奶牛不同乳腺健康状态下乳清蛋白的差异性表达研究

摘要

本试验旨在通过研究奶牛不同乳腺健康状态下乳清蛋白差异性表达,探究奶牛乳腺健康状况对乳清蛋白的影响以及病原微生物蛋白诱发炎症的分子机制,为诊断奶牛乳腺健康程度以及早期炎症的发生提供潜在生物标记物.选择102头荷斯坦奶牛[胎次2～3胎、泌乳天数(152±27)d、产奶量(27±3)kg/d]进行牛奶样本采集,根据乳体细胞数(SCC)及细菌学鉴定结果将牛奶样本分为6组,分别为细菌培养阳性组(传染型、环境型和机会型)和细菌培养阴性组[培养阴性-低SCC组(SCC<100000个/mL)、培养阴性-中等SCC组(SCC为100000～400000个/mL)和培养阴性-高SCC组(SCC>400000个/mL)].采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)与非标记定量蛋白质组学等技术对6组乳清样本中的蛋白质功能及表达水平进行鉴定.结果表明:1)奶牛健康乳腺与炎症乳腺之间的差异主要是由蛋白质的表达水平造成的.2)试验总共鉴定出272种蛋白质,其中有58种蛋白质显示出显著调节变化.与细菌培养阴性乳清样本相比,细菌培养阳性乳清样本中有20种蛋白质表达显著上调(P<0.05),其中导管素-4(CATHL4)、导管素-3(CATHL3)、导管素-2(CATHL2)、α-球蛋白抑制因子H4(ITIH4)、丝氨酸蛋白酶抑制剂A3-1(SERPINA3-1)、前列腺素H-2 D异构酶(PTGDS)、血清淀粉样蛋白A3(SAA3)和免疫球蛋白κv3-20(IGKV3-20)在培养阳性乳清样本中的表达量超过培养阴性乳清样本的约8倍,且上调蛋白质的功能多数与特异性免疫反应有关.显著或极显著下调的蛋白质有38种(P<0.05或P<0.01),其中血小板糖蛋白4(CD36)、补体蛋白CD59(CD59)、κ酪蛋白(CSN3)、嗜乳脂蛋白亚家族1成员A1(BTN1A1)、ATP结合盒转运蛋白G2(ABCG2)、围脂滴蛋白2(PLIN2)、包膜糖蛋白2(GP2)、聚泛素-C(UBC)和异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)呈现极显著下调(P<0.01),BTN1A1与脂质合成和分泌有关,PLIN2和GP2与转运有关,ABCG2具有酶活性,CD59与免疫系统有关.3)在细菌培养阳性乳清样本中鉴定到21种菌体蛋白,这些菌体蛋白的存在既验证了细菌培养鉴定结果,又从菌体蛋白特性和功能角度阐明了病原微生物诱发炎症的分子机制.综上所述,通过对奶牛不同乳腺炎症状态下乳蛋白差异表达研究,根据不同炎症类型奶样中乳蛋白质及菌体蛋白的表达变化及功能揭示了不同乳腺健康状态下乳腺内的生物学现象,此外为诊断乳腺健康特别是早期乳腺炎症的发生提供潜在生物标记物.