agronaukaАграрная наука Евро-Северо-ВостокаAgricultural Science Euro-North-East2072-90812500-1396FARC North-East10.30766/2072-9081.2026.27.2.411-424agronauka-2493Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ: ЗООТЕХНИЯОRIGINAL SCIENTIFIC ARTICLES: ZOOTECHNYРоль полиморфизма гена IGF1 в предрасположенности коров к кетозуThe role of IGF1 gene polymorphism in predisposition of cows to ketosishttps://orcid.org/0000-0003-3282-4779ЧаицкаяК. Д.ChaitskayaK. D.

Чаицкая Ксения Дмитриевна, кандидат вет. наук, доцент кафедры внутренних незаразных болезней, хирургии и акушерства

ул. Учебный городок, 34, п. Караваево, Костромской район, Костромская область, 156530

Kseniya D. Chaitskaya, PhD in Veterinary Science, associate professor at the Department of Internal Non-Communicable Diseases, Surgery and Obstetrics

34, Karavaevo, Kostroma region, 156530

kseniyasabetova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5853-3809ЧаицкийА. А.ChaitskiyA. A.

Чаицкий Алексей Александрович, кандидат биол. наук, заведующий лабораторией генетики и ДНКтехнологий, преподаватель кафедры частной зоотехнии, разведения и генетики

ул. Учебный городок, 34, п. Караваево, Костромской район, Костромская область, 156530

Alexey A. Chaitskiy, PhD in Biology, Head of the Laboratory of Genetics and DNA Technologies, lecturer, the Department of Private Animal Science, Breeding, and Genetics

34, Karavaevo, Kostroma region, 156530

Info@kgsxa.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3552-8457ЩеголевП. О.SchiogolevP. O.

Щеголев Павел Олегович, кандидат с.-х. наук, селекционер-зоотехник центра информационного обеспечения

ул. Учебный городок, 34, п. Караваево, Костромской район, Костромская область, 156530

Pavel O. Schiogolev, PhD in Agricultural Science, breeder-zootechnician, the Information Support Center

34, Karavaevo, Kostroma region, 156530

Info@kgsxa.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1561-5449КоролевА. А.KorolevA. A.

Королев Антон Александрович, кандидат с.-х. наук, заведующий центром информационного обеспечения

ул. Учебный городок, 34, п. Караваево, Костромской район, Костромская область, 156530

Anton A. Korolev, PhD in Agricultural Science, Head of the Information Support Center

34, Karavaevo, Kostroma region, 156530

Info@kgsxa.ruhttps://orcid.org/0009-0006-8530-6202ДуркинаВ. А.DurkinaV. A.

Дуркина Виктория Алексеевна, студент, лаборант лаборатории генетики и ДНК-технологий

ул. Учебный городок, 34, п. Караваево, Костромской район, Костромская область, 156530

Viktoriya A. Durkina, student, laboratory assistant, the Laboratory of Genetics and DNA Technologies

34, Karavaevo, Kostroma region, 156530

Info@kgsxa.ruГБОУ ВО «Костромская государственная сельскохозяйственная академия»РоссияKostroma State Agricultural AcademyRussian Federation202629042026272411424Copyright © Чаицкая К.Д., Чаицкий А.А., Щеголев П.О., Королев А.А., Дуркина В.А., 20262026Чаицкая К.Д., Чаицкий А.А., Щеголев П.О., Королев А.А., Дуркина В.А.Chaitskaya K.D., Chaitskiy A.A., Schiogolev P.O., Korolev A.A., Durkina V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.agronauka-sv.ru/jour/article/view/2493

В статье приводятся результаты исследования 2024 года по определению влияния полиморфизма гена IGF1 на предрасположенность коров к кетозу. Объектом исследования послужили новотельные коровы костромской породы племенных хозяйств Костромской области (n = 127). В первые 10 дней после отела у клинически здоровых коров проводили анализ периферической крови на содержание кетоновых тел, вследствие чего разделили животных на 1-ю и 2-ю группы с содержанием кетоновых тел 0–1,2 ммоль/л и выше 1,2 ммоль/л соответственно. Из цельной крови подопытных животных выделяли образцы ДНК и проводили их генотипирование по локусу rs109763947 гена IGF1 методом полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) с плавлением флуоресцентных зондов. Установлено, что исследуемая популяция скота полиморфна по локусу IGF1 и характеризуется полным отсутствием носителей генотипа AA, преобладанием и статистически значимым (P<0,001) избытком гетерозигот AG (0,551–0,714), сопровождающихся повышенным на 0,05 ммоль/л уровнем кетоновых тел в крови (P<0,001) и положительной корреляцией концентрации кетонов в крови с содержанием белка в молоке (rho = 0,349, P<0,05), что указывает на возможное селекционное преимущество гетерозигот. Частота аллеля А в 1-й группе оказалась на 0,078 меньше, чем во 2-й (P<0,001), что согласуется с тенденцией носительниц аллеля А попадать в группу здоровых животных в 2,06 раза реже, чем в группу коров с субклиническим кетозом. Однако соотношение шансов для данных событий незначимо, а высокое значение коэффициента вариации уровня кетоновых тел среди коровносительниц генотипов AG и GG 2-й группы (43,05 и 64,40 % соответственно) по сравнению с 1-й (5,60 и 5,96 % соответственно), свидетельствует о влиянии на предрасположенность к кетозу других генетических факторов, что говорит о необходимости изучения локуса rs109763947 в комплексе с другими ДНК-маркерами.

The article presents the results of the study conducted in 2024 to determine the effect of IGF1 gene polymorphism on the predisposition of cows to ketosis. The objects of the study were first-calving cows of the Kostroma breed from pedigree farms in the Kostroma region (n = 127). In the first 10 days after calving, peripheral blood in clinically healthy cows was analyzed for ketone bodies. As a result, the animals were divided into groups 1 and 2 with 0 -1.2 mmol/l ketone body content and above 1.2 mmol/l, respectively. The samples of DNA were isolated from the whole blood of experimental animals and genotyping was performed at the rs109763947 locus of the IGF1 gene by real-time polymerase chain reaction (RT PCR) with melting of fluorescent probes. It has been established that the studied cattle population is polymorphic at the IGF1 locus and is characterized by the complete absence of AA genotype carriers, the predominance and statistically significant (P<0.001) excess of AG heterozygotes (0.551–0.714), accompanied by an increased level of ketone bodies in the blood by 0.05 mmol/l (P<0.001) and a positive correlation of the concentration of ketones in the blood with a protein content in milk (r ho = 0.349, P<0.05), which indicates a possible breeding advantage of heterozygotes. The frequency of the A allele in group 1 was 0.078 less than in group 2 (P<0.001), which corresponded with the entry trend of A carriers to healthy group 2.06 times less often than to the group with subclinical ketosis. However, the odds ratio for these events is not significant, and the high coeffic ient of variation in ketone body levels among AG and GG carriers in group 2 (43.05 and 64.4 %, respectively) compared with group 1 (5.6 and 5.96 %, respectively) indicates the influence of other genetic factors on the predisposition to ketosis. This indicates the necessity to study the rs109763947 locus in combination with other DNA markers.

крупный рогатый скоткостромская породаген инсулиноподобного фактора ростаПЦР в реальном временикетоновые телаcattleKostroma breedinsulin-like growth factor geneRT PCRketonesИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №22 -76-00006, https://rscf.ru/project/22-76-00006/The study was supported by the Russian Science Foundation grant No. 22 -76-00006, https://rscf.ru/project/22-76-00006/ReferencesPartridge L. N., Alic N., Bjedov I., Piper M. D. W. Ageing in drosophila: the role of the insulin/Igf and TOR signalling network. Experimental Gerontology. 2011;46(5):376–381. DOI: https://doi.org/10.1016/j.exger.2010.09.003Partridge L. N., Alic N., Bjedov I., Piper M. D. W. Ageing in drosophila: the role of the insulin/Igf and TOR signalling network. Experimental Gerontology. 2011;46(5):376–381. DOI: https://doi.org/10.1016/j.exger.2010.09.003Белая Е. В., Михайлова М. Е. SnaBI-полиморфизм гена инсулиноподобного фактора роста (bIGF-I) у крупного рогатого скота. Молекулярная и прикладная генетика. 2009;9:153–159. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38553705 EDN: LTPZMABelaya E. V., Mikhaylova M. E. SnaBI-polymorphism of insulin-like growth factor gene (bIGF-I) in cattle. Molekulyarnaya i prikladnaya genetika. 2009;9:153–159. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38553705Nikolić-Judith A., Šamanch H., Kovačević M. Serum concentrations of insulin-like growth factors and thyroid hormones in healthy and ketotic dairy cows during the puerperium. Acta Veterinaria. 2001;51(2):73 –88. DOI: https://doi.org/10.2298/AVB1106489PNikolić-Judith A., Šamanch H., Kovačević M. Serum concentrations of insulin-like growth factors and thyroid hormones in healthy and ketotic dairy cows during the puerperium. Acta Veterinaria. 2001;51(2):73 –88. DOI: https://doi.org/10.2298/AVB1106489PKim J. W. Modulation of the somatotropic axis in periparturient dairy cows. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2014;27(1):147–154. DOI: https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13139Kim J. W. Modulation of the somatotropic axis in periparturient dairy cows. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2014;27(1):147–154. DOI: https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13139Petruh I., Simonov M., Vlizlo V., Ostapiv D. The role of insulin-like growth factor and leptin in the pathogenesis of internal non-contagious pathology of dairy cows. Ukrainian journal of veterinary and agricultural sciences. 2018;1(2):19–22. DOI: https://doi.org/10.32718/ujvas1-2.05Petruh I., Simonov M., Vlizlo V., Ostapiv D. The role of insulin-like growth factor and leptin in the pathogenesis of internal non-contagious pathology of dairy cows. Ukrainian journal of veterinary and agricultural sciences. 2018;1(2)|:19–22. DOI: https://doi.org/10.32718/ujvas1-2.05Gross J., van Dorland H. A., Schwarz F. J., Bruckmaier R. M. Endocrine changes and liver mRNA abundance of somatotropic axis and insulin system constituents during negative energy balance at different stages of lactation in dairy cows. Journal of Dairy Science. 2011;94(7):3484–3494. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2011-4251Gross J., van Dorland H. A., Schwarz F. J., Bruckmaier R. M. Endocrine changes and liver mRNA abundance of somatotropic axis and insulin system constituents during negative energy balance at different stages of lactation in dairy cows. Journal of Dairy Science. 2011;94(7):3484–3494. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2011-4251Михайлова М. Е., Белая Е. В., Волчок Н. М. Влияние полиморфных вариантов генов соматотропинового каскада (bPit-1, bPrl, bGH, bGHR, bIGF-1) на признаки молочной продуктивности крупного рогатого скота чёрно-пёстрой породы белорусского разведения. Научный вестник Национального университета биоресурсов и природопользования Украины. 2011;160(2):273–280.Mikhaylova M. E., Belaya E. V., Volchok N. M. The effect of polymorphic variants of the somatotropin cascade genes (bPit-1, bPRL, bGH, bGHR, bigF-1) on the traits of dairy productivity in Black-and-White cattle of the Belarusian breed. Nauchny vestnik Natsionalnogo universiteta bioresursov i prirodopolzovaniya Ukraini. 2011;160(2):273–280. (In Ukrainе).Загидуллин Л. Р., Гилемханов И. Ю., Ахметов Т. М., Шайдуллин Р. Р., Тюлькин С. В. Молочная продуктивность и качество молока коров с разными генотипами по гену IGF1. Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2021;(4(67)):135–139. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47405598 EDN: WTRTZZZagidullin L. R., Gilemkhanov I. Yu., Akhmetov T. M., Shaydullin R. R., Tyulkin S. V. Milk productivity and milk quality of cows with different genotypes by the IGF1 gene. Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021;(4(67)):135–139. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47405598Ge W., Davis M. E., Hines H. C., Irvin K. M., Simmen R. C. Association of a genetic marker with blood serum insulin-like growth factor-I concentration and growth traits in Angus cattle. Journal of Animal Science. 2001;79(7):1757–1762. DOI: https://doi.org/10.2527/2001.7971757xGe W., Davis M. E., Hines H. C., Irvin K. M., Simmen R. C. Association of a genetic marker with blood serum insulin-like growth factor-I concentration and growth traits in Angus cattle. Journal of Animal Science. 2001;79(7):1757–1762. DOI: https://doi.org/10.2527/2001.7971757xБейшова И. С., Траисов Б. Б., Косилов В. И. Характеристика генетической структуры селекционного поголовья аулиекольской и казахской белоголовой пород по полиморфным генам соматотропинового каскада. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017;(6(68)):261–265. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=3227789 EDN: YLSHIEBeyshova I. S., Traisov B. B., Kosilov V. I. Characteristics of genetic structure of the auliekolsky and kazakh white-head breeding cattle stock based on polymorphic genes of somatotropine cascade. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2017;(6(68)):261–265. (In Russ.). URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32277897Гаджиев З. К., Суржикова Е. С., Евлагина Д. Д., Суров А. И., Шумаенко С. Н. ДНК-тестирование аллельного полиморфизма генов IGF-1, GDF5, GH, у молодняка мясного скота. Аграрный научный журнал. 2023;(9):82–87. DOI: https://doi.org/10.28983/asj.y2023i9pp82-87 EDN: DEXXXFGadzhiyev Z. K., Surzhikova E. S., Evlagina D. D., Surov A. I., Shumayenko S. N. DNA testing of allelic polymorphism of IGF-1, GDF 5, GH, GHR genes in young beef cattle. Agrarny nauchny zhurnal = The Agrarian Scientific Journal. 2023;(9):82–87. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.28983/asj.y2023i9pp82-87Дубовскова М. П. Генотипирование скота герефордской породы по генам GHR, IGF-1 и GDF5. Животноводство и кормопроизводство. 2022;105(3):47–55. DOI: https://doi.org/10.33284/2658-3135-105-3-47 EDN: MZEQQCDubovskova M. P. Genotyping of hereford cattle for GHR, IGF-1 AND GDF5 genes. Zhivotnovodstvo i kormoproizvodstvo = Animal Husbandry and Fodder Production. 2022;105(3):47–55. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.33284/2658-3135-105-3-47Arslan K., Taheri S., Şener E. F., Akyüz B., Akçay A., Özkul Y., İşcan K. M. Investigation of the promoter polymorphisms of the growth hormone (GH1), growth hormone receptor (GHR), insulin-like growth factor (IGF-I), and prolactin (PRL) genes and the correlation between gene expression and milk yields in Holstein cattle raised in Central Anatolia. Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences. 2016;40(5):609–615. DOI: https://doi.org/10.3906/vet-1510-66Arslan K., Taheri S., Şener E. F., Akyüz B., Akçay A., Özkul Y., İşcan K. M. Investigation of the promoter polymorphisms of the growth hormone (GH1), growth hormone receptor (GHR), insulin-like growth factor (IGF-I), and prolactin (PRL) genes and the correlation between gene expression and milk yields in Holstein cattle raised in Central Anatolia. Turkish Journal of Veterinary and Animal Sciences. 2016;40(5):609–615. DOI: https://doi.org/10.3906/vet-1510-66Li C., Sun D., Zhang S., Yang S., Alim M. A., Zhang Q. et al. Genetic effects of FASN, PPARGC1A, ABCG2 and IGF1 revealing the association with milk fatty acids in a Chinese Holstein cattle population based on a post genome-wide association study. BMC Genetics. 2016;17:110. DOI: https://doi.org/10.1186/s12863-016-0418-xLi C., Sun D., Zhang S., Yang S., Alim M. A., Zhang Q. et al. Genetic effects of FASN, PPARGC1A, ABCG2 and IGF1 revealing the association with milk fatty acids in a Chinese Holstein cattle population based on a post genome- wide association study. BMC Genetics. 2016;17:110. DOI: https://doi.org/10.1186/s12863-016-0418-xUlyanov V. A., Kubekova B. Z., Beishova I. S., Belaya A. V., Papusha N. V. Preferred and undesirable genotypes of bGH and bIGF-1 genes for the milk yield and quality of black-and-white breed. Veterinary World. 2021;14(5):1202–1209. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2021.1202-1209Ulyanov V. A., Kubekova B. Z., Beishova I. S., Belaya A. V., Papusha N. V. Preferred and undesirable genotypes of bGH and bIGF-1 genes for the milk yield and quality of black-and-white breed. Veterinary World. 2021;14(5):1202–1209. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2021.1202-1209Çobanoğlu Ö., Ardiçli S. Genetic variation at the OLR1, ANXA9, MYF5, LTF, IGF1, LGB, CSN3, PIT1, MBL1, CACNA2D1, and ABCG2 loci in Turkish Grey Steppe, Anatolian Black, and East Anatolian Red cattle. Turkish Journal of Veterinary & Animal Sciences. 2022;46(3):494–504. DOI: https://doi.org/10.55730/1300-0128.4220Çobanoğlu Ö., Ardiçli S. Genetic variation at the OLR1, ANXA9, MYF5, LTF, IGF1, LGB, CSN3, PIT1, MBL1, CACNA2D1, and ABCG2 loci in Turkish Grey Steppe, Anatolian Black, and East Anatolian Red cattle. Turkish Journal of Veterinary & Animal Sciences. 2022;46(3):494–504. DOI: https://doi.org/10.55730/1300-0128.4220Beishova I. S., Ulyanov V. A., Shaikamal G., Papusha N. V., Belaya E. V. Features of holstein cattle bred in kazakhstan by the polymorphic genes of the somatotropin cascade. Advances in Animal and Veterinary Sciences. 2019;7(s1):60–65. DOI: https://doi.org/10.17582/journal.aavs/2019/7.s1.60.65Beishova I. S., Ulyanov V. A., Shaikamal G., Papusha N. V., Belaya E. V. Features of holstein cattle bred in kazakhstan by the polymorphic genes of the somatotropin cascade. Advances in Animal and Veterinary Sciences. 2019;7(s1):60–65. DOI: https://doi.org/10.17582/journal.aavs/2019/7.s1.60.65De la Rosa Reyna X. F., Montoya H. M., Castrellón V. V., Rincón A. M. S., Bracamonte M. P., Vera W. A. Polymorphisms in the IGF1 gene and their effect on growth traits in Mexican beef cattle. Genetics and Molecular Research. 2010;9(2):875–883. DOI: https://doi.org/10.4238/vol9-2gmr745De la Rosa Reyna X. F., Montoya H. M., Castrellón V. V., Rincón A. M. S., Bracamonte M. P., Vera W. A. Polymorphisms in the IGF1 gene and their effect on growth traits in Mexican beef cattle. Genetics and Molecular Research. 2010;9(2):875–883. DOI: https://doi.org/10.4238/vol9-2gmr745Gerasimov N. P., Dzhulamanov K. M., Lebedev S. V., Kolpakov V. I. Effect of IGF-1 C472T, GH C2141G, and GHR T914A polymorphisms on growth performance and feed efficiency in young Kazakh white - headed cattle. Veterinary World. 2023;16(8):1584–1592. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2023.1584-1592Gerasimov N. P., Dzhulamanov K. M., Lebedev S. V., Kolpakov V. I. Effect of IGF-1 C472T, GH C2141G, and GHR T914A polymorphisms on growth performance and feed efficiency in young Kazakh white - headed cattle. Veterinary World. 2023;16(8):1584–1592. DOI: https://doi.org/10.14202/vetworld.2023.1584-1592Saleh A. A., Hassan T. G. M., EL-Hedainy D. K. A., El-Barbary A. S. A., Sharaby M. A., Hafez E. E., Rashad A. M. A. IGF-I and GH Genes polymorphism and their association with milk yields, composition and reproductive performance in Holstein–Friesian dairy cattle. BMC Veterinary Research. 2024;20:341. DOI: https://doi.org/10.1186/s12917-024-04188-4Saleh A. A., Hassan T. G. M., EL-Hedainy D. K. A., El-Barbary A. S. A., Sharaby M. A., Hafez E. E., Rashad A. M. A. IGF-I and GH Genes polymorphism and their association with milk yields, composition and reproductive performance in Holstein–Friesian dairy cattle. BMC Veterinary Research. 2024;20:341. DOI: https://doi.org/10.1186/s12917-024-04188-4Lirón J. P., Prando J., Fernández M. E., Ripoli M. V., Rogberg-Muñoz A., Goszczynski D. E. et al. Association between GNRHR, LHR and IGF1 polymorphisms and timing of puberty in male Angus cattle. BMC Genetics. 2012;13:26. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2156-13-26Lirón J. P., Prando J., Fernández M. E., Ripoli M. V., Rogberg-Muñoz A., Goszczynski D. E. et al. Association between GNRHR, LHR and IGF1 polymorphisms and timing of puberty in male Angus cattle. BMC Genetics. 2012;13:26. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2156-13-26Soares R. A. N., Vargas G., Duffield T., Schenkel F., Squires E. J. Genome-wide association study and functional analyses for clinical and subclinical ketosis in Holstein cattle. Journal of Dairy Science. 2021;104(9):10076-10089. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2020-20101Soares R. A. N., Vargas G., Duffield T., Schenkel F., Squires E. J. Genome-wide association study and functional analyses for clinical and subclinical ketosis in Holstein cattle. Journal of Dairy Science. 2021;104(9):10076-10089. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2020-20101Wu X., Huang K., Wei C., Chen F., Pan C. Regulation of cellular glutathione peroxidase by different forms and concentrations of selenium in primary cultured bovine hepatocytes. The Journal of Nutritional Biochemistry. 2010;21(2):153–161. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2008.12.006Wu X., Huang K., Wei C., Chen F., Pan C. Regulation of cellular glutathione peroxidase by different forms and concentrations of selenium in primary cultured bovine hepatocytes. The Journal of Nutritional Biochemistry. 2010;21(2):153–161. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2008.12.006

The authors declare that there are no conflicts of interest present.