本试验通过对健康和患有高原病的荷斯坦奶牛进行肝脏转录组和代谢组分析,以及对盲肠、结肠和瘤胃进行微生物组学分析,以鉴定与高原病发病机理相关的基因、代谢物和微生物。更重要的是,通过了解机理,为肺动脉高压引起的高原病预防提供理论支持。将2,000头13-15个月龄的荷斯坦青年牛从1,027 m的低海拔（中国,陕西省,西安市）地区运输到3,658 m的高海拔（中国,西藏自治区,拉萨市）地区。饲养3个月后,从高原病组（肺动脉压力≥49 mm Hg）和健康组（肺动脉压力<41 mm Hg）中各选择5头荷斯坦奶牛（16-18个月龄青年牛,未怀孕,495±15 kg）进行生理指标检测和多组学分析。试验一:晨饲后采集健康组和高原病组荷斯坦奶牛颈静脉血,并对两组奶牛进行生理生化指标检测。结果发现,高原病组奶牛的平均肺动脉压力和收缩压显著高于健康组奶牛（P<0.05）,而平均呼吸频率和血氧饱和度要显著低于健康组奶牛（P<0.05）。高原病组奶牛的红细胞计数、血红蛋白浓度、平均血红蛋白量、红细胞压积、钠、氯、铁、镁和葡萄糖含量等指标要显著低于健康组奶牛（P<0.05）。试验二:试验一中的奶牛屠宰后取肝脏组织。对肝脏进行转录组测序分析发现:与健康组相比,高原病组中共鉴定出1,146个差异表达的基因,并且大部分呈下调趋势。载脂蛋白基因Apoe参与到Bmp2（骨形态发生蛋白2）/Pparγ（过氧化物酶体增殖剂激活受体）/Apoe轴,作为Bmp2和Pparγ信号下游的转录靶标,并通过Bmp2和Pparγ激动剂的传递,对肺动脉重构起作用,参与到高原病的发生发展中。Rbp4基因在高压低氧环境下显著下调,并与葡萄糖代谢有关,导致牛机体能量供应不足,这可能是高原病发生的原因之一。荷斯坦奶牛发生高原病时,脂质代谢相关的基因Lcat、Apoc4、Rbp4、Apoc3和Apoe显著下调,LXR/RXR和FXR/RXR途径（该途径主要抑制炎症发生）受阻,造成抗炎作用被抑制,最终导致脂质稳态失衡和葡萄糖相关的生物功能失调。显著下调的基因包括Cyp1a2,该基因富集到细胞色素P450途径,P450途径主要参与病理性血管重塑,P450抑制引发炎症反应,引发高原病。试验三:对肝脏进行代谢组分析发现:使用电喷雾正电离模式分析时,共鉴定出1,325种差异代谢物;使用电喷雾负电离模式分析时,共鉴定出1,442种差异代谢物。差异代谢物主要参与的代谢通路主要为:丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢;D-谷氨酰胺和谷氨酸代谢;丁酸酯代谢;叶酸代谢;泛酸和Co A生物合成。与健康荷斯坦奶牛相比,高原病组奶牛糖类（如D-核糖等）和氨基酸（如丙氨酸-甘氨酸二肽、组氨酸-异亮氨酸二肽、对氯苯丙氨酸、甘氨酰-L-亮氨酸二肽等）代谢物水平显著降低。转录组学与代谢组学联合分析发现,糖类相关基因的表达水平和代谢物在高原病组奶牛中均显著降低,且D-核糖、β-D-果糖、1,4-β-D-葡聚糖、蔗糖、6-磷酸葡萄糖和乙酰酪氨酸乙酯与肺动脉压力成负相关。这些糖类和脂类的降低,会导致机体能量供应不足,可能是高原病发生的原因之一。试验四:试验一中奶牛屠宰后在无菌状态下取盲肠和结肠内容物。对盲肠和结肠进行微生物多样性研究发现:高原病组奶牛厚壁菌门显著下降,而拟杆菌门显著上升。高原病的发生,导致厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）降低,炎症加剧。布劳特氏菌属、Coprobacillus菌属、多尔氏菌属、颤螺菌属、瘤胃球菌属UCG＿009、瘤胃球菌属UCG＿013、瘤胃球菌属UCG＿014和瘤胃球菌属＿2在高原病荷斯坦奶牛中显著降低,并且与糖类（β-D-果糖、D-核糖、蔗糖、6磷酸葡萄糖、1,4-β-D-葡聚糖）、脂类（乙酰基酪氨酸乙基酯）和氨基酸类（天冬氨酸、丙氨酸-甘氨酸二肽、组氨酸-异亮氨酸二肽、甘氨酰-L-亮氨酸二肽）代谢物呈正相关。试验五:试验一中奶牛屠宰后在无菌状态下取瘤胃内容物。对瘤胃微生物多样性研究发现:螺旋体纲,螺旋体目,螺旋体科,螺旋体菌属、密螺旋体属＿2、拟杆菌目RF16菌属、瘤胃球菌属＿2和丁酸弧菌属＿2对健康的荷斯坦奶牛尤其重要。瘤胃球菌属、密螺旋体菌属、布劳特氏菌属与总挥发性脂肪酸呈正相关,与肺动脉压力负相关。弯曲杆菌属与瘤胃挥发性脂肪酸浓度有关,在高原病组荷斯坦奶牛瘤胃中显著增加。瘤胃球菌属＿2、布劳特氏菌属和短真杆菌属在高原病荷斯坦奶牛的盲肠、结肠和瘤胃中均显著降低,与高原病发生密切相关。由上推断,荷斯坦奶牛处于高原低氧环境时,与血管重塑相关的Apoe和Cyp1a2基因下调、抗炎反应相关基因下调、葡萄糖和脂质代谢相关基因显著下调,与此同时肠道F/B下降、瘤胃球菌属和短真杆菌属下降、瘤胃弯曲杆菌和厌氧梭菌属上调;继而引发肝脏1,4-β-D-葡聚糖、蔗糖和6-磷酸葡萄糖、乙酰酪氨酸乙酯等糖类和脂类代谢异常、供能不足、炎症加剧;最终导致肺动脉压力升高,参与到荷斯坦奶牛高原病的发生发展中。在下一步研究中,需要对筛选出的关键基因、代谢物、微生物进行功能研究,以明确和验证其在荷斯坦奶牛高原病发生发展中的机制作用。