기후 변화는 전 세계 기온을 상승시키며, 이는 가축과 인간 모두에게 치명적이다. 열 스트레스는 여러 가축 스트레스 중 하나로 알려져 있으며, 낙농우는 고온 스트레스에 민감하게 반응한다. 본 연구는 낙농우의 건강에 대한 열 스트레스의 영향과 생물학적 변화 양상을 보다 명확히 이해하고자 하였다. 개체 암소를 정상 조건(21-22 °C, 50-60% 습도)과 고온 조건(31-32 °C, 80-95% 습도)으로 나누어 각각 7일간 사육하였다. 혈액 및 분변의 장내 미생물군에 대해 대사체학(metabolomics)과 전사체(transcriptome) 분석을 수행하였다. 고온 군에서는 리놀레산(linoleic acid)과 과당(fructose)을 포함한 9개의 대사체가 하향 조절되었고, 154개의 상향 조절 및 72개의 하향 조절 DEGs(Differentially Expressed Genes, 차등 발현 유전자)가 확인되었으며, Intestinimonas 및 Pseudoflavonifractor를 포함한 18개의 미생물이 속(genus) 수준에서 정상 군과 유의한 차이를 보였다. 리놀레산과 과당은 다양한 스트레스와 연관됨이 확인되었고, 차등 발현 유전자 및 유의한 차이를 보인 미생물에 대한 기능 분석을 통해 고온 스트레스가 염증 반응, 면역계, 세포 에너지 기전 및 미생물 부티레이트(butyrate) 생성과 관련되어 있음을 확인하였다. 이러한 생물학적 변화는 고온 스트레스를 견디는 데 도움이 되었을 가능성이 있다. 열 스트레스에 의해 유도되는 것으로 알려진 면역 및 염증 반응은 대사체, 전사체 및 미생물군 수준에서의 조절을 통해 항상성(homeostasis)을 유지하는 것으로 확인되었다. 본 연구 결과에서 열 스트레스 조건은 면역계 및 세포 에너지 대사의 변화를 유발할 수 있으며, 이는 감소된 대사체, 경로 풍부화(pathway enrichment), 그리고 차등 미생물의 형태로 나타난다. 본 연구는 직접적인 표현형 데이터(phenotypic data)를 포함하지 않았으므로, 향후 추가적인 검증이 필요하다고 판단된다. 결론적으로, 고온 스트레스는 대사체의 감소, 유전자 발현 패턴의 변화, 그리고 장내 미생물군 조성의 변화를 유발하였으며, 면역 관련 유전자와 세포 에너지 대사를 조절함으로써 낙농우가 고온 스트레스를 견디는 데 기여하는 것으로 생각된다.

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