热应力诱导的富集

摘要
热应激是乳制品生产的重大挑战，导致牛奶产量和质量大幅下降。尽管饲料摄入减少被认为是热应激导致产量下降的重要原因，但配对喂养研究的证据表明，单靠摄入量减少无法完全解释乳腺功能受损。因此，乳腺炎症已成为一种潜在的摄入无关机制。然而，将热应激与乳腺炎症联系起来的生物学途径，尤其是乳腺共生微生物群的作用，仍然定义不清。我们利用结合热应激和配对喂养荷斯坦奶牛的对照动物模型，整合了乳腺静脉蛋白质组学、时间解析乳脂宏基因组学和机理性体外验证，以研究热应激诱导的乳腺炎症。乳静脉血的蛋白质组学分析显示，热应激诱导了一种全局宿主蛋白质组转变，表现为代谢通路受损和感染及炎症相关特征的丰富，同时体细胞评分升高（P组< 0.1）。乳脂的宏基因组分析显示乳腺微生物多样性持续减少，群落组成发生适度但结构化的变化。时间序列聚类进一步揭示了协调微生物动力学的破坏，识别出热应激特异性微生物模块。在这些模块中，肺炎克雷伯作为一个关键分类单元在热应激下得以富集，其丰度与体细胞评分呈正相关。功能分析显示，热应激奶牛中一种与毒力相关的VI型分泌系统基因富集。体外共培养实验显示，活体和热杀死肺炎克雷伯直接诱导牛乳腺上皮细胞中的炎症性细胞因子表达和细胞凋亡。转录组谱分析进一步证明炎症和凋亡基因程序的协调激活，暗示与上皮损伤相关的细胞因子信号通路。本研究提供了证据，表明热应激可通过诱发乳腺共生微生物群失调，从而促进乳腺亚临床炎症，从而损害乳腺功能。通过将宿主炎症反应、微生物动态和上皮损伤联系起来，我们的发现凸显了微生物群介导的通路导致热应激相关乳汁产量损失，并为乳腺健康在环境压力下的调节提供了新的见解。