基于LC/MS的卵巢静止奶牛卵巢皮质组织和卵泡液的代谢组学分析

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Tiramisu_smile
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背景与目的:近十年来,随着经济的快速发展以及国家对奶业的政策扶持,奶牛规模化养殖不断扩大。奶牛年单产稳步提升的同时,繁殖障碍性疾病发病率呈升高趋势,给牛场造成了严重经济损失。奶牛产后能量负平衡(NEB)所致的卵巢静止(IO)是卵巢功能暂时性紊乱的一种病理性乏情,不但影响奶牛产后卵巢机能恢复,妨碍正常的发情配种,而且会降低奶牛繁殖效率,现已成为制约规模化牛场健康发展的重要问题。鉴于有关NEB所致的奶牛产后IO的卵巢组织代谢组学研究尚无报道,因此本研究采用非靶向液相色谱/质谱联用(LC/MS)技术对产后IO奶牛的卵巢皮质组织和卵泡液进行代谢组学分析,阐明不同代谢物在奶牛IO发生后的变化及其作用,为今后深入探究奶牛产后IO发生的机制和防治策略奠定基础。方法:本研究在黑龙江省某集约化牛场随机选取具有相近的年龄、胎次、状况的泌乳奶牛为试验动物(n=100)。在分娩后14~21 d根据血清β-羟丁酸(BHBA)和血糖(GLU)的水平,被分为能量平衡(PEB)组和能量负平衡(NEB)组,每组各30头。在产后50~55d,进行发情鉴定,分为PEB正常发情组(A组)和NEB卵巢静止组(B组),每组选择6头牛进行屠宰,并采集血液、卵巢皮质组织及卵泡液。随后,对两组试验奶牛血清进行临床病理学分析,应用LC/MS技术对A和B两组奶牛卵巢皮质组织及卵泡液进行代谢谱分析,结合多元统计分析和生物信息学分析确定差异代谢物及其代谢途径,进而探讨差异代谢产物与卵巢静止的关系。结果:(1)通过试验奶牛血液临床病理学分析发现,与PEB组相比,NEB奶牛泌乳早期体况损失增大,发情率降低,输精次数增多和产犊间隔延长;与A组相比,B组奶牛血糖浓度降低,NEFA和BHBA的含量升高,表明NEB不仅造成奶牛繁殖性能下降,而且所引起的卵巢静止与脂肪动员增强和高酮血症有关。(2)通过LC/MS检测、多元统计学分析和单变量分析筛选出A组和B组间卵巢皮质组织的差异代谢物29种。与A组相比,B组奶牛卵巢皮质组织中亚油酰胺、油酸乙酯、组胺、磷脂酰胆碱等9种代谢物升高;13-羟基过氧化亚油酸、溶血磷脂酰乙醇胺、8,9-二羟基二十碳三烯酸、谷氨酸、L-脯氨酸、8-甲基壬酸、L-缬氨酸、ɑ-氧戊二酸等20种代谢物下降。它们主要参与的富集通路为D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢,磷酸戊糖途径,亚油酸代谢,组氨酸代谢等生物代谢过程。(3)通过LC/MS检测、多元统计分析和单变量分析筛选出A组和B组间卵泡液的差异代谢物45种。与A组相比,B组奶牛卵泡液中12-酮-白三烯B4、鞘磷脂、20-羧基花生四烯酸、磷脂酰胆碱、油酰胺、16-羟基棕榈酸酯、焦谷氨酸、葡萄糖酸内酯、黄嘌呤、胞嘧啶、尿酸等28种代谢物升高;丙内酯、11,12-二羟基二十碳三烯酸、L-缬氨酸、苯丙酮酸、L-赖氨酸、D-甘露糖、蔗糖等17种代谢物下降。它们主要参与的富集通路为花生四烯酸代谢、嘌呤代谢、苯丙氨酸代谢、甘油磷脂代谢、组氨酸代谢。(4)A组和B组试验奶牛卵巢皮质组织和卵泡液中共同的差异代谢物有磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱、花生四烯酸的代谢产物和谷氨酰胺,且变化一致,而其它差异代谢物不同。尽管二者之间差异代谢物的富集通路都涉及糖、氨基酸及脂质代谢,但是在卵巢皮质组织和卵泡液中存在明显的差异。同时,根据卵巢皮质组织和卵泡液的差异代谢物和主要富集通路,分别构建了差异代谢物的互作图,进而探究了差异代谢物与卵巢静止发生的关系。结论:本研究获得了奶牛产后IO的奶牛卵泡液和卵巢皮质组织的差异代谢物谱,构建了差异代谢物的互作图,明确了奶牛NEB所致的产后IO时机体糖类、脂类和氨基酸类的差异代谢物主要富集代谢通路及其相互关系,为今后进一步研究奶牛产后IO的发生机制和防治措施提供了方向。
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