Генетические основы устойчивости молочного скота к маститу

Мастит является одним из самых распространенных заболеваний молочного скота, наносящим колоссальные убытки фермам по всему миру. Разработанные на данный момент средства лечения и профилактики не гарантируют надежную защиту животных от заболевания, учитывая полиэтиологичную природу мастита. Важным методом борьбы с этой проблемой может стать селекция, направленная на повышение невосприимчивости скота к воспалению молочной железы.

Целью статьи являлся поиск и систематизирование информации о генах, ассоциированных с устойчивостью молочного скота к развитию клинического мастита и SCS в молоке, преимущественно среди голштинской породы. Также, в публикации представлены данные о геномной оценке быка Лидер 395, полученного на базе Санкт-Петербургского Университета Ветеринарной Медицины, по показателям, связанным с устойчивостью потомства к маститу.

Обозначена взаимосвязь между маркерами высокой молочной продуктивности и низкой устойчивостью к маститу, белковым составом молока и частотой возникновения воспалительных процессов вымени. Проиллюстрированы общие механизмы формирования иммунитета, неспецифической резистентности и устойчивости к маститу. Указана корреляция между аллельными вариантами генов, регулирующих клеточный цикл или модулирующих аутоиммунные процессы, и уровнем SCS в молоке. При проведении геномной оценки бычка Лидер 395 был выявлен его потенциал как улучшателя таких показателей, как SCS, маститоустойчивость, форма вымени, жирность молока у дочерей.

1. He W. Prevalence, etiology, and economic impact of clinical mastitis on large dairy farms in China / W. He, S. Ma, L. Lei, J. He, X. Li, J. Tao …C. Wu // Veterinary Microbiology. – 2019; 108570. doi:10.1016/j.vetmic.2019.108570.

2. Raboisson D. The use of meta-analysis for the measurement of animal disease burden: losses due to clinical mastitis as an example / D. Raboisson, A. Ferchiou, B. Pinior, T. Gautier, P. Sans, G. Lhermie // Frontiers in Veterinary Science. – 2020. – №7. doi:10.3389/fvets.2020.00149.

3. Misztal I. Emerging issues in genomic selection / I. Misztal, I. Aguilar, D. Lourenco, L. Ma, J. P. Steibel, M. Toro // Journal of Animal Science. – 2021. – № 99(6). doi:10.1093/jas/skab092.

4. Племяшов К. Геномная селекция – будущее животноводства / К. Племяшов // Животноводство России. – 2014. – №5. – С. 2-4.

5. Martin P. Symposium review: Novel strategies to genetically improve mastitis resistance in dairy cattle / P. Martin, H. W. Barkema, L. F. Brito, S. G. Narayana, F. Miglior // Journal of Dairy Science. – 2018. – №101(3). – Р. 2724-2736. doi:10.3168/jds.2017-13554.

6. Moretti R. Identification of SNPs Associated with Somatic Cell Score in Candidate Genes in Italian Holstein Friesian Bulls / R. Moretti, D. Soglia, S. Chessa, S. Sartore, R. Finocchiaro, R. Rasero, P. Sacchi // Animals. – 2021. – №11(2). – Р. 366. doi: 10.3390/ani11020366.

7. Abdel-Shafy H. Short communication: Validation of somatic cell score–associated loci identified in a genome-wide association study in German Holstein cattle / H. Abdel-Shafy, R. H. Bortfeldt, M. Reissmann, G. A. Brockmann // Journal of Dairy Science. – 2014. – №97(4). – Р. 2481-2486. doi: 10.3168/jds.2013-7149.

8. Wu X. Association analysis for udder health based on SNP-panel and sequence data in Danish Holsteins / X. Wu, M. S. Lund, G. Sahana, B. Guldbrandtsen, D. Sun, Q. Zhang, G. Su // Genetics Selection Evolution. – 2015. – №47 (1). doi: 10.1186/s12711-015-0129-1.

9. Byron, M. J. Immunoglobulin J chain as a non-invasive indicator of pregnancy in the cheetah (Acinonyx Jubatus) / M. J. Byron, D. C. Koester, K. L. Edwards, P. E. Mozdziak, C. E. Farin, A. E. Crosier // PLOS ONE. – 2020. – № 15(2). – e0225354. doi:10.1371/journal.pone.0225354.

10. Abdel-Shafy H. Single nucleotide polymorphism and haplotype effects associated with somatic cell score in German Holstein cattle / H. Abdel-Shafy, R. H. Bortfeldt, J. Tetens, G. A. Brockmann // Genetics Selection Evolution. – 2014. – №46 (1). – Р. 35. doi: 10.1186/1297-9686-46-35.

11. Jiang, J. Large-Scale Genome-Wide Association Study in U.S. Holstein Cattle / J. Jiang, L. Ma, D. Prakapenka, P. M. VanRaden, J. B. Cole, Y. A. Da // Frontiers in Genetics. – 2019. – №10. doi: 10.3389/fgene.2019.00412.

12. Cai Z. Distinguishing pleiotropy from linked QTL between milk production traits and mastitis resistance in Nordic Holstein cattle / Z. Cai, M. Dusza, B. Guldbrandtsen, M. L. Sandø, G. Sahana // Genet Sel Evol. – 2020. – №52. – Р. 19. doi: 10.1186/s12711-020-00538-6.

13. Sahana G. Genome-wide association study using high-density single nucleotide polymorphism arrays and whole-genome sequences for clinical mastitis traits in dairy cattle / G. Sahana, B. Guldbrandtsen, B. Thomsen, L. E. Holm, F. Panitz, R. F. Brondum et al. // J. Dairy Sci. – 2014. – №97. – Р. 7258-7275. doi: 10.3168/jds.2014-8141.

14. Kim J. Human β-defensin 2 is involved in CCR2-mediated Nod2 signal transduction, leading to activation of the innate immune response in macrophages / J. Kim, Y. L. Yang, Y.-S. Jang // Immunobiology. – 2019. doi:10.1016/j.imbio.2019.05.004.

15. Meredith B. K. A genome-wide association study for somatic cell score using the Illumina high-density bovine beadchip identifies several novel QTL potentially related to mastitis susceptibility / B. K. Meredith, D. P. Berry, F. Kearney, E. K. Finlay, A. G. Fahey, D. G. Bradley, D. J. Lynn. – Frontiers in Genetics. – 2013. – №46. – Р. 1-10. doi: 10.3389/fgene.2013.00229.

16. Kurz J. P. A genome-wide association study for mastitis resistance in phenotypically well-characterized Holstein dairy cattle using a selective genotyping approach / J. P. Kurz, Z. Yang, R. B. Weiss, D. J. Wilson, K. A. Rood, G. E. Liu, Z. Wang // Immunogenetics. – 2018. doi:10.1007/s00251-018-1088-9.

17. Sahana G. Genome-wide association study using high-density single nucleotide polymorphism arrays and whole-genome sequences for clinical mastitis traits in dairy cattle1 / G. Sahana, B. Guldbrandtsen, B. Thomsen, L.-E. Holm, F. Panitz, R. F. Brøndum… M. S. Lund // Journal of Dairy Science. – 2014. – №97 (11). – 7258-7275. doi:10.3168/jds.2014-8141.

18. Darwish H. Y. A. Molecular cloning and characterization of the endothelin 3 gene in black bone sheep / H. Y. A. Darwish, Y. Zhang, K. Cui, Z. Yang, D. Han, X. Dong, … X. Deng // Journal of Animal Science and Biotechnology. – 2018. – №9 (1). doi: 10.1186/s40104-018-0272-y.

19. Yuan, Z. BRCA1: a new candidate gene for bovine mastitis and its association analysis between single nucleotide polymorphisms and milk somatic cell score / Z. Yuan, G. Chu, Y. Dan, J. Li, L. Zhang, X. Gao, … Z. Liu // Molecular Biology Reports. – 2012. – №39 (6). – Р. 6625-6631. doi: 10.1007/s11033-012-1467-5.

20. Wang X. Genome-wide association study in Chinese Holstein cows reveal two candidate genes for somatic cell score as an indicator for mastitis susceptibility / X. Wang, P. Ma, J. Liu, Q. Zhang, Y. Zhang, X. Ding,… Y. Yu // BMC Genetics. – 2015. – №16 (1). doi: 10.1186/s12863-015-0263-3.

21. Moyaert H. A blinded, randomized clinical trial evaluating the efficacy and safety of lokivetmab compared to ciclosporin in client-owned dogs with atopic dermatitis / H. Moyaert, L. Van Brussel, S. Borowski, M. Escalada, S. P. Mahabir, R. R. Walters, M. R. Stegemann // Veterinary Dermatology. – 2017. – №28 (6). – Р. 593-606. doi:10.1111/vde.12478.

22. Wu B. Deoxycytidine Kinase (DCK) Mutations in Human Acute Myeloid Leukemia Resistant to Cytarabine / B. Wu, Z. J. Mao, Z. Wang, P. Wu, H. Huang, W. Zhao,… B. Yin, // Acta Haematologica. – 2021. – № 144 (5). – Р. 534-541. doi:10.1159/000513696.

23. Vaziri N. Leukemia inhibitory factor: A main controller of breast cancer / N. Vaziri, L. Shariati, S. H. Javanmard // Journal of Biosciences. – 2020. – № 45 (1). doi: 10.1007/s12038-020-00115-5.

24. Khan, M. Z. Significant genetic effects of JAK2 and DGAT1 mutations on milk fat content and mastitis resistance in Holsteins / M. Z. Khan, D. Wang, L. Liu, T. Usman, H. Wen, R. Zhang, … Y. Yu // Journal of Dairy Research. – 2019. – №1-6. doi: 10.1017/s0022029919000682.

25. Usman T. Genetic effects of single nucleotide polymorphisms in JAK2 and STAT5A genes on susceptibility of Chinese Holsteins to mastitis / T. Usman, Y. Yu, C. Liu, X. Wang, Q. Zhang, Y. Wang // Molecular Biology Reports. – 2014. – № 41 (12). – Р. 8293-8301. doi: 10.1007/s11033-014-3730-4.