Published March 28, 2024 | Version v1
Publication Open

Screening for potential warning biomarkers in cows with ketosis based on host–microbiota co-metabolism analysis

Creators

  • 1. Sichuan Agricultural University
  • 2. Lanzhou Institute of Husbandry and Pharmaceutical Sciences
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

The risk of ketosis is assessed by monitoring changes in plasma metabolites and cow behavior during the peripartum period. However, little is known about changes in the fecal bile acid and microbiota of cows before parturition. Therefore, this study clarified the bile acid profile and screened potential warning biomarkers in heifers 7 days before calving.Ninety healthy cows were tracked in the transition period, and plasma and feces were collected 7 days before calving, on calving day, and 7 days after calving. The cows were divided into ketosis and healthy groups based on the blood β-hydroxybutyric acid levels from day 7 after calving. The levels of serum biochemical indices were measured at three time points using commercial kits. Ten cows in the ketosis group (KET-7) and 10 healthy cows (HEA-7) were randomly selected 7 days before calving for metabolome and 16S rRNA amplicon sequencing.No significant differences in serum energy-related indices were observed 7 days before calving. The major bile acids in the feces of the KET-7 group were non-conjugated secondary bile acids (UnconSBA). Differential bile acids were primarily derived from UnconSBA. The potential ketosis warning metabolite in feces for 7 days before delivery was isodeoxycholic acid. The abundance of Rikenellaaceae-RC9-gut-group in the KET-7 group increased, whereas the abundance of Oscillospiraceae UCG-010 bacteria significantly decreased. Lactobacillus and Prevotella-9 in feces were potential warning biomarkers for ketosis in dairy cows 7 days before calving. The variation in differential bile acids in the plasma, consistent with the feces, was mainly derived from UnconSBA. Lithocholic acid in the plasma was a potential ketosis warning metabolite 7 days before delivery.Ketotic cows experienced bile acid metabolism disorders 7 days before calving, and the gut microbiota was closely related to bile acid metabolism disorders. Future studies should investigate the relationship between secondary bile acids and the development of ketosis.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم تقييم خطر الكيتوزية من خلال مراقبة التغيرات في مستقلبات البلازما وسلوك الأبقار خلال الفترة المحيطة بالولادة. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن التغيرات في حمض الصفراء البرازي والميكروبات في الأبقار قبل الولادة. لذلك، أوضحت هذه الدراسة ملف الحمض الصفراوي وفحصت المؤشرات الحيوية التحذيرية المحتملة في العجول قبل 7 أيام من الولادة. تم تتبع تسعين بقرة سليمة في الفترة الانتقالية، وتم جمع البلازما والبراز قبل 7 أيام من الولادة، وفي يوم الولادة، وبعد 7 أيام من الولادة. تم تقسيم الأبقار إلى كيتوزية ومجموعات صحية بناءً على مستويات حمض بيتا- هيدروكسي بوتيريك في الدم من اليوم السابع بعد الولادة. تم قياس مستويات المؤشرات الكيميائية الحيوية في المصل في ثلاث نقاط زمنية باستخدام مجموعات تجارية. تم اختيار عشرة أبقار في مجموعة الكيتوزية (KET -7) و 10 أبقار صحية (HEA -7) بشكل عشوائي قبل 7 أيام من ولادتها لتسلسل الأيض و 16S rRNA amplicon. لم تلاحظ أي اختلافات كبيرة في المؤشرات المتعلقة بطاقة المصل قبل 7 أيام من الولادة. كانت الأحماض الصفراوية الرئيسية في براز مجموعة KET -7 هي الأحماض الصفراوية الثانوية غير المترافقة (UnconSBA). تم اشتقاق الأحماض الصفراوية التفاضلية في المقام الأول من UnconSBA. كان المستقلب المحتمل لتحذير الكيتوزية في البراز لمدة 7 أيام قبل الولادة هو حمض الأيزوديوكسيكوليك. زادت وفرة مجموعة Rikenellaaceae - RC9 - gut في مجموعة KET -7، في حين انخفضت وفرة بكتيريا Oscillospiraceae UCG -010 بشكل ملحوظ. كانت العصيات اللبنية وبريفوتيلا-9 في البراز مؤشرات حيوية تحذيرية محتملة للكيتوزية في الأبقار الحلوب قبل 7 أيام من الولادة. كان الاختلاف في الأحماض الصفراوية التفاضلية في البلازما، بما يتفق مع البراز، مشتقًا بشكل أساسي من UnconSBA. كان حمض الليثوكوليك في البلازما مستقلبًا محتملاً يحذر من الكيتوزية قبل 7 أيام من الولادة. عانت الأبقار الكيتونية من اضطرابات التمثيل الغذائي للحمض الصفراوي قبل 7 أيام من الولادة، وكانت ميكروبات الأمعاء مرتبطة ارتباطًا وثيقًا باضطرابات التمثيل الغذائي للحمض الصفراوي. يجب أن تبحث الدراسات المستقبلية في العلاقة بين الأحماض الصفراوية الثانوية وتطور الكيتوزية.

Translated Description (French)

Le risque de cétose est évalué en surveillant les changements dans les métabolites plasmatiques et le comportement des vaches pendant la période péripartum. Cependant, on sait peu de choses sur les changements dans l'acide biliaire fécal et le microbiote des vaches avant la parturition. Par conséquent, cette étude a clarifié le profil des acides biliaires et a examiné les biomarqueurs d'avertissement potentiels chez les génisses 7 jours avant le vêlage. Quatre-vingt-dix vaches en bonne santé ont été suivies pendant la période de transition, et le plasma et les fèces ont été collectés 7 jours avant le vêlage, le jour du vêlage et 7 jours après le vêlage. Les vaches ont été divisées en cétose et en groupes sains en fonction des taux sanguins d'acide β-hydroxybutyrique à partir du 7e jour après le vêlage. Les niveaux d'indices biochimiques sériques ont été mesurés à trois points temporels à l'aide de kits commerciaux. Dix vaches du groupe cétose (KET-7) et 10 vaches en bonne santé (HEA-7) ont été sélectionnées au hasard 7 jours avant le vêlage pour le séquençage du métabolome et de l'amplicon de l'ARNr 16S. Aucune différence significative dans les indices liés à l'énergie sérique n'a été observée 7 jours avant le vêlage. Les principaux acides biliaires dans les selles du groupe KET-7 étaient des acides biliaires secondaires non conjugués (UnconSBA). Les acides biliaires différentiels étaient principalement dérivés de l'UnconSBA. Le métabolite potentiel d'avertissement de cétose dans les selles pendant 7 jours avant l'accouchement était l'acide isodésoxycholique. L'abondance du groupe intestinal Rikenellaaceae-RC9 dans le groupe KET-7 a augmenté, tandis que l'abondance des bactéries Oscillospiraceae UCG-010 a diminué de manière significative. Lactobacillus et Prevotella-9 dans les fèces étaient des biomarqueurs potentiels d'avertissement de la cétose chez les vaches laitières 7 jours avant le vêlage. La variation des acides biliaires différentiels dans le plasma, compatible avec les selles, était principalement dérivée de l'UnconSBA. L'acide lithocholique dans le plasma était un métabolite potentiel d'avertissement de cétose 7 jours avant l'accouchement. Les vaches cétotiques ont présenté des troubles du métabolisme des acides biliaires 7 jours avant le vêlage, et le microbiote intestinal était étroitement lié aux troubles du métabolisme des acides biliaires. De futures études devraient étudier la relation entre les acides biliaires secondaires et le développement de la cétose.

Translated Description (Spanish)

El riesgo de cetosis se evalúa mediante el seguimiento de los cambios en los metabolitos plasmáticos y el comportamiento de la vaca durante el período periparto. Sin embargo, se sabe poco sobre los cambios en el ácido biliar fecal y la microbiota de las vacas antes del parto. Por lo tanto, este estudio aclaró el perfil de ácidos biliares y seleccionó posibles biomarcadores de advertencia en novillas 7 días antes del parto. Se rastrearon noventa vacas sanas en el período de transición, y se recogieron plasma y heces 7 días antes del parto, el día del parto y 7 días después del parto. Las vacas se dividieron en grupos de cetosis y sanos en función de los niveles de ácido β-hidroxibutírico en sangre desde el día 7 después del parto. Los niveles de índices bioquímicos séricos se midieron en tres puntos temporales utilizando kits comerciales. Diez vacas en el grupo de cetosis (KET-7) y 10 vacas sanas (HEA-7) se seleccionaron al azar 7 días antes del parto para la secuenciación del metaboloma y del amplicón del ARNr 16S. No se observaron diferencias significativas en los índices relacionados con la energía sérica 7 días antes del parto. Los principales ácidos biliares en las heces del grupo KET-7 fueron ácidos biliares secundarios no conjugados (UnconSBA). Los ácidos biliares diferenciales se derivaron principalmente de UnconSBA. El metabolito potencial de advertencia de cetosis en las heces durante 7 días antes del parto fue el ácido isodesoxicólico. La abundancia del grupo intestinal Rikenellaaceae-RC9 en el grupo KET-7 aumentó, mientras que la abundancia de bacterias Oscillospiraceae UCG-010 disminuyó significativamente. Lactobacillus y Prevotella-9 en heces fueron posibles biomarcadores de advertencia para la cetosis en vacas lecheras 7 días antes del parto. La variación en los ácidos biliares diferenciales en el plasma, consistente con las heces, se derivó principalmente de UnconSBA. El ácido litocólico en el plasma era un metabolito potencial de advertencia de cetosis 7 días antes del parto. Las vacas cetóticas experimentaron trastornos del metabolismo de los ácidos biliares 7 días antes del parto, y la microbiota intestinal estaba estrechamente relacionada con los trastornos del metabolismo de los ácidos biliares. Los estudios futuros deben investigar la relación entre los ácidos biliares secundarios y el desarrollo de la cetosis.

Files

pdf.pdf

Files (6.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:4d90bc5dffb7a1eb32725c159fe73fbd
6.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
فحص المؤشرات الحيوية التحذيرية المحتملة في الأبقار المصابة بالكيتوزية بناءً على تحليل الأيض المشترك للميكروبات المضيفة
Translated title (French)
Dépistage de biomarqueurs d'avertissement potentiels chez les vaches atteintes de cétose sur la base d'une analyse du co-métabolisme hôte-microbiote
Translated title (Spanish)
Cribado de posibles biomarcadores de advertencia en vacas con cetosis basado en el análisis del co-metabolismo de la microbiota huésped

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4393276379
DOI
10.3389/fmicb.2024.1373402

Is supplement to
https://openalex.org/W4387781120 (Other)
https://openalex.org/W4387653671 (Other)
https://openalex.org/W4360985160 (Other)
https://openalex.org/W3184225338 (Other)
https://openalex.org/W3088875941 (Other)
https://openalex.org/W3026037716 (Other)
https://openalex.org/W2736326477 (Other)
https://openalex.org/W2558403515 (Other)
https://openalex.org/W2089984240 (Other)
https://openalex.org/W2024536354 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1995562995
  • https://openalex.org/W2012490955
  • https://openalex.org/W2018088771
  • https://openalex.org/W2032434235
  • https://openalex.org/W2042354837
  • https://openalex.org/W2071273298
  • https://openalex.org/W2113497515
  • https://openalex.org/W2152349592
  • https://openalex.org/W2157502298
  • https://openalex.org/W2172199428
  • https://openalex.org/W2188232396
  • https://openalex.org/W2204433279
  • https://openalex.org/W2299401589
  • https://openalex.org/W2347960685
  • https://openalex.org/W2562811796
  • https://openalex.org/W2953250850
  • https://openalex.org/W2966042121
  • https://openalex.org/W2980003382
  • https://openalex.org/W2980982180
  • https://openalex.org/W3003167494
  • https://openalex.org/W3007555042
  • https://openalex.org/W3111463156
  • https://openalex.org/W3113346719
  • https://openalex.org/W3122823259
  • https://openalex.org/W3129234642
  • https://openalex.org/W3133909759
  • https://openalex.org/W3181456162
  • https://openalex.org/W3183770150
  • https://openalex.org/W3196665106
  • https://openalex.org/W4206726935
  • https://openalex.org/W4224259279
  • https://openalex.org/W4229078383
  • https://openalex.org/W4283766901
  • https://openalex.org/W4295196917
  • https://openalex.org/W4304694756
  • https://openalex.org/W4306795434
  • https://openalex.org/W4316690629
  • https://openalex.org/W4321787245
  • https://openalex.org/W4323043708
  • https://openalex.org/W4327899990
  • https://openalex.org/W4376279073
  • https://openalex.org/W4385251361
  • https://openalex.org/W774501851