Evaulation of Polymorphism of the Immune System Genes  TNF  and  TLR2  in Cattle

L. A. Kalashnikova; Калашникова Л. А.; I. E. Bagal; Багаль И. Е.; N. E. Murugina; Муругина Н. Е.; V. E. Kalashnikov; Калашников В. Е.; R. Yu. Senina; Сенина Р. Ю.

doi:10.31857/S0016675824120079

Оценка полиморфизма генов иммунной системы TNF и TLR2 у крупного рогатого скота

Авторы: Калашникова Л.А.¹, Багаль И.Е.¹, Муругина Н.Е.², Калашников В.Е.¹, Сенина Р.Ю.¹
Учреждения:
1. Всероссийский научно-исследовательский институт племенного дела
2. Государственный научный центр “Институт иммунологии”
Выпуск: Том 60, № 12 (2024)
Страницы: 66–74
Раздел: ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
URL: https://rjonco.com/0016-6758/article/view/676596
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675824120079
EDN: https://elibrary.ru/waawue
ID: 676596

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Представлены результаты генотипирования генов фактора некроза опухоли (TNF) и толл-подобного рецептора 2 (TLR2) у 644 голов крупного рогатого скота шести пород, относящихся по происхождению к четырем разным генетическим корням. Исследованы холмогорская и голштинская породы черно-пестрого корня, айрширская порода красного корня, костромская и бурая швицкая породы бурого корня и палевая симментальская порода. Для выявления аллелей и генотипов использовали метод ПЦР-ПДРФ. Установлены достоверные различия частоты встречаемости аллелей генов TNF и TLR2 между породами разных генетических корней (р < 0.001) и между породами молочного и молочно-мясного направления продуктивности (р < 0.001). У пяти пород скота из шести изученных по гену TLR2 выявлено преобладание аллеля T, наиболее высокая его частота (0.99) установлена у айрширской породы. Стадо айрширских коров близко к мономорфному типу по гену TLR2, 98% животных имеют гомозиготный генотип TТ. Более равномерное распределение аллелей и генотипов по гену TLR2 установлено у животных черно-пестрого корня: у голштинского скота средняя частота аллеля T составила 0.78, у холмогорского – 0.83. Генотип TТ выявлен у большинства голштинских (61%) и холмогорских (69%) коров. Частота аллеля T у симментальской породы составила 0.62, у костромской породы – 0.67. У симментальских и костромских коров чаще встречается гетерозиготный генотип TG (54 и 47% соответственно). Иная картина распределения частоты аллелей и генотипов выявлена у животных бурой швицкой породы. Частота аллеля Tсоставляет в среднем 0.26. Более половины коров бурой швицкой породы (55%) имеют гомозиготный генотип GG. У всех пород по гену TNF преобладал аллель В с частотой встречаемости от 0.61 у голштинского скота до 0.98 у бурой швицкой породы. Высокая частота аллеля Вустановлена у костромской (0.94), айрширской (0.885) и симментальской (0.80) пород; у холмогорской породы выявлена средняя частота данного аллеля – 0.72. Наиболее высокая частота генотипа ВВ установлена в стадах бурой швицкой породы (96%). Выявлено преобладание гомозиготного генотипа ВВу холмогорского (53%), симментальского (62%), айрширского (77%) и костромского скота (87.5%). У голштинских коров большинство животных (53%) представлены гетерозиготным генотипом АВ. У трех пород – айрширской, костромской и бурой швицкой – не выявлен генотип АА.

Ключевые слова

крупный рогатый скот, гены иммунной системы, TNF, TLR2

Полный текст

Список литературы

Bjelka M., Novák K. Association of TLR gene variants in a Czech Red Pied cattle population with reproductive traits // Vet. Immunol. Immunopathol. 2020. V. 220. doi: 10.1016/j.vetimm.2019.109997
Elmagharaby M.M., El-Nahas A.F., Fathala M.M. et al. Association of toll-like receptors 2 and 6 polymorphism with clinical mastitis and production traits in Holstein cattle // Iranian J. Veter. Res. 2018. V. 19. № 3. P. 202–207.
Puerto M.A., Shepley E., Cue R.I. et al. The hidden cost of disease: I. Impact of the first incidence of mastitis on production and economic indicators of primiparous dairy cows // J. Dairy Sci. 2021. V. 104. № 7. P. 7932–7943. doi: 10.3168/jds.2020-19584
Aghamohammadi M., Haine D., Kelton D.F. et al. Herd-level mastitis-associated costs on canadian dairy farms // Front. Veter. Sci. 2018. V. 5. doi: 10.3389/fvets.2018.00100
Trinchieri G., Sher A. Cooperation of Toll-like receptor signals in innate immune defence // Nat. Rev. Immunol. 2007. V. 7. № 3. P. 179–190. doi: 10.1038/nri2038
McGuire K., Jones M., Werling D. et al. Radiation hybrid mapping of all 10 characterized bovine Toll-like receptors // Anim. Genet. 2006. V. 37. № 1. P. 47–50.
Zhang L.P., Gan Q.F., Ma T.H. et al. Toll-like receptor 2 gene polymorphism and its relationship with SCS in dairy cattle // Anim. Biotechnol. 2009. V. 20. P. 87–95. doi: 10.1080/10495390902873096
Takeda K., Akira S. Toll-like receptors in innate immunity // Int. Immunol. 2005. V. 17. № 1. P. 1–14. doi: 10.1093/intimm/dxh186
Akira S., Uematsu S., Takeuchi O. Pathogen recognition and innate immunity // Cell. 2006. V. 124. № 4. P. 783–801. doi: 10.1016/j.cell.2006.02.015
Ozinsky A., Underhill D.M., Fontenot J.D. et al. The repertoire for pattern recognition of pathogens by the innate immune system is defined by cooperation between toll-like receptors // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. № 25. P. 13766–13771. doi: 10.1073/pnas 250476497
Inrning Huang J., Liu L., Wang H. et al. Variants and gene expression of the TLR2 gene and susceptibility to mastitis in cattle // Asian J. Anim. Veter. Adv. 2011. V. 6. P. 51–61. doi: 10.3923/ajava.2011.51.61
Raufian P., Shodja Ghyas J., Jafari R. et al. Identification of genetic variation in two candidate genes of TLR2 and TNFα and its association with mastitis in Holstain Cattle // Res. Anim. Prod. (Sci. Res.). 2018. V. 8. P. 147–154. doi: 10.29252/rap.8.18.147
Goldammer T., Zerbe H., Molenaar A. et al. Mastitis increases mammary mRNA abundance of β-defensin 5, toll-like-receptor 2 (TLR2), and TLR4 but not TLR9 in cattle // Clin. Diagn. Lab. Immunol. 2004. V. 11. № 1. P. 174–185. doi: 10.1128/CDLI.11.1.174-185.2004
Sadana T., Singh R., Singh Sh. et al. Single nucleotide polymorphism of SLC11A1, CARD15, IFNG and TLR2 genes and their association with Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis infection in native Indian cattle population // Indian J. Biotechnol. 2015. V. 14. P. 469–475.
Koets A., Santema W., Mertens H. et al. Susceptibility to paratuberculosis infection in cattle is associated with single nucleotide polymorphisms in Toll-like receptor 2 which modulate immune responses against Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis // Prev. Veter. Med. 2010. V. 93. № 4. P. 305–315. doi: 10.1016/j.prevetmed.2009.11.008
Bartens M.C., Gibson A.J., Etherington G.J. et al. Single Nucleotide polymorphisms in the bovine TLR2 extracellular domain contribute to breed and species-specific innate immune functionality // Front. Immunol. 2021. V. 12. doi: 10.3389/fimmu.2021.764390
Bhaladhare A., Sharma D., Kumar A. et al. Single nucleotide polymorphisms in Toll-like receptor genes and case-control association studies with bovine tuberculosis // Veter. World. 2016. V. 9. № 5. doi: 10.14202/vetworld.2016.458-464
Huang L.Y., Aliberti J., Leifer C.A. et al. Heat-killed Brucella abortus induces TNF and IL-12p40 by distinct MyD88-dependent pathways: TNF, unlike IL-12p40 secretion, is Toll-like receptor 2 dependent // J. Immunol. 2003. V. 171. № 3. P. 1441–1446. doi: 10.4049/jimmunol.171.3.1441
Aggarwal B.B., Kohr W.J., Hass P.E. et al. Human tumor necrosis factor. Production, purification, and characterization // J. Biol. Chem. 1985. V. 260. № 4. P. 2345–2354.
Pennica D., Nedwin G.E., Hayflick J.S. et al. Human tumour necrosis factor: Precursor structure, expression and homology to lymphotoxin // Nature. 1984. V. 312 (5996). P. 724–729. doi: 10.1038/312724a0
Agaba M., Kemp S.J., Barendse W., Teale A.J. Polymorphism at the bovine tumor necrosis factor alpha locus and assignment to BTA23 // Mamm. Genome. 1996. V. 7. P. 186−187. doi: 10.1007/s003359900051
Grosse W.M., Kappes S.M., Laegreid W.W. et al. Single nucleotide polymorphism (SNP) discovery and linkage mapping of bovine cytokine genes // Mamm. Genome. 1999. V. 10. № 11. P. 1062–1069. doi: 10.1007/s003359901162
Bannerman D.D. Pathogen-dependent induction of cytokines and other soluble inflammatory mediators during intramammary infection of dairy cows // J. Anim. Sci. 2009. V. 87 (13 Suppl.). P. 10–25. doi: 10.2527/jas.2008-1187
Bradley J.R. TNF-mediated inflammatory disease // J. Pathol. 2008. V. 214. № 2. P. 149–160. doi: 10.1002/path.2287
Raoofian P., Shoja J., Moghadam G.H., Javanmard A. Association investigation and gene expression in genotypes TNFα with somatic cell score in Holstein Dairy cattle // Iranian J. Veter. Clin. Sci. Fall. 2018. V. 12. № 2. P. 59–134.
Wojdak-Maksymiec K., Szyda J., Strabel T. Parity-dependent association between TNF-α and LTF gene polymorphisms and clinical mastitis in dairy cattle // BMC Vet. Res. 2013. V. 9. doi: 10.1186/1746-6148-9-114
Xu A.J., Liu X.L., Guo J.Z., Xia Z. Polymorphism of bovine TNF-a gene and its association with mastitis in Chinese Holstein cows // Yi Chuan. 2010. V. 32. № 9. P. 929–934.
Bojarojć-Nosowicz B., Kaczmarczyk E., Stachura A., Kotkiewicz M. Polymorphism in the promoter region of the tumor necrosis factor-alpha gene in cattle herds naturally infected and uninfected with the bovine leukemia virus // Polish J. Vet. Sci. 2011. V. 14. № 4. P. 671–673. doi: 10.2478/v10181-011-0101-0
Lendez P.A., Passucci J.A., Poli M.A. et al. Association of TNF-a gene promoter region polymorphisms in bovine leukemia virus (BLV)-infected cattle with different proviral loads // Arch. of Virology. 2015. V. 160. № 8. P. 2001–2007. doi: 10.1007/s00705-015-2448-5
Cheng Y., Huang C., Tsai H. Relationship of bovine TNF-α gene polymorphisms with the risk of bovine tuberculosis in Holstein cattle // J. Vet. Med. Sci. 2016. V. 78. № 5. P. 727–732. doi: 10.1292/jvms.15-0506
Kawasaki Y., Aoki Y., Magata F. et al. The effect of single nucleotide polymorphisms in the tumor necrosis factor-α gene on reproductive performance and immune function in dairy cattle // J. Reprod. and Development. 2014. V. 60. № 3. P. 173–178. doi: 10.1262/jrd.2013-140
Bimenova Zh.Zh., Makashev Y.K., Turyspayeva Sh.D. et al. The effect of the TNF-α gene alleles in Holstein cows on reproductive function // J. Pharmaceutical Sci. and Res. 2018. V. 10. № 4. P. 903–906.
Kahl S., Proszkowiec Wegla M.K., Connor E.E., Elsasser T.H. Association of tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) gene promoter polymorphisms with TNF-alpha response to endotoxin (LPS) in calves // J. Animal Sci. Abstract. 2008. V. 86. P. 195.
Prebavathy T., Thanislass J., Dhanammal L. et al. Association between SNPs in TLR2 gene segment corresponding to LRR functional domain of TLR2 receptor and bovine mastitis // Asian J. Animal Sci. 2015. V. 9. P. 45–56.
Oner Y., Ata N., Karabaş M., Yilmaz O. Investigation of TLR2 -EcoRV, NOD2- BsaHI ve IFNγ- HphI allele frequency distribution among Turkish Native Cattle Breeds // Turkish J. Agriculture. Food Sci. and Technol. 2022. V. 10. № 6. P. 992–996. doi: 10.24925/turjaf.v10i6.992-996.4701