Aufklärung der Effekte Vitamin D assoziierter Polymorphismen und Genexpressionen auf die Vitamin D Konzentration im Blut, die Immunantwort und Gesundheit von Milchkühen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Eder; Professor Dr. Sven König
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537431278

Milchkühe sind in der Frühlaktation einer negativen Energiebilanz ausgesetzt, was zu einem erhöhten Risiko für eine Immunsuppression und zu einer erhöhten Krankheitsanfälligkeit führt. Ein wichtiger Metabolit, der in die damit zusammenhängenden Stoffwechselwege involviert ist, ist Vitamin D. Genetische Hintergründe der Regulierung des Vitamin D Stoffwechsels wurden bereits am Menschen erforscht. In Milchkühen sind die Beziehungen zwischen genetischen Varianten, dem Vitamin D Gehalt im Blut und der Gesundheit noch unbekannt, könnten aber essentielle Erkenntnisse für eine verbesserte Immunität und Krankheitsresistenz liefern. Die Antragsteller Prof. Eder und Prof. König konnten Assoziationen zwischen Polymorphismen im CYP2R1 Gen mit dem Vitamin D Gehalt im Blut und Erkrankungen bei Milchkühen nachweisen. Diese ersten interessanten Erkenntnisse stimulieren weiterführend detaillierte Gensequenzierungen, um die zugrundeliegenden genetischen Varianten und Pathways zu detektieren, welche in den Vitamin D Stoffwechsel und damit assoziierte Erkrankungen involviert sind. Das Projekt hat daher die Identifizierung von Polymorphismen in 16 Genen zum Ziel, welche den Vitamin D Stoffwechsel beeinflussen, sowie Effekte dieser Polymorphismen auf Vitamin D Gehalt, die Erkrankungshäufigkeit und die Immunantwort bei Milchkühen zu analysieren. Dafür erfolgt eine Messung des Vitamin D Gehaltes im Blut während der Frühlaktation, eine detaillierte Gesundheitsdatenerfassung und des Immunstatus, eine Gensequenzierung mittels sogenannter „shotgun sequencing with target enrichment (50-fache Abdeckung)“ und die Analyse von Genexpressionen aus Blutzellen an 300 HF-Kühen aus zwei Forschungsstationen mit Möglichkeiten zur individuellen Fütterung. In beiden Herden werden die Kühe in zwei Fütterungsgruppen mit unterschiedlicher Vitamin D Supplementierung eingeteilt. Die Hypothese ist, dass Polymorphismen in den Vitamin D Genen, die zugehörigen Transkriptom-Profile und deren Interaktion mit der Fütterung, der Immunantwort und der Zuchtwertklasse für die Milchleistung, signifikant den Vitamin D Stoffwechsel und die Erkrankungshäufigkeit beeinflussen. Für die Kühe der Forschungsstationen und für ca. 20000 Kühe von speziellen Vertragsherden hat die AG Tierzüchtung aus Vorgängerprojekten Zugriff auf (imputierte) Vollgenomsequenzen (VGS) (30-fache Abdeckung). Die VGS werden verwendet für genomweite Assoziationsstudien für Parameter der Immunantwort und für Erkrankungen. Final vergleichen wir die Signifikanzen der genomweiten Assoziationen für Immunantworten und für Erkrankungen mit dem Ziel, geeignete Gesundheitsmerkmale identifizieren, die als Indikatoren des Immunstatus in entsprechenden genomischen Zuchtwertschätzverfahren berücksichtigt werden können. Die Zuchtwertschätzmodelle werden weiterführend ergänzt mit besonderer Gewichtung von bedeutenden SNPs oder Chromosomensegmenten, auf Basis der zuvor durchgeführten Studien zu Kopplungsungleichgewichten und Genexpressionsanalysen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Katharina May