1- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
چکیده: (418 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: ورم پستان گاوی در سطح جهانی یکی از مهم ترین بیماریها در گله های شیری است که هم در دوره خشکی و هم در دوره شیر دهی دام را درگیر می کند و خسارات اقتصادی زیادی را به دنبال دارد. این بیماری پر هزینه ترین بیماری در گاو های شیری در سطح جهان محسوب می شود. با توجه به اهمیت اقتصادی این موضوع، تلاش های متعددی بر توسعه روش های عملی و مؤثر برای پیشگیری از ورم پستان متمرکز شده اند. همچنین در ورم پستان گاوی ناشی از عوامل عفونی، باکتری ها می توانند از طریق شیر و سایر محصولات لبنی به انسان منتقل شوند، که این یک مسئله حیاتی برای سلامتی انسان است. رویکرد های سنتی از جمله تشخیص و درمان ورم پستان و بهبود شرایط بهداشتی در کنترل این بیماری به نتایج مطلوبی دست نیافته اند. در نتیجه، اولویت های تحقیقاتی فعلی بر توسعه ابزار هایی برای تشخیص سریع و دقیق ورم پستان، همراه با استراتژی هایی برای افزایش سلامت پستان در گاو ها تأکید دارند. این پیشرفت ها برای اطمینان از تولید بالای شیر، که از عوامل تعیین کننده سود آوری در گاو داری شیری هستند، ضروری بهنظر می رسند. شایع ترین علت، باکتری ها هستند که به دو دسته مسری و محیطی طبقه بندی می شوند. استافیلوکوکوس اورئوس، استرپتوکوک آگالاکتیه، استرپتوکوک اوبریس، اشریشیا کلی و کلبسیلا پنومونیه شایع ترین پاتوژن های مرتبط با ورم پستان هستند. مقاومت به ورم پستان یک صفت پیچیده است که تحت تأثیر ژن های متعدد قرار دارد. با توجه به افزایش مقاومت ضد میکروبی، توسعه درمان های جایگزین برای ورم پستان گاوی ضروری است. پیشرفت های فناوری های توالی یابی نسل بعدی، فرصتی را برای روشن شدن مکانیسم های ژنتیکی زمینه ساز ورم پستان فراهم می کند. هدف از این مطالعه، بررسی رویکرد سیستم های مبتنی بر شبکه و شناسایی ژن های هاب به منظور کشف بینش عمیقتر کنترل ژنتیکی این بیماری است.
مواد و روش ها: نمونه ها برای تجزیه و تحلیل بیان ژن شامل شش تکرار بیولوژیکی از شیر گاو های سالم و شش تکرار شیر مربوط به گاو های مبتلا به ورم پستان در جمعیت هلشتاین آلمانی بودند که از مجموعه داده GSE93082 در پایگاه داده GEO استفاده شد. برای کنترل کیفی توالی و تجزیه بیان ژن ها از نرمافزار GEO2R استفاده شد. از دو معیار (|log2 fold-change (FC)| > 2) و adj p-value <0.05 برای شناسایی بیان متفاوت ژن ها استفاده شد. برای شناسایی هستی شناسی ژن و مسیر ها از ابزار DAVIDاستفاده شد. هستی شناسی ژن (GO) یک چارچوب استاندارد برای طبقه بندی عملکرد های ژن در سطح جهانی ارائه می دهد. در این مطالعه، از GO برای درک نقش ها و عملکرد ژن ها استفاده شد. ژن ها بر اساس هستی شناسی به سه دسته تقسیم بندی می شوند: BP (Biological Processes)، MF (Molecular Functions) و CC (Cellular Components). این اجزا بهترتیب شامل فرآیند های بیولوژیکی، عملکرد های مولکولی و سلولی هستند. در نهایت، برای شناسایی ژن های هاب از افزونه CytoHubba نرم افزار Cytoscape با روش DEGREE استفاده شد.
یافته ها: در مجموع، 707 ژن بیان متفاوت داشتند که تعداد 271 ژن با بیان پایین و 436 ژن با بیان بالا در مقایسه نمونه های سالم و مبتلا شناسایی شدند که ارتباط نزدیکی با ورم پستان داشتند. از این میان، تعداد 10 ژن شامل IL1B،TLR4 ، STAT1، STAT3، ICAM1، TLR2، CD44، MYD88 و PTGS2 بر مبنای روش DEGREE بهعنوان ژن های هاب شناخته شدند. تجزیه و تحلیل ژن های شناسایی شده 99 مسیر مرتبط با ورم پستان را نشان داد که در نمودار 20 مسیری که P-Value < 0.05 داشتند مشخص شدند. بررسی مسیر های شناسایی شده معنی دار نشان داد که مسیر سیگنالینگ TNF (TNF signaling pathway) در پاسخ به التهاب و عفونت فعال می شود، مسیر سیگنالینگ TLR (Toll-like receptor signaling pathway) که گیرنده های Toll-like (TLR) در شناسایی پاتوژن ها (مانند باکتری ها) نقش دارند و مسیر سیگنالینگ IL-17 (IL-17 signaling pathway) یک سیتوکین التهابی است و در پاسخ به عفونت های باکتریایی و قارچی نقش دارد. این مسیر می تواند باعث جذب نوتروفیل ها و سایر سلول های ایمنی به محل عفونت شود و Th17 (Th17 cell differentiation) که در پاسخ به عفونت های باکتریایی و قارچی نقش دارد و با تولید IL-17 باعث تقویت التهاب می شود، نقش عملکردی مهم تری در بیماری ورم پستان گاوی دارد. بررسی هستی شناسی(GO) نشان داد که در ورم پستان گاو، فرآیند های مرتبط با التهاب، پاسخ ایمنی و تنظیم مرگ سلولی (آپوپتوز) بهشدت فعال هستند. همچنین، اجزای سلولی مانند شبکه اندوپلاسمی و میتوکندری و فعالیت های مولکولی مانند اتصال به سیتوکین ها و آنتیاکسیدان ها نقش مهمی در پاسخ به عفونت و التهاب دارند. این یافته ها نشان می دهند که سلول ها برای مبارزه با عفونت و کاهش آسیب بافتی در غده پستانی گاو تلاش می کنند.
نتیجه گیری: شناسایی مسیر های متعدد مرتبط با ورم پستان و همچنین هستی شناسی ژن های کاندیدا نشان می دهد که ورم پستان صفتی بسیار پیچیده است که عوامل مختلفی در آن دخیل هستند. این یافته ها اهمیت بالای ژن های شناساییشده را در درک مکانیزم های بیولوژیکی ورم پستان گاوی نشان می دهند. ژنهای برجستهشده در این مطالعه میتوانند بهعنوان نشانگر های زیستی برای ورم پستان عمل کنند. علاوه بر این، ممکن است حاوی واریانت های نوکلئوتیدی متفاوتی باشند که می توانند برای بهبود ژنتیکی و طراحی استراتژی های اصلاح نژادی در گاوهای شیری در برابر ورم پستان مورد استفاده قرار گیرند.
مقدمه و هدف: ورم پستان گاوی در سطح جهانی یکی از مهم ترین بیماریها در گله های شیری است که هم در دوره خشکی و هم در دوره شیر دهی دام را درگیر می کند و خسارات اقتصادی زیادی را به دنبال دارد. این بیماری پر هزینه ترین بیماری در گاو های شیری در سطح جهان محسوب می شود. با توجه به اهمیت اقتصادی این موضوع، تلاش های متعددی بر توسعه روش های عملی و مؤثر برای پیشگیری از ورم پستان متمرکز شده اند. همچنین در ورم پستان گاوی ناشی از عوامل عفونی، باکتری ها می توانند از طریق شیر و سایر محصولات لبنی به انسان منتقل شوند، که این یک مسئله حیاتی برای سلامتی انسان است. رویکرد های سنتی از جمله تشخیص و درمان ورم پستان و بهبود شرایط بهداشتی در کنترل این بیماری به نتایج مطلوبی دست نیافته اند. در نتیجه، اولویت های تحقیقاتی فعلی بر توسعه ابزار هایی برای تشخیص سریع و دقیق ورم پستان، همراه با استراتژی هایی برای افزایش سلامت پستان در گاو ها تأکید دارند. این پیشرفت ها برای اطمینان از تولید بالای شیر، که از عوامل تعیین کننده سود آوری در گاو داری شیری هستند، ضروری بهنظر می رسند. شایع ترین علت، باکتری ها هستند که به دو دسته مسری و محیطی طبقه بندی می شوند. استافیلوکوکوس اورئوس، استرپتوکوک آگالاکتیه، استرپتوکوک اوبریس، اشریشیا کلی و کلبسیلا پنومونیه شایع ترین پاتوژن های مرتبط با ورم پستان هستند. مقاومت به ورم پستان یک صفت پیچیده است که تحت تأثیر ژن های متعدد قرار دارد. با توجه به افزایش مقاومت ضد میکروبی، توسعه درمان های جایگزین برای ورم پستان گاوی ضروری است. پیشرفت های فناوری های توالی یابی نسل بعدی، فرصتی را برای روشن شدن مکانیسم های ژنتیکی زمینه ساز ورم پستان فراهم می کند. هدف از این مطالعه، بررسی رویکرد سیستم های مبتنی بر شبکه و شناسایی ژن های هاب به منظور کشف بینش عمیقتر کنترل ژنتیکی این بیماری است.
مواد و روش ها: نمونه ها برای تجزیه و تحلیل بیان ژن شامل شش تکرار بیولوژیکی از شیر گاو های سالم و شش تکرار شیر مربوط به گاو های مبتلا به ورم پستان در جمعیت هلشتاین آلمانی بودند که از مجموعه داده GSE93082 در پایگاه داده GEO استفاده شد. برای کنترل کیفی توالی و تجزیه بیان ژن ها از نرمافزار GEO2R استفاده شد. از دو معیار (|log2 fold-change (FC)| > 2) و adj p-value <0.05 برای شناسایی بیان متفاوت ژن ها استفاده شد. برای شناسایی هستی شناسی ژن و مسیر ها از ابزار DAVIDاستفاده شد. هستی شناسی ژن (GO) یک چارچوب استاندارد برای طبقه بندی عملکرد های ژن در سطح جهانی ارائه می دهد. در این مطالعه، از GO برای درک نقش ها و عملکرد ژن ها استفاده شد. ژن ها بر اساس هستی شناسی به سه دسته تقسیم بندی می شوند: BP (Biological Processes)، MF (Molecular Functions) و CC (Cellular Components). این اجزا بهترتیب شامل فرآیند های بیولوژیکی، عملکرد های مولکولی و سلولی هستند. در نهایت، برای شناسایی ژن های هاب از افزونه CytoHubba نرم افزار Cytoscape با روش DEGREE استفاده شد.
یافته ها: در مجموع، 707 ژن بیان متفاوت داشتند که تعداد 271 ژن با بیان پایین و 436 ژن با بیان بالا در مقایسه نمونه های سالم و مبتلا شناسایی شدند که ارتباط نزدیکی با ورم پستان داشتند. از این میان، تعداد 10 ژن شامل IL1B،TLR4 ، STAT1، STAT3، ICAM1، TLR2، CD44، MYD88 و PTGS2 بر مبنای روش DEGREE بهعنوان ژن های هاب شناخته شدند. تجزیه و تحلیل ژن های شناسایی شده 99 مسیر مرتبط با ورم پستان را نشان داد که در نمودار 20 مسیری که P-Value < 0.05 داشتند مشخص شدند. بررسی مسیر های شناسایی شده معنی دار نشان داد که مسیر سیگنالینگ TNF (TNF signaling pathway) در پاسخ به التهاب و عفونت فعال می شود، مسیر سیگنالینگ TLR (Toll-like receptor signaling pathway) که گیرنده های Toll-like (TLR) در شناسایی پاتوژن ها (مانند باکتری ها) نقش دارند و مسیر سیگنالینگ IL-17 (IL-17 signaling pathway) یک سیتوکین التهابی است و در پاسخ به عفونت های باکتریایی و قارچی نقش دارد. این مسیر می تواند باعث جذب نوتروفیل ها و سایر سلول های ایمنی به محل عفونت شود و Th17 (Th17 cell differentiation) که در پاسخ به عفونت های باکتریایی و قارچی نقش دارد و با تولید IL-17 باعث تقویت التهاب می شود، نقش عملکردی مهم تری در بیماری ورم پستان گاوی دارد. بررسی هستی شناسی(GO) نشان داد که در ورم پستان گاو، فرآیند های مرتبط با التهاب، پاسخ ایمنی و تنظیم مرگ سلولی (آپوپتوز) بهشدت فعال هستند. همچنین، اجزای سلولی مانند شبکه اندوپلاسمی و میتوکندری و فعالیت های مولکولی مانند اتصال به سیتوکین ها و آنتیاکسیدان ها نقش مهمی در پاسخ به عفونت و التهاب دارند. این یافته ها نشان می دهند که سلول ها برای مبارزه با عفونت و کاهش آسیب بافتی در غده پستانی گاو تلاش می کنند.
نتیجه گیری: شناسایی مسیر های متعدد مرتبط با ورم پستان و همچنین هستی شناسی ژن های کاندیدا نشان می دهد که ورم پستان صفتی بسیار پیچیده است که عوامل مختلفی در آن دخیل هستند. این یافته ها اهمیت بالای ژن های شناساییشده را در درک مکانیزم های بیولوژیکی ورم پستان گاوی نشان می دهند. ژنهای برجستهشده در این مطالعه میتوانند بهعنوان نشانگر های زیستی برای ورم پستان عمل کنند. علاوه بر این، ممکن است حاوی واریانت های نوکلئوتیدی متفاوتی باشند که می توانند برای بهبود ژنتیکی و طراحی استراتژی های اصلاح نژادی در گاوهای شیری در برابر ورم پستان مورد استفاده قرار گیرند.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
