《Veterinary Microbiology》：Plasma untargeted lipidomics based on UHPLC-Orbitrap-MS reveals potential biomarkers and the pathogenesis involved in
Mycoplasma bovis pneumonia
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Mycoplasma bovis感染导致犊牛血浆中313种脂质分子显著变化，揭示甘油磷脂代谢紊乱与肺损伤、免疫失调相关，并鉴定PC 32:0为高诊断价值生物标志物。
杨飞|刘凡|翟玉飞|何胜虎|杨梦梦|李珂|郭亚楠
青海大学农学院，中国青海省西宁810016
摘要
牛支原体（Mycoplasma bovis）被认为是导致牛呼吸道疾病综合症（BRDC）的主要病原体。该病原体主要与犊牛和育肥牛的肺炎相关，给全球养牛业造成了重大经济损失。早期诊断的挑战以及对宿主-病原体相互作用了解的局限性凸显了开发新型生物标志物和病原体机制研究的必要性。本研究采用超高效液相色谱-Orbitrap质谱（UHPLC-Orbitrap-MS）技术进行非靶向脂质组学分析，全面研究了感染牛支原体 NX114菌株的犊牛血浆中的脂质变化。组织病理学检查证实了典型的肺部病变，包括炎症细胞浸润、肺泡上皮坏死和间质纤维化。脂质组学分析发现了49个亚类中313种显著失调的脂质分子。甘油磷脂代谢途径受到最明显的影响。值得注意的是，磷脂酰胆碱PC 32:0被验证为潜在的诊断生物标志物，具有较高的区分度（AUC = 0.97）。这些发现揭示了牛支原体感染引起的深刻脂质代谢紊乱，提供了关于其致病机制的新见解，涉及膜稳定性和免疫调节，并强调了血浆脂质组学在开发早期诊断策略方面的潜力，通过识别与早期宿主代谢重塑相关的可量化脂质生物标志物，以及揭示可能作为牛支原体病治疗靶点的失调脂质代谢途径。
引言
牛支原体是一种能够引起严重牛呼吸道感染、乳腺炎、关节炎、中耳炎、角结膜炎、脑膜炎等疾病的病原体。特别是牛支原体引起的肺炎具有较高的发病率和死亡率，已成为全球关注的主要病原体之一（Gelgie等，2024；Suwanruengsri等，2022）。牛支原体于1961年首次在美国一个奶牛群中成功分离鉴定（Hale等，1962）。此后，该疾病在不同国家和地区被报道，给全球奶牛和肉牛的繁殖和生产带来了巨大经济损失（Ammar等，2022）。然而，目前控制牛支原体病仍然非常困难，因为尚未开发出有效的疫苗来保护牛免受牛支原体感染，而且随着耐药性的增加，抗生素治疗也变得困难（Ammar等，2022；Okella-Tonooka Okello，2023）。为了生存和发挥致病作用，支原体需要利用宿主细胞和环境中的营养物质（McGowin和Totten，2017）。但由于支原体密码子的特殊性，其大部分基因仍未知，遗传操作工具有限，且缺乏动物模型。因此，尽管支原体在兽医学和微生物学领域备受关注，但对其代谢和致病机制的理解进展缓慢。代谢组学技术可以提供生物系统状态的准确画像（Li等，2022；Zardini Buzatto等，2020）。脂质组学作为代谢组学的一个分支，专注于脂质研究的代谢表型分析，在理解生理和病理状态下的脂质功能方面取得了重大进展（Lv等，2018；Meikle等，2014；Züllig-Tr?tzmüller K?feler，2020）。脂质是重要的代谢物，参与多种关键生理活动，如细胞屏障、信号传导和能量代谢（Ming等，2017；Wu等，2020）。此外，血浆脂质组学已广泛应用于临床生物标志物鉴定和疾病诊断，包括肺癌（Wang等，2022）、系统性红斑狼疮（Chen等，2021）、心血管疾病（Tabassum等，2019）和2型糖尿病（Razquin等，2018）。目前，脂质组学分析主要使用液相色谱-质谱（LC-MS）技术，分为非靶向和靶向分析。非靶向脂质组学能够全面客观地分析全球脂质谱型，为医学风险评估和治疗改进提供有力支持，推动精准医疗的发展（Kyle，2020）。
尽管近年来在牛支原体的致病性和毒力特征方面取得了显著进展，但牛支原体与宿主之间的相互作用，尤其是血浆中脂质代谢的改变，仍不明确。在本研究中，我们利用牛支原体 NX114建立了犊牛肺部感染模型，并进行了血浆脂质组学分析，以探讨牛支原体对犊牛脂质代谢的影响和机制，从而阐明其相关的致病机制。
实验方法
牛支原体 NX114（GenBank登录号CP135997）保存在-80°C下，用PPLO（BD DifcoTM，美国加州）液体培养基以1:10的比例接种以恢复培养。随后在37°C、5% CO?的培养箱中孵育36-48小时，达到对数生长阶段。之后再次用PPLO液体培养基以1:10的比例接种，并在37°C下恒温孵育3-4代以稳定生长。纯化的牛支原体 NX114被稀释至1010
牛支原体对犊牛平均日增重、器官指数和肺组织的影响
感染7天后记录了犊牛的体重，并计算了平均日增重。所有犊牛在测试期间体重均有所增加，其中对照组体重增长最快。相比之下，牛支原体感染组的平均日增重显著低于对照组（p < 0.001）（图2A）。
进一步评估并评分了肺部情况，
血浆脂质组学在牛支原体感染中的意义
牛支原体是导致牛呼吸道疾病综合症的主要病原体，会引起严重的肺炎并给全球养牛业带来重大经济损失（Maunsell等，2011）。虽然之前的研究详细描述了其流行病学、病理学和免疫学特征，但牛支原体感染的系统代谢后果，特别是在脂质组学水平上，仍不完全清楚（Ammar等，2022；Maunsell等
结论
本研究利用非靶向脂质组学技术分析了牛支原体感染早期犊牛的血浆脂质变化。结果显示脂质发生广泛失调，49个亚类中有313种脂质分子发生显著改变，甘油磷脂代谢途径受到显著影响。这些变化与膜完整性丧失、免疫失衡和肺损伤进展密切相关。值得注意的是，磷脂酰胆碱PC 32:0显示出较高的诊断潜力
缩写
TG：三酰甘油，SM：鞘磷脂，Cer：神经酰胺，LPC：溶血磷脂酰胆碱，PC：磷脂酰胆碱，PI：磷脂酰肌醇，EtherPC：醚磷脂酰胆碱，EtherLPC：醚溶血磷脂酰胆碱，sHexCer：硫酸化己糖基神经酰胺，OxPI：氧化磷脂酰肌醇。
伦理批准和参与同意
作者确认所有方法均按照相关指南和规定进行。实验程序获得了宁夏大学伦理委员会的批准（协议编号NO.NXU-2022-097），批准日期为2022年9月8日。
未引用的参考文献
(Okella等，2023；Züllig等，2020)
资助
本研究得到了宁夏回族自治区自然科学基金（2022AAC05045）的支持。
CRediT作者贡献声明
杨梦梦：正式数据分析。刘凡：方法学、研究设计、正式数据分析、概念构建。何胜虎：写作——审稿与编辑。翟玉飞：软件应用、方法学、数据管理、概念构建。杨飞：写作——初稿撰写、软件应用、方法学、数据管理、概念构建。郭亚楠：资源获取、项目管理、资金筹措。李珂：软件应用。致谢
我们衷心感谢所有作者在本研究中的帮助，以及上海Bioprofile Technology有限公司提供的技术支持。
