奶牛乳房炎的病因复杂,是当今世界上最常见的奶牛疾病之一,其治疗费用十分昂贵,而且该疾病能够引起巨大的经济损失。奶牛乳房炎是乳腺组织发生的一种炎症性反应,不同炎症程度的乳房炎奶牛的乳汁体细胞计数(SCC)和生物体液中代谢物的特征都会发生一定改变。由于传统诊断方法存在其一定程度的局限性,很难充分阐明其发病机制以及炎症状态、体细胞计数和代谢物之间的相关性,因此目前已不能满足科研人员的研究需要。机体生物体液中的代谢物在通常状态下处于动态平衡,然而一些生理和病理因素会使这种状态发生异常改变,因此导致机体的体液成分也随之发生一定改变。代谢组学技术改变了传统的单一生物标志物分析的概念,是旨在检测和使用整体代谢模式的临床诊断技术,已被用于表征测试组和对照组以及不同健康状况受试者的代谢特征。利用代谢组学技术对奶牛乳房炎进行研究,能够帮助科研人员找到健康奶牛与不同炎症程度乳房炎奶牛之间的差异代谢物,并做出相应分析,最终鉴定出奶牛乳房炎的生物标志物,进而帮助人们认识到更多关于奶牛乳腺的生理及病理变化过程。本研究采用以核磁共振为基础的代谢组学技术,来评估乳房炎奶牛乳清和血浆中的代谢情况。本研究根据牛奶中的体细胞计数将实验动物分为4组(健康对照组、亚临床乳房炎组、轻度临床乳房炎组和重度临床乳房炎组),旨在分析不同炎症程度乳房炎奶牛的血浆和乳清代谢情况,从而评估各样本组间的代谢物差异。采用多元统计分析方法对乳清和血浆样品数据进行分析,采用主成分分析和正交偏最小二乘判别分析法,对样本进行分类判别和生物标志物寻找。本研究的实验结果发现乳清样本组间存在6种差异代谢物,分别为乳酸、丙氨酸、丙酮酸、琥珀酸、甲酸、sn-甘油-3-磷酸胆碱。且随着乳汁体细胞数升高,丙氨酸代谢水平降低,乳酸、丙酮酸、琥珀酸、甲酸和sn-甘油-3-磷酸胆碱代谢水平均升高。同时,发现血浆样本组间存在7种差异代谢物,分别为丙二酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、组胺、亮氨酸、葡萄糖、甘氨酸。且随着乳汁体细胞数升高,丙二酸和甘氨酸代谢水平升高,苯丙氨酸、异亮氨酸、组胺、亮氨酸、葡萄糖代谢水平均降低。研究结果表明,采用基于核磁共振氢谱的代谢组学并结合多变量数据分析技术,对评价健康奶牛和乳房炎奶牛的代谢物差异具有很高的敏感性和特异性;同时也显示出将其作为奶牛乳房炎早期诊断方法的潜力。