产后乏情奶牛血清特征性生物标示物的筛选及其生物学功能分析

Anestrus has been an attractive reproductive disorder that may cause the poor fertility of high-producing dairy cows after calving. Negative energy balance (NEB) is an important factor of anestrus in high-producing dairy cows during early lactation, but now its mechanism is unclear. Effect of NEB on metabolism and bio-function of dairy cows with anestrus is investigated during early lactation, which can establish the theoretical basis for revealing pathogenesis of anestrus. Comparative proteomics and metabonomics provide reliable methodologies for systemic research of the differential expression biomarkers from dairy cattle with anestrus during early lactation.In this project, our investigation will mainly focus on serum significant biomarkers including protains and metabolites in dairy cows with anestrus that will be isolated, identified and validated by technology of comparative proteomics and metabonomics.The characteristic changes and theirs interaction of serum differential biomarkers, main reproductive hormones and energy-regulated factors are determined in postpartum dairy cows with anestrus and estrus by techniques of biochemistry, immunology and the aboved omics methods.The bio-function and theirs interaction of the differential biomarkers are clarified. It will provide a theoretical basis for seeking a early monitoring methods and revealing molecular mechanism in anestrus dairy cows.

乏情已成为引起高产奶牛产后繁殖力低下的一个严重的问题。泌乳早期机体能量负平衡是高产奶牛产后乏情的一个重要的因素，但其致病的作用机制至今仍未完全明确。比较研究能量负平衡对奶牛产后乏情及体内代谢和功能的影响，可为阐明高产奶牛产后乏情发生机制奠定理论学基础。比较蛋白质组学技术和代谢组学技术为全面系统地研究奶牛产后乏情时机体差异表达的特征性生物标识物提供了方法学保障。本项目研究重点是运用比较蛋白质组学和代谢组学方法对产后乏情奶牛血清中特征性生物标示物（蛋白质和代谢物）进行分离、鉴定与验证；并应用生物化学、免疫学和组学等技术检测不同能量平衡状况时乏情和发情奶牛之间血清中主要能量代谢调节因子，主要生殖激素及特征性生物标示物的变化特征，明确彼此之间的关系，阐明特征性生物标示物的生物学功能及其相互作用关系，为寻求奶牛产后乏情早期监测技术和探讨奶牛产后乏情发生的分子机制奠定理论基础。

随着奶牛集约化管理的改善，奶牛单产不断提高，繁殖力低下成为了世界奶牛养殖业的严重问题。众所周知，产后乏情是高产奶牛繁殖力低下的主要病因。能量负平衡是导致奶牛产后乏情的主要诱因，但其致病机制仍未完全明确。为此，本项目开展了产后乏情奶牛血液特征生物标识物的筛选及其生物学功能分析，为深入揭示高产奶牛产后乏情发生机制奠定基础。.本项目在规模化牛场开展了奶牛产后能量负平衡、乏情的流行病学调查，运用代谢组学和蛋白质组学的技术，结合Western-blot 和ELISA，筛选和验证了能量负平衡乏情奶牛和能量正平衡发情奶牛之间差异代谢物和蛋白质，经生物信息学分析确立了差异代谢物和蛋白质在奶牛产后乏情中的作用，获得重要结果如下：.（1）通过泌乳早期奶牛产后能量平衡、发情的调查发现，能量负平衡通过改变生殖激素正常的分泌模式导致奶牛产后乏情，能量负平衡所致的卵巢静止是奶牛产后乏情的主要病因。.（2）通过卵巢静止奶牛和健康发情奶牛间代谢组学分析(1H-NMR、GC/MS、LC/MS)，结合多元统计分析，分别得到22种、17种和20种差异代谢物；经生物信息学分析，构建了奶牛卵巢静止发生的代谢互作网络，明确了其代谢紊乱通路(糖类、氨基酸、脂类、胆碱，及烟酸代谢等)。.（3）通过卵巢静止奶牛和健康发情奶牛之间蛋白质组学分析（2D-DIGE/ MALDI-TOF-MS、iTRAQ/LC-MS/MS），分别获得12种和14种差异表达蛋白，其中验证的11种差异表达蛋白与蛋白质组学结果一致；经生物信息学分析，明确了奶牛卵巢静止发生中主要的代谢通路(糖类、氨基酸和脂类)；经统计分析和ROC分析，确定了AMBP在奶牛卵巢静止发生的风险预警作用。.（4）通过组学和生物信息学的分析，整合奶牛产后乏情的主要参与卵巢静止发生的信号通路发现，糖酵解是影响卵泡发育的主要代谢通路，在颗粒细胞中糖酵解主要在卵泡早期发挥作用，差异代谢物/蛋白质在糖酵解及上下游代谢通路中表达异常是奶牛产后卵巢静止发生的潜在机制。