Análisis de la transcriptómica y del estado oxidativo en sangre de vacas lecheras suplementadas con minerales durante el período de transición
DOI:
https://doi.org/10.30972/vet.3527857Palabras clave:
Ganado lechero, Estrés oxidativo, Transcriptoma, Período de transición, Suplementación mineralResumen
El periodo de transición es la etapa más crítica en la lactancia de vacas lecheras, durante el cual los animales pueden estar expuestas a altos niveles de estrés oxidativo (EO), debido a sus funciones, la suplementación con minerales antioxidantes podría colaborar a su control. El objetivo de este trabajo consistió en evaluar los perfiles de expresión génica de vacas lecheras en el periparto suplementadas con los minerales antioxidantes cobre, zinc, manganeso y selenio. El estudio se llevó a cabo en un tambo comercial en la localidad de General Belgrano (Buenos Aires, Argentina). Los animales (n=12) fueron asignados al azar al grupo suplementado o al control (ambos con n=6). Las muestras de sangre se obtuvieron el día del parto (día 0) y en los días 4, 7 y 14 posteriores. Se midió la actividad de las enzimas superóxido dismutasa y glutatión peroxidasa, la capacidad antioxidante y las sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico. Con esta información se estimó el índice EO y también se realizó la transcriptómica mediante secuenciación de nueva generación (NGS) en el día +7, cuando la diferencia en el índice de EO entre ambos grupos era significativa. Del total de genes expresados, sólo hubo dos genes diferencialmente expresados, que codifican para segundos mensajeros. Esto sugiere que la suplementación con minerales antioxidantes de vacas lecheras en el periparto no induciría un aumento en la expresión de genes asociados cuya expresión ya se encuentra elevada debido a los altos niveles de EO y los cambios en la dieta asociados a este periodo. Sin embargo, la suplementación de estos minerales si mejoró el balance prooxidante / antioxidante.
Descargas
Citas
Abuelo A, Hernandez J, Benedito JL, Castillo C. Oxidative stress index (OSi) as a new tool to assess redox status in dairy cattle during the transition period. Animal. 2013; 7(8): 1374-1378.
Abuelo A, Hernández J, Benedito JL, Castillo C. The importance of the oxidative status of dairy cattle in the periparturient period: revisiting antioxidant supplementation. J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. (Berl.). 2015; 99; 1003-1016.
Alhussien MN, Sadhana T, Bibhudatta SKP, Yogesh P, Surender SL, Ajay KD. Supplementation of antioxidant micronutrients reduces stress and improves immune function/response in periparturient dairy cows and their calves. J. Trace Elem. Med. Biol. 2021; 65; 126718.
Andrews S. FastQC: A Quality control tool for high throughput sequence data. 2010 Available online at http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/
Batistel F, Osorio JS, Tariq MR, Li C, Caputo J, Socha MT, Loor JJ. Peripheral leukocyte and endometrium molecular biomarkers of inflammation and oxidative stress are altered in peripartal dairy cows supplemented with Zn, Mn, and Cu from amino acid complexes and Co from Co glucoheptonate. J Anim Sci Biotechnol. 2017; 8(1): 33.
Bernabucci U, Ronchi B, Lacetera N, Nardone A. Influence of body condition score on relationships between metabolic status and oxidative stress in periparturient dairy cows. JDS. 2005; 88(6): 2017-2026.
Celi P. Biomarkers of oxidative stress in ruminant medicine. Immunopharm Immunot. 2011; 33: 233-240.
Dobin A, Davis CA, Schlesinger F, Drenkow J, Zaleski C, Jha S, Batut P, Chaisson M, Gingeras TR. STAR: ultrafast universal RNA-seq aligner. Bioinformatics. 2013; 29(1): 15-21.
Durand D, Collin A, Merlot E, Baéza E, Guilloteau LA, Le Floc’h N, Thomas A, Fontagné-Dicharry S, Gondret F, Review: Implication of redox imbalance in animal health and performance at critical periods, insights from different farm species. Animal. 2022; 16(6): 100543.
Ewels P, Peltzer A, Fillinger S, Patel H, Alneberg J, Wilm A, Garcia MU, Di Tommaso P, Nahnsen S. The nf-core framework for community-curated bioinformatics pipelines Nat. Biotechnol. 2020; 38: 276-278.
Forman HJ, Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nat. Rev. Drug Discov. 2021; 20(9): 689-709.
Halliwell B. Antioxidant defense mechanisms: From the beginning to the end (of the beginning). Free Radic. Res. 1999; 31: 261-272.
Kankofer M. Placental release/retention in cows and its relation to peroxidative damage of macromolecules. Reprod. Domest. Anim. 2002; 37: 27-30.
Liao Y, Smyth GK, Shi W. FeatureCounts: an efficient general purpose program for assigning sequence reads to genomic features. Bioinformatics. 2014; 30(7): 923-30.
Loor JJ. Genomics of metabolic adaptations in the peripartal cow. Animal. 2010; 4(7): 1110-1139.
Loor JJ, Dann HM, Everts RE, Oliveira R, Green CA, Janovick Guretzky NA, Rodriguez-Zas SL, Lewin HA, Drackley JK. Temporal gene expression profiling of liver from periparturient dairy cows reveals complex adaptive mechanisms in hepatic function. Physiol. Genomics. 2005; 23(2): 217-226.
Loor JJ, Dann HM, Janovick Guretzky NA, Everts RE, Oliveira R, Green CA, Litherland NB, Rodriguez-Zas SL, Lewin HA, Drackley JK. Plane of nutrition prepartum alters hepatic gene expression and function in dairy cows as assessed by longitudinal transcript and metabolic profiling. Physiol. Genomics. 2006; 27(1): 29-41.
Loor JJ, Everts RE, Bionaz M, Dann HM, Morin DE, Oliveira R, Rodriguez-Zas SL, Drackley JK, Lewin HA, Loor JJ, Everts RE, Bionaz M. Nutrition-induced ketosis alters metabolic and signaling gene networks in liver of periparturient dairy cows. Physiol. Genomics. 2007; 32(1): 105-16.
Love MI, Huber W, Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol. 2014; 15(12): 550.
Ma X, Deng D, Chen W. Inhibitors and activators of SOD, GSH‐Px, and CAT. In: Şentürk M (ed) Enzyme Inhibitors and Activators. Intech. 2017.
Minuti A, Jahan N, Lopreiato V, Piccioli-Cappelli F, Bomba L, Capomaccio S, Loor JJ, Ajmone-Marsan P, Trevisi E. Evaluation of circulating leukocyte transcriptome and its relationship with immune function and blood markers in dairy cows during the transition period. Funct. Integr. Genomics. 2020; 20: 293-305.
NRC, Nutrient Requirements of Dairy Cattle, 7th ed. National Academic Press, Washington, DC, USA. 2001
Osorio JS, Batistel F, Garrett EF, Elhanafy MM, Tariq MR, Socha MT, Loor JJ. Corium molecular biomarkers reveal a beneficial effect on hoof transcriptomics in peripartal dairy cows supplemented with zinc, manganese, and copper from amino acid complexes and cobalt from cobalt glucoheptonate. JDS. 2016; 99(12): 9974-9982.
Rotruck JT, Pope AL, Ganther HE, Swanson AB, Hafeman DG, Hoekstra WG. Selenium: Biochemical role as a component of glutathione peroxidase. Science. 1973; 179: 588-590.
Sies H. What is Oxidative Stress? In: Keaney JF (ed) Oxidative Stress and Vascular Disease. Developments in Cardiovascular Medicine. Springer, Boston, MA. 2000; 224; 1-8.
Sordillo LM, Aitken SL. Impact of oxidative stress on the health and immune function of dairy cattle. Vet. Immunol. Immunopathol. 2009; 128(1-3): 104-109.
Steele MA, Schiestel C, AlZahal O, Dionissopoulos L, Laarman AH, Matthews JC, McBride BW. The periparturient period is associated with structural and transcriptomic adaptations of rumen papillae in dairy cattle, JDS 2015; 98(4): 2583-2595.
Takai Y, Sasaki T, Matozaki T. Small GTP-binding proteins. Physiol. Rev. 2001; 81(1): 153-208.
Wang M, Zhou Z, Khan M, Gao J, Loor JJ. Clock circadian regulator (CLOCK) gene network expression patterns in bovine adipose, liver and mammary gland at three time points during the transition from pregnancy to lactation. JDS 2015; 98(7): 4601-4612.
Warken AC, Lopes LS, Bottari NB, Glombowsky P, Galli GM, Morsch VM, Schetinger MRC, Silva ASD. Mineral supplementation stimulates the immune system and antioxidant responses of dairy cows and reduces somatic cell counts in milk. An. Acad. Bras. Ciênc. 2018; 90(2): 1649-1658.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0.
Política de acceso abierto
Esta revista proporciona un acceso abierto inmediato a su contenido, basado en el principio de que ofrecer al público un acceso libre a las investigaciones ayuda a un mayor intercambio global de conocimiento. La publicación por parte de terceros será autorizada por Revista Veterinaria toda vez que se la reconozca debidamente y en forma explícita como lugar de publicación del original.
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)