长期在体外暴露于含有脂多糖（lipopolysaccharide）的条件下，会对印度水牛（Bos indicus）和欧洲牛（Bos taurus）单核细胞衍生的巨噬细胞的生理反应产生差异性影响

《Veterinary Immunology and Immunopathology》：Chronic in vitro heat with lipopolysaccharide stress differentially alters physiological response of Bos indicus and Bos taurus monocyte-derived macrophages

热应激和脂多糖共同刺激下牛种巨噬细胞免疫应答及转录特征差异研究，发现印度瘤牛（Bos indicus）单核巨噬细胞在持续热应激（37℃或40℃）及脂多糖（1.0 μg/mL）刺激下表现出更高的细胞存活率、氧化应激能力、吞噬功能及自噬水平，其热休克、细胞信号传导及炎症相关基因转录变异率显著低于荷斯坦-弗里生杂交牛（Bos taurus）。分隔符：

　　本研究聚焦于两种不同气候适应性进化背景下的牛种——Bos taurus（欧洲牛）和Bos indicus（印度牛）的单核细胞来源巨噬细胞在慢性热应激和脂多糖（LPS）刺激下的功能响应差异。这两种牛在印度乃至全球的农业体系中扮演着重要角色，其免疫系统的适应性差异可能直接影响其在高温环境下的健康与生产性能。研究旨在通过in vitro实验揭示热应激与LPS刺激对这两种牛种单核细胞来源巨噬细胞的影响，从而为理解它们在应对环境压力时的免疫机制提供新的视角。

在自然界中，牛作为重要的农业动物，其生存环境常常受到气候变化的影响。高温不仅会增加其维持能量的需求，还可能对其免疫系统造成压力。研究表明，热应激会导致自由基浓度的变化，进而引发线粒体和细胞层面的氧化损伤。此外，热应激还会影响血液循环系统，使得动物体内器官发生缺氧，进而促进活性氧（ROS）的产生，这可能进一步破坏肠道屏障，导致内毒素的跨肠壁转移，从而激活先天免疫系统。这种由内毒素引发的免疫反应在高温条件下尤为明显，可能会引发炎症反应，对牛的健康产生负面影响。

然而，值得注意的是，热应激对免疫系统的具体影响可能因牛种的不同而有所差异。例如，Bos indicus（印度牛）通常表现出更强的耐热性，这可能与其遗传背景和生理适应性有关。早期研究发现，高温环境可能有助于增强某些免疫细胞的清除能力，并促进细胞因子的合成。这表明，热应激在某些情况下可能对免疫系统具有积极的作用。然而，随后的研究则揭示了热应激可能通过影响热休克蛋白70（HSP70）的表达，进而改变巨噬细胞的信号传导路径，影响其免疫功能。HSP70的表达在高温条件下被显著上调，这可能是一种细胞自我保护机制，但同时也可能影响巨噬细胞对病原体的反应能力。

此外，HSP70在热应激条件下不仅可能在细胞内发挥作用，还可能被释放到细胞外，作为一种损伤相关分子模式（DAMP），刺激巨噬细胞和树突状细胞的活化。这一发现进一步说明了热应激与免疫系统之间的复杂关系。在某些情况下，热应激可能通过促进HSP70的表达和释放，增强免疫细胞的应激反应能力。而在另一些情况下，热应激可能导致免疫细胞功能的抑制，例如通过增加皮质醇的分泌，从而降低免疫细胞的活性。

从全球范围来看，Bos taurus和Bos indicus是两大主要的牛种分类。这两种牛在进化过程中经历了不同的环境选择，因此它们在生理和免疫适应性方面存在显著差异。例如，Bos indicus通常具有更强的耐热能力，这可能与其遗传特征和表型特征有关。印度作为全球最大的牛资源国之一，拥有丰富的本土牛种资源，包括用于耕作的康加亚姆牛（Kangayam cattle）和用于乳制品生产的杰里赛牛（Jersey crossbred cattle）。然而，随着农业现代化的发展，本土牛种逐渐被引进的外来品种所取代，这一趋势在印度尤为明显。根据最近的统计数据，印度的外来品种和杂交牛种占全国牛群总数的约26.9%，而本土牛种则有所下降。这一变化不仅影响了牛群的遗传多样性，也可能对牛的免疫适应性产生深远影响。

康加亚姆牛是印度南部重要的役用牛种，以其强大的力量输出（每对牛耕作约0.8马力）、良好的适应性和抗病能力而闻名。近年来的研究表明，康加亚姆牛在遗传上与外来品种存在显著差异，其基因组具有较低的遗传混合度。这可能意味着康加亚姆牛在面对环境压力时，具有独特的遗传机制来维持其免疫功能和生理稳定性。相比之下，杰里赛牛虽然在产奶性能上表现出色，但其在热应激条件下的适应能力可能不如康加亚姆牛。这一差异可能与它们的遗传背景、表型特征以及免疫系统的调节机制有关。

本研究采用康加亚姆牛和杰里赛牛作为实验模型，探讨它们在慢性热应激和LPS刺激下的单核细胞来源巨噬细胞的功能响应差异。实验中，两种牛的单核细胞来源巨噬细胞分别在37°C和40°C条件下，被LPS刺激24小时和48小时。通过细胞活力检测、凋亡率分析和线粒体活性评估，研究发现康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在40°C条件下表现出更高的细胞活力、更低的凋亡率以及更强的线粒体活性。这表明在高温环境下，康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞可能具有更强的生存能力和功能活性。相比之下，杰里赛牛的单核细胞来源巨噬细胞在相同条件下则表现出较差的适应性。

进一步的研究还揭示了康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在热应激和LPS刺激下的氧化应激反应和吞噬功能得到了显著增强。氧化应激反应是细胞应对外界压力的一种重要机制，而吞噬功能则是巨噬细胞清除病原体和细胞碎片的关键能力。这些结果表明，康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在高温环境下可能具有更强的防御能力。此外，研究还发现康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在热应激和LPS刺激下的自噬反应也得到了增强。自噬是一种细胞自我更新和清除受损细胞器的过程，对于维持细胞稳态和应对外界压力具有重要意义。这些发现进一步支持了康加亚姆牛在高温环境下具有更强的免疫-热应激适应能力的观点。

从基因表达的角度来看，康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在热应激和LPS刺激下表现出更稳定的基因转录模式，尤其是在与热休克、细胞信号传导和炎症因子相关的基因表达方面。这一发现可能意味着康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在面对外界压力时，能够更有效地调节其基因表达，从而维持其免疫功能的稳定性。相比之下，杰里赛牛的单核细胞来源巨噬细胞则表现出更大的基因表达波动，这可能与其较低的热应激适应能力有关。

本研究的发现不仅有助于理解不同牛种在热应激条件下的免疫适应性差异，还可能为提高牛群在高温环境下的健康和生产性能提供新的思路。例如，通过了解康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在高温下的适应机制，可以探索如何通过遗传改良或饲养管理手段，提高其他牛种的热应激适应能力。此外，这些发现还可能对畜牧业中的疾病防控和健康管理策略产生影响。在高温环境下，牛群更容易受到感染，而康加亚姆牛可能由于其更强的免疫适应能力，表现出更低的感染风险。

在实际应用中，这些研究成果可能对畜牧业的可持续发展具有重要意义。随着全球气候变暖，热应激已成为影响畜牧业生产的重要因素。通过了解不同牛种在热应激条件下的免疫响应差异，可以为畜牧业提供更科学的饲养和管理建议。例如，针对不同牛种的热应激适应能力，制定相应的饲养策略，以最大限度地减少热应激对牛群健康和生产性能的影响。此外，这些研究结果还可能为生物技术领域提供新的研究方向，例如通过基因编辑技术提高牛种的热应激适应能力，从而增强其在极端环境下的生存能力。

综上所述，本研究通过in vitro实验揭示了康加亚姆牛和杰里赛牛在慢性热应激和LPS刺激下的单核细胞来源巨噬细胞的功能响应差异。康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞在高温环境下表现出更强的细胞活力、更低的凋亡率、更高的线粒体活性以及更稳定的基因表达模式。这些发现表明，康加亚姆牛的单核细胞来源巨噬细胞可能具有更强的免疫-热应激适应能力，从而在高温环境中保持更高的功能活性和稳定性。这些结果不仅有助于理解牛种在热应激条件下的免疫机制，还可能为畜牧业的可持续发展和健康管理提供新的科学依据。