基于蛋白质组学和血液流变学研究奶牛蹄叶炎的发病机制

Laminitis is a common frequently-occurring disease in dairy cows, which influences severely the production performance and welfare, and causes huge economic losses, but the pathogenesis is not clear. Plasma proteome and hemorheology changes which take place after laminitis in the body are not described in the previous reports. Through proteomic technology, differential expression of plasma proteome was preliminarily studied to screen the differential proteins of laminitis in dairy cows. The aim of the study to compare the hemorheology and proteome changes between the healthy and laminitis cows in different stage based on cross-disciplinary strategy of proteomics, hemorheology and bioinformatics strategies. The results will screen the potential biomarker for early diagnose and drug target, and reveal the relationship of the changes, which provide an important scientific proof for further clarifying laminitis in dairy cows.

蹄叶炎是常见的奶牛多发病，严重影响了奶牛生产性能发挥和动物福利，给奶业造成了巨大的经济损失。但是，蹄叶炎的发病机制尚不明确，奶牛蹄叶炎发生发展过程中，血液流变学性质和血浆蛋白质组表达发生了怎样的变化？目前在国内外尚未见到报道。本项目在前期初步研究奶牛蹄叶炎发生后血浆蛋白组差异表达的基础上，采用比较蛋白质组学、血液流变学、生物信息学和病理学等多学科交叉策略，通过比较健康奶牛和急性蹄叶炎奶牛不同发展时期的血液流变学、血浆蛋白组学和生理生化指标变化，筛选疾病发生发展过程中生物标志物，揭示其与蹄叶炎发生发展的内在联系，筛选早期诊断或监测指标和潜在的药物靶标，为进一步阐明蹄叶炎发生发展的分子机制提供科学依据。

蹄病是危害奶牛养殖的三大疾病之一，蹄叶炎是奶牛较为常见的一种蹄病，蹄叶炎会造成奶牛生产性能下降，严重影响了动物福利，给奶牛养殖业带来了巨大的经济损失。因此，开展对奶牛蹄叶炎的研究，为防治该病发生和提高奶牛生产性能，具有重要的实用价值和现实意义。本实验共收集了32头急性蹄叶炎患病奶牛和20头健康奶牛，采集患病牛不同发展阶段的血液样品，通过组织胺和内毒素检测，发现急性蹄叶炎患病奶牛血浆中内毒素和组胺含量显著高于健康牛；发现急性蹄叶炎奶牛在发病31天时血浆TC显著升高，而HDL-C显著降低（P<0.05），说明蹄叶炎奶牛体内脂质代谢发生紊乱；发现急性蹄叶炎患病奶牛的抗氧化能力显著低于健康组奶牛（P<0.05）；发现奶牛患蹄叶炎后，血浆粘度明显升高，引起全血粘度的升高，在发病第1天时，患病奶牛红细胞聚集指数显著升高，而红细胞变形指数显著降低（P<0.05），随着病程的进展，红细胞的聚集指数、变形指数和松弛指数方面，患病牛与健康组奶牛相比差异不显著（P>0.05）。基于iTRAQ技术的比较蛋白组学研究表明，差异蛋白主要涉及脂质代谢、炎症反应、免疫反应和血液凝集等生物学功能。. 通过对急性蹄叶炎奶牛血液生理生化指标、血液流变学和蛋白质组学三个方面的研究，综合分析后认为：奶牛急性蹄叶炎发生时，脂质代谢发生紊乱，免疫机能降低，氧化应激失衡，血液粘度增加，机体处于高血凝、高血粘状态，造成蹄部微循环障碍，这些因素相互作用伴随着急性蹄叶炎的发展过程。本研究结果为该病的临床早期诊断和群体监测提供了新的思路，为深入理解奶牛蹄叶炎的发生发展机制提供了科学依据。