Wpływ genomiki na zdrowie krów

Krowy mleczne są podatne na zakażenia licznymi patogenami typowymi dla gospodarstw wiejskich, czego skutkiem może być zmniejszenie płodności i długości życia oraz nadmierne stosowanie antybiotyków. Naukowcy zajęli się tym problemem w ramach projektu INNATELYBETTERCOWS (A genomics approach to increasing disease resistance in dairy cows through improvements in innate immunity).

Partnerzy projektu postawili hipotezę mówiącą o tym, że selekcja genetyczna w kierunku wysokiej wydajności krów mlecznych ma konsekwencje w postaci zmniejszenia odpowiedzi ze strony nieswoistego układu odpornościowego, co zwiększa zapadalność na typowe dla tych zwierząt choroby, takie jak zapalenie wymienia i endometrioza. Naukowcy z UE i Chin odwrócili ten trend, identyfikując kluczowe geny odpowiadające za funkcje nieswoistego układu odpornościowego, aktywowane przez cały szereg patogenów.

Przeprowadzono badania asocjacyjne całego genomu z wykorzystaniem danych pochodzących od angielskich i chińskich krów rasy holsztyńsko-fryzyjskiej. Genotypy analizowano zliczając ilość komórek somatycznych (SCC) jako wskaźnika zapalenia wymiona u obu populacji, a następnie porównywano z danymi dotyczącymi zdrowia ogólnego. Wyniki wskazały regiony asocjacji SCC z polimorfizmem pojedynczego nukleotydu (SNP), tj. różnicę w sekwencji DNA w chromosomach 1, 4 i 21.

Naukowcy poddali sekwencjonowaniu 15 genów kandydujących, potwierdzając obecność 52 polimorfizmów w badanej populacji krów angielskich i chińskich. DNA populacji krów angielskich genotypowano pod kątem 12 z odkrytych polimorfizmów, a związki pomiędzy genotypem i SCC oraz dane dotyczące zdrowia i przeżycia poddano analizie. Wyniki pokazały, że kilka z tych polimorfizmów rzeczywiście miało związek zarówno z chorobą, jak i czasem przeżycia w obrębie stada.

Otrzymane dane potwierdzają wstępną hipotezę mówiącą o tym, że różnice genotypowe w obrębie genów kandydujących o dużym znaczeniu dla nieswoistego układu odpornościowego wpływają zarówno na zdrowie, jak i przeżycie krów mlecznych rasy holsztyńsko-fryzyjskiej poprzez zmianę podatności na choroby. Kluczowym szlakiem okazał się tutaj mechanizm migracji komórek immunologicznych do chorych tkanek oraz ich zdolność do natychmiastowego unieszkodliwiania bakterii. Ta informacja może być wykorzystana do poprawy selekcji zwierząt rozrodczych.

Projekt INNATELYBETTERCOWS poprawi selekcję zwierząt rozrodczych, przyniesie korzyści przyszłym pokoleniom krów dzięki poprawie ich zdrowia oraz zmniejszy ilość antybiotyków stosowanych w przemyśle mleczarskim. Pomoże również w zmniejszeniu liczby zwierząt niezbędnej do utrzymania stałego poziomu produkcji mleka, ograniczając tym samym wpływ gospodarstw mleczarskich na środowisko.