线粒体功能及低氧应激能力的影响,为进一步探究牛肾脏低氧适应机制提供了试验依据,也为深入理解低氧条件下细胞的生存策略和线粒体自噬的调控机制提供基础。【方法】在体内,不同细胞和细胞器感受到的氧分压不同,在常氧下,氧分压为159.22 mmHg(20.95%),动脉氧分压为100 mmHg(13%),静脉氧分压(PaO2)为40 mmHg(5.2%),线粒体氧分压为4—20 mmHg(0.52%—2.60%),鉴于此,本研究选择11% O2、5% O2和1% O2浓度作为低氧处理条件。将牛肾细胞系MDBK接种于含10%胎牛血清的DMEM完全培养基中,在37 ℃、5% CO2条件下培养至对数生长期,随后转移至三气培养箱,分别在11% O2、5% O2和1% O2浓度下培养24、48和72 h,通过MTT法检测低氧对牛肾细胞增殖能力的影响,通过透射扫描电子显微镜观察低氧条件下MDBK细胞超微结构的变化,通过JC-1荧光探针法检测线粒体膜电位,通过DCFH-DA荧光探针法检测活性氧的产生,通过实时荧光定量PCR和Western Blot检测低氧相关基因以及自噬相关基因的表达情况。【结果】随着氧气浓度的下降和处理时间的延长,细胞增殖能力受到显著抑制,且氧气浓度越低处理时间越长抑制越显著;低氧导致线粒体结构损伤和功能障碍,表现为线粒体肿胀、嵴排列紊乱甚至消失,且线粒体数量也显著减少,部分线粒体发生固缩,出现线粒体被膜性结构包绕及线粒体自噬的现象,同时线粒体膜电位显著降低;细胞内活性氧水平显著升高;低氧相关基因EPAS1和PPARα的表达显著升高,线粒体自噬相关基因PINK1、PRKN、BNIP3和BNIP3L(NIX)的表达水平显著上调。【结论】5%和1%氧气浓度处理显著抑制牛肾细胞的增殖活力,并导致线粒体结构损伤和功能障碍,线粒体膜电位下降,活性氧产生增加。在应答低氧胁迫过程中,牛肾细胞通过激活线粒体自噬以清除功能失调的线粒体,从而减轻氧化应激,以维持细胞内环境的稳定。
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表4
qRT-PCR引物"
| 基因 Gene | 引物序列 Primer sequences (5'→3') | 产物大小 Product size (bp) | 退火温度 Annealing temperature ( ℃) |
|---|---|---|---|
| EPAS1 | F:AAGACATGTCCACAGAGCGG R:TGTCGTCGCAGTAGGTGAAC | 300 | 57.60 57.40 |
| PPARα | F:GCGGCCCCAGGTGGT R:GATGCTGGATGACTCCTCGG | 237 | 63.60 58.20 |
| LC3B | F:CCGACTTATCCGAGAGCAGC R:TGAGCTGTAAGCGCCTTCTT | 277 | 59.69 60.55 |
| BNIP3 | F:GAAGAACAGCTCCCAGTCCGA R:CCGACTGGACCAATCCCAA | 103 | 61.77 59.32 |
| NIX | F:ACTTAGAACAGCCGCCG R:CCACCCAGGAACTGTTGAGG | 97 | 55.40 58.70 |
| PINK1 | F:TGTGGAACATCTCGGCAGG R:GGACCTCCCTTGGGTCTTCT | 133 | 59.70 60.55 |
| PRKN | F:CAGTGGCCATGATAGAACCTGA R:CAGAATCGACCTCCACTGGG | 187 | 59.83 59.82 |
| MFN1 | F:AGACAGTTAATCAGCTGGCCC R:ATCTGTGCCCGGACTGTCTA | 140 | 52.38 55.00 |
| 18sRNA | F:GTAACCCGTTGAACCCCATT R:CCATCCAATCGGTAGTAGCG | 152 | 58.09 57.93 |
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