Мастит представляет собой полифакторное воспалительное заболевание молочной железы крупного рогатого скота, которое негативно влияет на здоровье животных, качество молока и приносит существенный экономический ущерб производителям. Проблема усугубляется растущей устойчивостью к противомикробным препаратам при лечении заболевания.
Несмотря на многочисленные исследования, молекулярные механизмы и транскрипционная активность патогенов при мастите изучены недостаточно.
Ученые Национального института биотехнологии животных (Хайдарабад, Индия), Регионального центра биотехнологий (Фаридабад, Индия) и Шведский университет сельскохозяйственных наук (Альнарс, Швеция) провели метатранскриптомический анализ для выявления молекулярных признаков транскрипционно активных патогенов, связанных с маститом у крупного рогатого скота.
Основной целью работы стало выявление транскрипционно активных патогенов и их молекулярных маркеров при мастите крупного рогатого скота с помощью метатранскриптомного анализа.
Исследование основано на анализе общедоступных данных RNA-Seq. Были использованы следующие подходы:
- Извлечение нерибосомных и неотображенных считываний
- Сборка метатранскриптома de novo
- Аннотирование транскриптов
- Анализ функционального профиля патогенов
Псевдомонады (P. putida, P. aeruginosa, P. fluorescens, P. monteilii, P. mosselii, P. plecoglossicida), стенотрофомонады (S. maltophilia, S. RIT309, S. SKA14), микоплазмы (M. bovis, M. hyorhinis, M. agalactiae, M. ovipneumoniae) и стафилококки (S. aureus, S. succinus, S. sciuri), а также кишечная палочка (E. coli CFT073, E. coli NA114), комамонады (C. aquatica, C. testosteroni) и сфингомонады (S. IBVSS2, S. LK11, S. FARSPH, S. sanguinis, S. taxi) были обнаружены среди транскрипционно активных патогенов. Эти микроорганизмы вносят значительный вклад в патогенез мастита у крупного рогатого скота наряду с уже известными патогенами.
Среди них выявлены 213 гипотетических и неидентифицированных белков Staphylococcus, Mycoplasma и Escherichia. Эти белки могут стать мишенями для разработки новых мультиэпитопных вакцин.
Экспрессия 74 генов устойчивости к антибиотикам, особенно у Pseudomonas и Escherichia, указывает на то, что эти патогены способны защищать весь патогенный консорциум от противомикробных препаратов. Это требует обновления существующих стратегий лечения.
Обнаружение множества неидентифицированных белков открывает новые возможности для разработки методов диагностики и лечения. Также была выявлена отрицательная корреляция между полезными бактериями (Blautia, Bacillus, Lactobacillus) и патогенными видами. Это говорит о том, что модуляция микробиома может быть эффективным способом профилактики субклинического мастита.
Сбалансированный микробиом с антагонистическими бактериями помогает снизить нагрузку патогенов и предотвратить переход субклинических инфекций в клинические. Однако эти результаты требуют дальнейшей проверки для разработки эффективных стратегий профилактики субклинического мастита у крупного рогатого скота.
Основные результаты
В ходе исследования выявлены следующие ключевые находки:
- Определены 25 родов патогенных микроорганизмов, включающих около 500 штаммов бактерий
- Обнаружены новые патогены: Pseudomonas, Stenotrophomonas, Comamonas, Sphingomonas
- Профилированы: 4121 белок вирулентности, 484 пептидазы, 432 секреторных белка, 74 гена устойчивости к антибиотикам
- Идентифицированы гипотетические белки у ключевых патогенов:
Staphylococcus (112 белков)
Mycoplasma (69 белков)
Escherichia (32 белка) - Выявлены антагонистические отношения между полезными (Blautia, Bacillus, Lactobacillus) и патогенными микроорганизмами
Значимость
Исследование демонстрирует эффективность метатранскриптомного подхода в изучении полимикробных инфекций. Полученные данные открывают новые перспективы для разработки диагностических методов, создания мультиэпитопных вакцин, развития микробиом-ориентированной терапии субклинического мастита.
Результаты работы подчеркивают важность использования метатранскриптомных исследований для понимания сложных инфекционных процессов и разработки инновационных подходов к лечению мастита у крупного рогатого скота.
Оригинальное исследование: Frontiers Media S.A.