基于~1H NMR技术的奶牛Ⅰ型和Ⅱ型酮病血浆代谢谱分析

【目的】运用代谢组学中1H NMR技术方法筛选出Ⅰ型酮病、Ⅱ型酮病与健康对照组之间血浆差异性代谢物。【方法】选取产后7—28 d,平均胎次为2—3胎的实验奶牛50头。根据血糖(Glc)、β-羟丁酸(BHBA)和游离脂肪酸(NEFA)的含量与临床发病特点分为Ⅰ型酮病、Ⅱ型酮病与健康对照组,其中Ⅰ型酮病20头,Ⅱ型酮病为20头,健康对照组为10头。当患病牛血中BHBA>1.20 mmol?L-1,Glc<2.50 mmol?L-1,NEFA>0.50 mmol·L-1时,被认为患I型酮病;当患病牛血浆中BHBA>1.20 mmol?L-1,Glc>2.80 mmol?L-1,NEFA>0.50 mmol?L-1时,被认为患II型酮病;当奶牛血中BHBA<1.00 mmol?L-1,Glc>3.75 mmol?L-1,NEFA<0.40 mmol?L-1时,被认为健康对照组。运用代谢组学中1H NMR技术对实验奶牛的血浆代谢物分析,获得相应的代谢图谱,并结合多元统计分析中的主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)的模式判别,从而寻找潜在的生物标记物。【结果】通过1H NMR分析,Ⅰ型酮病、Ⅱ型酮病与健康对照的代谢图谱差异明显,3组代谢产物各自聚集,分散区域显著。Ⅱ型酮病与健康对照比较,获得7种血浆差异代谢物,主要为丙氨酸、赖氨酸、β-羟丁酸、丙酮、乳酸等,其中血浆中β-羟丁酸、丙酮、乳酸浓度升高;丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸、肌酸浓度呈现下降。Ⅰ型酮病与健康对照组比较,获得19种血浆差异代谢物,主要为酪氨酸、苯丙氨酸、肌酸、β-羟丁酸、丙酮等,其中β-羟丁酸、丙酮浓度升高;酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、丙氨酸、肌酸、肌醇、β-葡萄糖、谷氨酰胺、谷氨酸、柠檬酸、α-葡萄糖、甲酸、甘氨酸、O-乙酰葡萄糖胺、磷酸胆碱浓度呈现下降。Ⅰ型酮病与Ⅱ型酮病比较,获得24种血浆差异代谢物,主要为柠檬酸、组氨酸、β-葡萄糖、异亮氨酸、极低密度脂蛋白/低密度脂蛋白等,其中β-羟丁酸、低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白、异亮氨酸、缬氨酸、丙酮、亮氨酸、乙酸浓度升高;柠檬酸、酪氨酸、组氨酸、肌醇、谷氨酰胺、β-葡萄糖、苯丙氨酸、谷氨酸、α-葡萄糖、赖氨酸、甲酸、甘氨酸、磷酸胆碱、丙氨酸、O-乙酰葡萄糖胺浓度呈现下降。【结论】1H NMR技术与多元统计分析的有效结合能够有效的筛选出Ⅰ型酮病、Ⅱ型酮病与健康对照组之间血浆差异性代谢物,为进一步探究奶牛Ⅰ型酮病、Ⅱ型酮病的发病机理和诊断与防治提供了新的方向。