基于多组学分析的西门塔尔牛热应激对生殖内分泌、阴道微生物群及宿主代谢的影响研究

《BMC Veterinary Research》：Multi-omics analysis links heat stress-associated vaginal microbial alterations with serotonin metabolism and reproductive endocrine changes in Simmental cattle

　　

摘要

本研究基于温度湿度指数（THI）和生理参数，对不同生理阶段的西门塔尔牛进行热应激评估，并整合血清生化检测、16S rRNA基因测序、宏基因组测序及基于LC–MS/MS的非靶向代谢组学，以刻画热应激相关的生产性能、免疫和氧化应激指标、生殖激素、阴道微生物群以及阴道和血清代谢物的变化，并利用Spearman相关分析整合微生物、代谢及血清变量。此外，还利用小鼠模型进一步评估了一种关键差异丰度细菌类群的生物学效应。结果显示，热应激与反刍时间减少、活动量降低和产奶量下降相关，同时伴有免疫和氧化应激指标的改变以及血清LH、FSH、PRL、P4和GnRH水平的降低。阴道微生物群分析表明，热应激牛与非热应激牛之间存在若干α多样性指数的差异以及特定细菌类群丰度的变化，但整体微生物群落结构的区分度有限。阴道和血清代谢组学分析显示，热应激与非热应激条件下的代谢谱存在显著差异，热应激牛的血清5-HT水平升高。多组学相关分析进一步表明，丁香假单胞菌（P. syringae）的丰度与GnRH、P4、PRL和LH水平呈负相关，与血清5-HT水平呈正相关，揭示了阴道微生物变化、5-HT代谢与生殖激素改变之间的关联。小鼠腹腔注射P. syringae后，血清5-HT和MT水平升高，而FSH和GnRH水平降低，LH水平无显著变化。综上所述，本研究结果表明，西门塔尔牛的热应激伴随着生产性能、生殖内分泌谱、阴道微生物群和宿主代谢的协同改变。本研究为理解西门塔尔牛热应激相关的生殖内分泌变化提供了新的视角。