Морфофункциональные параметры молочной железы крупного рогатого скота голштинской породы разных генотипов по гену STAT3

Ген STAT3 кодирует цитоплазматический белок преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3 (STAT3). На данный момент на основании преимущественно зарубежных полногеномных исследований существуют сведения об ассоциации гена с энергетическим обменом, линейными размерами и живой массой, однако они проводились в основном на лабораторных животных и человеке, а на крупном рогатом скоте подобных сведений пока недостаточно.

Цель работы: изучить морфофункциональные параметры молочной железы крупного рогатого скота голштинской породы разных генотипов по гену STAT3. Работа выполнена в 2024-2025 гг. на коровах голштинской породы (n=26) ООО «Сущево» Костромской области. У животных выборки проводили оценку морфофункциональных параметров молочной железы, определяли количество соматических клеток (КСК) в молоке и генотип по гену STAT3. В результате исследований было установлено, что наибольшей частотой обладал гетерозиготный генотип STAT3СТ (0,538). У животных генотипа STAT3^CC регистрировали клиническую форму катарального мастита с КСК более 800 тыс. кл/мл. Также у особей генотипа STAT3^CC отмечали наиболее оптимальные показатели морфофункциональных параметров молочной железы. При этом в результате анализа модели «случай-контроль» определяли статистически значимый шанс возникновения мастита у носителей аллеля STAT3^C в 5,6 раз по сравнению с носительницами аллеля STAT3^T. Это следует учитывать при разведении животных и обращать внимание на их содержание. В качестве подкрепления гипотезы и повышения объективности предлагаемых выводов требуется увеличение поголовья животных выборки, изучение данных тенденций в рамках других популяций крупного рогатого скота.

1. Darnell, J.E. Jr. STATs and gene regulation // Science. – 1997. – V. 12. – No 277 (5332). – PP.1630-1635. doi: 10.1126/science.277.5332.1630. PMID: 9287210.

2. Hillmer, E.J. STAT3 signaling in immunity /E.J. Hillmer, H. Zhang, H.S Li, S.S. Watowich // Cytokine Growth Factor Rev. – 2015. – No. 31. – PP. 1-15. doi: 10.1016/j.cytogfr.2016.05.001.

3. Chen, Q. Targeted inhibition of STAT3 as a potential treatment strategy for atherosclerosis / Q. Chen, J. Lv, W. Yang, B. Xu, Z. Wang // Theranostics. – 2019., No. 9. – PP. 6424-6442, doi: 10.7150/thno.35528.

4. Szelag, M. Targeted inhibition of STATs and IRFs as a potential treatment strategy in cardiovascular disease / M. Szelag, A. Piaszyk-Borychowska, M. Plens-Galaska, J. Wesoly, H.A.R. Bluyssen // Oncotarget. – 2016. – No. 7. – PP. 48788-48812, doi: 10.18632/oncotarget.9195.

5. Marino, F. STAT3β controls inflammatory responses and early tumor onset in skin and colon experimental cancer models / F. Marino, V. Orecchia, G. Regis, M. Musteanu, B. Tassone // Am. J. Cancer Res. – 2014. – No. 4. – PP. 484-494.

6. Alvarado, J.J. Crystal Structure of the Src Family Kinase Hck SH3-SH2 Linker Regulatory Region Supports an SH3-dominant Activation Mechanism / J.J. Alvarado, L. Betts, J.A. Moroco, T.E. Smithgall, J.I. Yeh // J. Biol. Chem.– 2010. No. 285. – PP. 35455–35461. doi: 10.1074/jbc.M110.145102.

7. Kamran, M.Z. Role of STAT3 in Cancer Metastasis and Translational Advances / M.Z. Kamran, P. Patil, R.P. Gude // BioMed Res. Int. – 2013. – No.1 – PP. 1-15. doi: 10.1155/2013/421821.

8. Li, J. STAT3 acetylation-induced promoter methylation is associated with downregulation of the ARHI tumor-suppressor gene in ovarian cancer / J. Li, G. Cui, L. Sun, S.J. Wang, Y.L. Li, Y.G. Meng, Z. Guan, W.S. Fan, L.A. Li, Y.Z. Yang // Oncol. Rep. – 2013. No. 30. PP.165-170. doi: 10.3892/or.2013.2414.

9. Pfeffer, S.R. Unphosphorylated STAT3 regulates the antiproliferative, antiviral, and gene-inducing actions of type I interferons / S.R. Pfeffer, M.Y. Fan, Z.Y. Du, C.H. Yang, L.M. Pfeffer // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2017. No. 490. PP. 739–745. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.06.111.

10. Limagne, E. Sirtuin-1 Activation Controls Tumor Growth by Impeding Th17 Differentiation via STAT3 Deacetylation / E. Limagne, M. Thibaudin, R. Euvrard, H. Berger, P. Chalons, F. Vegan, E. Humblin, R. Boidot, C. Rebe, V. Derangere // Cell Rep. – 2017. – No.19 – PP.746-759. doi: 10.1016/j.celrep.2017.04.004.

11. Song, Q. STAT3 and Smad3 activities are required for the wound healing properties of Periplaneta americana extracts / Q. Song, Y.X. Xie, Q.H. Gou, X.Q. Guo, Q. Yao, X.J. Gou // Int. J. Mol. Med. – 2017. – No. 40. – PP. 465-473. doi: 10.3892/ijmm.2017.3040.

12. Vaisse, C. Leptin activation of Stat3 in the hypothalamus of wild–type and ob/ob mice but not db/db mice / C. Vaisse, J.L. Halaas, C.M. Horvath, J.E. Darnell, M. Stoffel, J.M. Friedman // Nat. Genet. – 1996. – No.14. – PP.95-97. doi: 10.1038/ng0996-95.

13. Cui, Y.X. Essential role of STAT3 in body weight and glucose homeostasis / Y.X. Cui, L. Huang, F. Elefteriou, G.Q. Yang, J.M. Shelton, J.E. Giles, O.K. Oz, T. Pourbahrami, C.Y.H. Lu, J.A. Richardson // Mol. Cell. Biol. – 2004. – No. 24. – PP. 258-269. doi: 10.1128/MCB.24.1.258-269.2004.

14. Gao, Q. Disruption of neural signal transducer and activator of transcription 3 causes obesity, diabetes, infertility, and thermal dysregulation / Q. Gao, M.J. Wolfgang, S. Neschen, K. Morino, T.L. Horvath, G.I. Shulman, X.Y. Fu // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2004. – No. 101 – PP. 4661-4666. doi: 10.1073/pnas.0303992101

15. Song, N. Identification of single nucleotide polymorphisms of the signal transducer and activator of transcription 3 gene (STAT3) associated with body measurement and carcass quality traits in beef cattle / N. Song, L.S. Gui, H.C. Xu, S. Wu, L.S. Zan // Genet. Mol. Res. GMR. – 2015. – No.14. – PP. 11242-11249. doi: 10.4238/2015.September.22.18.

16. Jamshidi, Y. Common STAT3 variants are not associated with obesity or insulin resistance in female twins / Y. Jamshidi, T. Kyriakou, S.B. Gooljar, L.J. Collins, C.A. Lane, H. Snieder, X.L. Wang, T.D. Spector, S.D. O’Dell // Obesity. – 2007. – No.15. – PP. 1634-1639. doi: 10.1038/oby.2007.194.

17. Gianotti, T.F. Study of genetic variation in the STAT3 on obesity and insulin resistance in male adults / T.F. Gianotti, S. Sookoian, C. Gemma, A.L. Burgueno, C.D. Gonzalez, C.J. Pirola // Obesity. – 2008. – No.16. – PP. 1702-1707. doi: 10.1038/oby.2008.250.

18. Phillips, C.M. Dietary Saturated Fat Modulates the Association between STAT3 Polymorphisms and Abdominal Obesity in Adults / C.M. Phillips, L. Goumidi, S. Bertrais, M.R. Field, G.M. Peloso, J. Shen, R. McManus, S. Hercberg, D. Lairon, R. Planells // J. Nutr. – 2009. – No. 139. – PP. 2011-2017. doi: 10.3945/jn.109.110635.

19. Li, P. Genetic association analysis of 30 genes related to obesity in a European American population / P. Li, H.K. Tiwari, W.Y. Lin, D.B. Allison, W.K. Chung, R.L. Leibel, N. Yi, N. Liu // Int. J. Obes. – 2014. – No. 38. – PP.724-729. doi: 10.1038/ijo.2013.140.

20. Wu, S. Genetic Variants in STAT3 Promoter Regions and Their Application in Molecular Breeding for Body Size Traits in Qinchuan Cattle / S. Wu, Y. Wang, Y. Ning, H. Guo, X. Wang, L. Zhang, R. Khan, G. Cheng, H. Wang, L. Zan // Int. J. Mol. Sci. – 2018. – No. 19 (4). – PP. 1035. doi: 10.3390/ijms19041035. PMID: 29596388; PMCID: PMC5979584.

21. Mota, R.R. Genome-wide association study and annotating candidate gene networks affecting age at first calving in Nellore cattle / R.R. Mota, S.E.F. Guimarães, M.R.S. Fortes, B. Hayes, F.F. Silva, L.L. Verardo, M.J. Kelly, C.F. de Campos, J.D. Guimarães, R.R. Wenceslau, J.M. Penitente-Filho, J.F .Garcia, S. Moore // J. Anim. Breed Genet. – 2017. – No.134 (6). – PP. 484-492. doi: 10.1111/jbg.12299. Epub 2017 Oct 9.

22. Maj, T. Pleiotropy and redundancy of STAT proteins in early pregnancy / T. Maj, A. Chelmonska-Soyta // Reprod Domest Anim. – 2007. – No. 42 (4). – PP. 343-353. doi: 10.1111/j.1439-0531.2006.00787.x. PMID: 17635769.

23. Khatib, H. Effects of signal transducer and activator of transcription (STAT) genes STAT1 and STAT3 genotypic combinations on fertilization and embryonic survival rates in Holstein cattle / H. Khatib, W. Huang, D. Mikheil, V. Schutzkus, R.L. Monson // J. Dairy Sci. – 2009. – No. 92 (12). – PP. 6186- 6191. doi: 10.3168/jds.2009-2439. PMID: 19923622.

24. Cai, Z. Prioritizing candidate genes postGWAS using multiple sources of data for mastitis resistance in dairy cattle / Z. Cai, B. Guldbrandtsen, M.S. Lund, G. Sahana // BMC Genomics. – 2018. – No. 19 (1). – P. 656. Published 2018 Sep 6. doi:10.1186/ s12864-018-5050-x

25. Игошин, А.В. Сравнительный анализ частот ДНК-полиморфизмов, ассоциированных с заболеваниями и хозяйственно важными признаками, в геномах российских и зарубежных пород крупного рогатого скота / А.В. Игошин, Г.А. Ромашов, Е.Н. Черняева, Н.П. Елаткин, Н.C. Юдин, Д.M. Ларкин // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2022. – № 26(3). – С. 298-307 DOI 10.18699/VJGB-22-28.

26. Романишко, Е.Л. ДНК-диагностика полиморфизма rs110942700 гена активатора транскрипции (STAT3) для повышения эффективности осеменения коров / Е. Л. Романишко, А. И. Киреева, Н. И. Тиханович, М. Е. Михайлова // Молодые ученые - науке и практике АПК : Материалы Международной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых, Витебск, 25-26 апреля 2024 года. – Витебск: Витебская государственная академия ветеринарной медицины, 2024. – С. 683-686. – EDN CMNQUM.

27. Сабетова, К.Д. Роль полиморфизма LEP R25C в предрасположенности коров к кетозу / К. Д. Сабетова, А. Д. Лемякин, А. А. Чаицкий [и др.] // Международный вестник ветеринарии. – 2024. – № 1. – С. 415-426. – DOI 10.52419/issn2072-2419.2024.1.415. – EDN MWZUDC.