基因表达将一致的免疫和炎症途径与高风险肉牛的牛呼吸疾病联系起来

牛呼吸疾病（BRD）仍然是北美牛肉生产中发病率和经济损失的主要原因。高风险的牛通常通过抗生素预防治疗进行管理，但对食品动物中抗生素使用的担忧日益增加。为更好地了解宿主对BRD的免疫反应及其对预防治疗的影响，本研究使用RNA测序（RNA-Seq）评估了高风险肉牛小母牛的全血基因表达模式。84头商业母牛在到达时随机分配接受用土拉霉素进行预防治疗（META）或者不进行任何治疗（NO META）。在70天的监测期间，对临床BRD进行了观察，从60头母牛的多个时间点收集全血，在这些母牛中，有些发展为BRD（TREAT），有些未发展为BRD（HEALTHY），用于RNA-Seq。进行了主成分分析和差异基因表达分析（FDR ≤ 0.05），以探索与BRD诊断、预防治疗和疾病严重程度相关的转录组差异。BRD诊断时，在META和NO META牛之间观察到的转录组差异最小，而在临床疾病发作时，HEALTHY和TREAT牛之间比较发现超过2000个差异表达基因（DEGs），免疫相关通路显著富集，包括细胞因子信号传导、淋巴细胞激活和炎症反应。值得注意的是，五个基因（IL1R2、HP、S100A9、TLR4和ALOX15）在BRD病例中始终被上调或下调，无论其研究组分配如何。这些观察与之前的研究相一致，支持它们作为BRD检测有用生物标志物的候选者。尽管在临床BRD发作时观察到显著变化，但在研究开始时这些动物之间未发现差异。这种无法预测未来疾病发展或严重性的情况可能受到该队列中观察到的低发病率的影响。后续治疗中编码热休克蛋白的基因表达表明，这些可能是疾病持续性或严重性的有用标志物。这些发现表明，尽管预防治疗减少了BRD的发生率，但疾病发作时的宿主转录组特征提供了对BRD病理生理学的更深入理解。