利用单细胞RNA测序解析反刍动物菌群失调引发的乳腺炎中的乳腺细胞分布特征

《npj Biofilms and Microbiomes》：Dissection of mammary cell landscape in ruminal dysbiosis-induced mastitis by single-cell RNA sequencing

摘要

越来越多的证据表明，胃肠道菌群失衡会诱发乳腺炎，然而，导致反刍动物菌群失衡性乳腺炎发病的局部细胞变化仍不清楚。在本研究中，我们对患有菌群失衡性乳腺炎的山羊的乳腺单细胞转录组进行了分析，同时还对瘤胃液和血清进行了瘤胃宏基因组学以及非靶向代谢组学分析。研究结果表明，LumSec中的泌乳功能受损及屏障完整性下降与菌群失衡性乳腺炎有关。炎症性巨噬细胞、树突状细胞、γδT细胞和CD4⁺ T_H细胞数量增加，而T_ex/T_reg细胞和B细胞数量则减少，这些因素都与菌群失衡性乳腺炎相关。成纤维细胞的细胞外基质相关基因表达升高，而淋巴内皮细胞和血管结构则表现出炎症相关基因表达增加。在菌群失衡性乳腺炎期间，血管内皮的紧密连接完整性以及阿佩林信号通路也会受到损害。值得注意的是，宏基因组学分析显示，菌群失衡性乳腺炎与瘤胃微生物多样性降低以及微生物群落组成改变有关。在菌群失衡性乳腺炎期间，包括微生物色氨酸代谢、次级胆汁酸生物合成以及维生素代谢在内的关键代谢途径均显著减弱。此外，由色氨酸引发的AHR信号通路，以及主要在血管内皮细胞和巨噬细胞中表达的次级胆汁酸受体GPBAR1，在菌群失衡性乳腺炎期间也有所减少。总体而言，我们的研究为菌群失衡性乳腺炎中的乳腺细胞特征提供了全面的图谱，有助于深入理解乳腺炎的发病机制。