A rovarliszt metabolikus hatásainak átfogó értékelése Tenebrio molitor L. növekvő sertésekben transzkripptika, metabolomika és lipidomika segítségével

Absztrakt

Háttér

Azt a hipotézist tesztelték, hogy a rovarliszt (IM), mint fehérjeforrás, befolyásolja a növekvő sertések közvetítő anyagcseréjét. Ennek tesztelésére 30 hím, 5 hetes keresztezett sertést véletlenszerűen 3 olyan 10 sertés csoportba soroltunk, amelyek mindegyike hasonló testtömegű (BW) és izonitrogén étrendet adott (CON) vagy 5% IM (IM5) vagy 10% sertéssel. % IM (IM10) tól Tenebrio molitor L. 4 hétig és a legfontosabb anyagcsere szöveteket (máj, izom, plazma) omikai technikákkal elemeztük.

Eredmények

A legtöbb teljesítményparaméter nem különbözött csoportonként, míg a legtöbb aminosav ilealis emészthetősége 6,7–15,6% -egységgel alacsonyabb volt az IM10-ben, mint a CON-ben (P

Háttér

Mód

Állatok és diéták

A takarmány összetételének elemzése

Az IM, a kísérleti zsírok és a diéták összes lipidzsírsav-összetételének meghatározását a korábban leírtak szerint végeztük [20]. Az étrendben és az IM szárazanyag-tartalmát, energiatartalmát, valamint a nyers tápanyagok és aminosavak koncentrációját hivatalos módszerekkel határozták meg [21, 22]. A rovarliszt kitintartalmát a közelmúltban leírtak szerint határozták meg [16].

Minta kollekció

Négy hét elteltével a sertéseket etetett állapotban elektronarcosisban végzett exangmentációval leölték. A vért heparinnal bevont polietilén csövekbe gyűjtöttük (AppliChem, Darmstadt, Németország), és a plazmát centrifugálással nyertük (1100xg; 10 perc) 4 ° C-on. A máj és a gastrocnemius izomrészeit kivágtuk, jéghideg NaCl-oldatban (0,9%) mostuk és folyékony nitrogénben gyorsfagyasztottuk. A gyomor-bél traktust eltávolítottuk, és az ileumból kimímet gyűjtöttünk. A szövetmintákat és az ileal chyme-et folyékony nitrogénben gyorsfagyasztottuk, és az összes mintát az elemzésig -80 ° C-on tároltuk.

RNS extrakció

A máj (20 mg) és a gastrocnemius izom (30 mg) alikvotáiból származó teljes RNS-t TRIzol reagens (Invitrogen, Karlsruhe, Németország) alkalmazásával izoláltuk a gyártó protokollja szerint. Az RNS mennyiségét és minőségét spektrofotometriásan, NanoQuant lemezzel ellátott Infinite 200 M mikrolemez-olvasóval értékeltük (mindkettő Tecan, Mainz, Németország). Az összes RNS-minta átlagos RNS-koncentrációja és A260/A280-aránya (n = 30, átlag ± SD) 2,06 ± 0,49 μg/μL, illetve 1,97 ± 0,06 (máj), illetve 0,54 ± 0,10 μg/μL, illetve 1,96 ± 0,02 (gastrocnemius izom),.

A mikroarray adatok átírási profilozása és bioinformatikai elemzése

A máj összes lipidjének zsírsavösszetételének meghatározása

A máj összes lipidjeinek zsírsav-összetételét gázkromatográfia-lángionizáció detektálással (GC-FID) határoztuk meg. Röviden, az összes lipidet 50 mg máj-alikvotból extraháltuk n-hexán és izopropanol 3: 2 (v/v) elegyével, amely 0,02% butilezett hidroxitoluolt tartalmaz. Az extrakció után a mintákat centrifugáltuk (1200xg, 10 perc), és a felülúszó alikvot részét N2-áram alatt 37 ° C-on bepároljuk. A lipideket ezt követően trimetil-szulfónium-hidroxid-oldattal (Sigma-Aldrich) [41] transzmetileztük, és a keletkező zsírsav-metil-észtereket (FAME) a közelmúltban részletesen leírt GC-FID rendszerrel választottuk el [30].

Az aminosavak és a TiO2 koncentrációinak meghatározása az ileumkimnában és az aminosavak ileális emészthetőségének kiszámítása

Statisztikai analízis

A statisztikai elemzéseket a Minitab statisztikai szoftver (Rel. 13.1, Minitab, State College, PA, USA) felhasználásával végeztük. A kísérleti egység a toll volt a teljesítményadatokhoz, az egyes állatok pedig az összes többi adathoz. A teljesítményadatokat kétfaktoros ANOVA-nak vetették alá, osztályozási tényezőként az étrendet, az állománysűrűséget és a két tényező kölcsönhatását. Az összes többi adatot Anderson-Darling teszttel ellenőriztük a maradványok normalitásának eloszlása szempontjából. A normálisan elosztott adatokat egyirányú ANOVA-val elemezték, amelyet Fisher többszörös összehasonlító tesztje követett. Ha az adatok nem oszlottak el normálisan, akkor a nem-parametrikus Kruskal-Wallis tesztet alkalmaztuk a csoportok közötti összehasonlításhoz és a Bonferroni-korrigált Mann-Whitney-t U teszt a csoportok közötti összehasonlításhoz. A különbségeket jelentősnek tekintették a P

Eredmények

A kísérleti étrendek jellemzése

A nyersfehérje és a bruttó energia koncentrációja nem különbözött a három étrend között, jelezve, hogy a SEM részleges (IM5 diéta) és teljes (IM10 étrend) helyettesítése IM-vel izonitrogén és izokaloros. Míg a nyers zsír koncentrációja hasonló volt a három étrendben, a nyers hamu koncentrációja 14% -kal alacsonyabb volt az IM10 diétában, mint a CON étrendben. Cellulóz hozzáadása miatt az IM5 és IM10 étrendbe a nyersrost koncentrációja 27% -kal, illetve 54% -kal volt magasabb az IM5 és az IM10 étrendben, mint a CON étrendben. A fő fehérjeforrások különböző mennyiségének (SEM, IM) használata ellenére az aminosavak koncentrációja az étrendben viszonylag hasonló volt a három étrend között az egyes mennyiségű L-lizin, DL-metionin, L-treonin, L-triptofán, L-glutaminsav és L-cisztein (2. táblázat). A nyers zsír és a fő zsírsavak (linolsav, olajsav, palmitinsav, sztearinsav és α-linolénsav) koncentrációi, amelyek az összes zsírsav több mint 95% -át tették ki, a három étrendben hasonlóak voltak a kiigazítás miatt zsírtartalom és zsírsavösszetétel egyedi mennyiségű repceolaj és pórsáfrányolaj hozzáadásával (2. táblázat).

Hatás a sertések aminosavainak növekedési teljesítményére és ilealis emészthetőségére

A legtöbb teljesítményparaméter (napi takarmánybevitel, végső testtömeg, nyereség: takarmányarány) nem különbözött a három csoportban (3. táblázat). Csak a napi testtömeg-növekedés volt alacsonyabb az IM10 csoportban az IM5 és a CON csoporthoz képest (P 3. táblázat Izonitrogén táplálékkal etetett sertések teljesítményparaméterei (CON) vagy 5% rovarliszt (IM5) vagy 10% rovarliszt (IM10) nélkül 4 hétig

Az aszparaginsav kivételével az összes aminosav illealis emészthetősége 6,7-15,6% -egységgel alacsonyabb volt az IM10 csoport sertésében, mint a CON csoportba tartozó sertéseknél (1. kiegészítő fájl: S3. Táblázat). Az aszparaginsav ilealis emészthetősége 26,3% -egységgel alacsonyabb volt az IM10 csoportban, mint a CON csoportban.

Hatás a sertések máj transzkripciójára

Összesen 166 transzkriptumot találtunk (105 felfelé, 61 lefelé szabályozva), amelyek az májban az IM10 és a CON csoport között differenciáltan expresszálódtak az alkalmazott szűrési kritériumok szerint (FC> 1.2 vagy 4. táblázat. A legdúsítottabb GO biológiai folyamat az IM10 csoportba tartozó sertések májának 105 felfelé és 61 szabályozott átiratához rendelt kifejezések a CON a csoporthoz képest

Hatás a sertések vázizomának átiratára

A gastrocnemius izomban 198 transzkriptumot (87 felfelé szabályozott, 111 lefelé szabályozott) azonosítottak differenciálisan expresszálva (FC> 1.2 vagy 5. táblázat. A leggazdagabb GO biológiai folyamat kifejezések, amelyeket a 87 felfelé szabályozott és 111 le szabályozott átirathoz rendeltek az IM10 csoportba tartozó sertések gastrocnemius izma a CON a csoporthoz képest

Hatás a sertések plazma-aminosavaira, aminosav-metabolitjaira, karnitin-fajaira és epesavaira

Az alanin, citrullin, glutamát, prolin, szerin, tirozin és valin plazmakoncentrációja 19%, 15%, 33%, 27%, 19%, 46% és 62% volt magasabb az IM10 csoportban, mint a CON csoportban, mivel az aszparagin koncentrációja 24% -kal alacsonyabb volt az IM10 csoportban, mint a CON csoportban (P 6. táblázat: Izonitrogén étrenddel etetett sertések aminosavak és aminosav-metabolitjainak plazmakoncentrációi (CON) vagy 5% rovarliszt (IM5) vagy 10% rovarliszt (IM10) nélkül 4 hétig

A kimutatható 40 plazma-karnitinfaj közül csak hét volt számszerűsíthető (karnitin, acetilkarnitin, propionilkarnitin, hidroxibutirilkarnitin, butirilkarnitin, mirisztolilkarnitin és palmitoilkarnitin) karnitin és acetilkarnitin mennyiségben, az összes carnitin 83% -a, 13% -a carnitin minden csoport. A számszerűsíthető karnitinfajok plazmakoncentrációiban nem tapasztaltunk különbséget, kivéve a hidroxi-butiril-karnitinot, amely az egyik kisebb acilkarnitin faj (az összes faj ~ 1% -a), amely 22% -kal, illetve 16% -kal volt magasabb az IM5 és az IM10 csoportban, mint a CON csoportban (P 1. ábra

A koleszterin és a triacil-glicerin koncentrációja a plazmában (a) és a máj (b) izonitrogén étrenddel etetett sertések (CON) vagy 5% rovarliszt (IM5) vagy 10% rovarliszt (IM10) nélkül 4 hétig. A sávok az átlag ± SD értékeket jelentik n = Csoportonként 10 állat

Hatás a sertések májában és plazmájában a foszfolipid és a szfingolipid koncentrációira

A májban a fő foszfolipidek (PC, PE, PI, PS), lizofoszfolipidek (LPC, LPE) és szfingolipidek (SM, Cer, HexCer) koncentrációja nem különbözött a három csoport között (7. táblázat). Csak a kisebb foszfolipidek PG, PE P és PC O májkoncentrációja volt magasabb az IM5 és IM10 csoportban, mint a CON csoportban (P 7. táblázat: Foszfolipid- és szfingolipidcsoportok koncentrációi az izonitrogén étrenddel etetett sertések májában és plazmájában (CON) vagy 5% rovarliszt (IM5) vagy 10% rovarliszt (IM10) nélkül 4 hétig

A plazmában a leggyakoribb foszfolipid PC, valamint más fő foszfolipidek (PI, LPC, PE) és szfingolipidek (SM, Cer, HexCer) koncentrációi nem különböztek a három csoport között. Csak a PC O és a PE P plazmakoncentrációja volt magasabb az IM10 csoportban, mint az IM5 és a CON csoportban (P 2. ábra

A szignifikánsan megváltozott májfoszfolipid paraméterek és a máj jelentősen megváltozott mRNS szintjei közötti összefüggés

A szignifikánsan megváltozott gének máj mRNS-szintjei és a lipid-anyagcsere jelentősen megváltozott májparaméterei (PE P, PG és PC: PE-arány) közötti statisztikai összefüggések vizsgálatához regresszióanalízist végeztünk. Amint azt az 1. kiegészítő fájl: S11 táblázat mutatja, nem találtunk szignifikáns összefüggést.

Vita

Következtetések

Az étrendi IM metabolikus hatásának átfogó értékelése növekvő sertésekben feltárta a máj és a vázizmok nagyszámú transzkriptumának mérsékelt differenciális szabályozását, valamint számos aminosav (alanin, citrullin, glutamát, prolin, szerin, tirozin) plazmakoncentrációjának változását., valin, aszparagin) és a MetS aminosav metabolit. Ezzel ellentétben az étrendi IM hatására nem találtak változást a fő karnitin/acilkarnitin és a keringő epesav fajok plazmakoncentrációiban, valamint a fő lipidosztályok máj- és plazmakoncentrációiban (TG, koleszterin, foszfolipidek, lizofoszfolipidek, szfingolipidek). A májban az összes PC és PE faj százalékos aránya nem mutatott különbséget a csoportok között, kivéve a 6 kettős kötést tartalmazó csoportokat, amelyek alacsonyabbak voltak az IM10 csoportban, mint a CON esetében. Ezen megfigyelések alapján arra a következtetésre jutunk, hogy a SEM részleges vagy teljes pótlása IM-vel az etetési adagban összességében kevésbé befolyásolja a növekvő sertések köztes anyagcseréjét. Így az IM-től Tenebrio molitor A L. a malacok biztonságos fehérjeforrásának tekinthető, amely nem okoz káros hatásokat az anyagcserére.

Az adatok és anyagok rendelkezésre állása

A tanulmány során keletkezett vagy elemzett összes adatot tartalmazza ez a közzétett cikk és kiegészítő információs fájljai.