A patkányokban a hasnyálmirigy emésztési funkcióinak kialakulásához a szoptatási periódusban nagy molekulájú fehérje táplálásra van szükség

Az újranyomtatási kérelmek és egyéb levelezések címe: T. Kinouchi Meiji Co., Ltd., 540 Naruda, Odawara, Kanagawa 250-0862, Japán (e-mail: [email protected]).

Állatorvos-tanszék, Tottori Egyetem, Mezőgazdasági Kar, Tottori, Japán

Absztrakt

az anyatejben lévő legtöbb aminosav a nagy molekulájú fehérjék alkotóelemeként létezik. Az emberi tejben például az összes aminosav körülbelül 95% -a alkot α-laktalbumint (14 kDa) vagy nagyobb fehérjéket (3). A csecsemők képesek megfelelően megemészteni az ilyen nagy fehérjéket és elegendő aminosav-tápanyagot felszívni az emésztésből. Másrészt gyakran gondolják, hogy a fehérje-hidrolizátumok táplálkozási szempontból egyenértékűek lehetnek az eredeti nagy csecsemőfehérjékkel. Számos jelentés azonban azt sugallta, hogy a szoptató csecsemők esetében fontos, hogy az aminosavak főleg nagy fehérjeként jelenjenek meg az anyatejben.

A felhalmozódó bizonyítékok azt mutatják, hogy a nagy fehérjék jobbak lehetnek a fehérje-hidrolizátumoknál vagy a szabad aminosavaknál, mint a szoptató csecsemők aminosav-táplálékának táplálékforrásaként. Egyes csoportok szerint a standard tápszerből származó nitrogén felhasználása magasabb lehet, mint csecsemőknél a hidrolizátum tápszeréből (25, 32, 33). Felnőtteknél bebizonyosodott, hogy a „lassú” fehérjékből származó test nitrogén felhalmozódása, amelyek aminosavai lassan felszívódnak, nagyobb, mint a „gyors” fehérjéké (6). Ez a hidrolizátum-tápszerrel táplált csecsemőknél tapasztalt alacsonyabb nitrogénfelhalmozódási tényezőknek számíthat, mivel a csecsemőknél a hidrolizátum-tápszer gyomor-bélrendszeri tranzitideje rövidebb lehet, mint a standard tápszeré (27). Érdekes módon azt is javasolják, hogy egyes tápanyagok, például zsír, foszfor és kalcium hatékonyan felszívódhassanak a csecsemők nagy fehérjéin alapuló tejkészítményekből, összehasonlítva a fehérje-hidrolizátum tápszerével (33).

Fiziológiai szempontból az étkezési fehérjék hasonlóan jelentősek lehetnek a csecsemőknél is. Például a tej által szállított nagy fehérjék önmagukban, amelyeknek hasnyálmirigy-enzimekkel történő emésztése szükséges a bél felszívódásához, részt vehetnek a csecsemők hasnyálmirigy-emésztési funkcióinak fejlődési folyamataiban. Felnőtteknél az étkezési fehérje kritikus tényezőként stimulálhatja a hasnyálmirigy emésztőenzimjeinek szekrécióját és szintézisét legalább patkányokban és talán emberben is (13, 14, 34). Noha kevés tanulmány készült a nagy fehérjebevitel fiziológiai jelentőségéről csecsemőkorban, van egy jelentés, miszerint elégtelen hasnyálmirigy-emésztési funkciókat figyeltek meg patkányoknál, akik aminosav-étrendet tápláltak gáttejjel az elválasztási időszak alatt (28). Ezek az eredmények felkeltik az érdeklődést a szoptatás idején bevitt nagy étkezési fehérjék lehetséges szerepe iránt a hasnyálmirigy emésztési funkcióinak kialakulásában.

Az elmúlt években sokféle, csökkentett antigén tartalmú tejfehérje-hidrolizátum formulát gyakran alkalmaznak nemcsak allergiásként diagnosztizált csecsemőknél, hanem egészséges csecsemőknél is, az allergia megelőzésének elvárásaként. Bár egyes kutatók rámutattak a fehérje-hidrolizátum-tápszerek tápanyag-megfelelőségével és hosszú távú hatásaival kapcsolatos aggályokra (2, 41, 46), még mindig kevés a bizonyíték, különös tekintettel a nagy fehérjetáplálás fiziológiai jelentőségére csecsemőkorban. A közelmúltban egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy a csecsemőkori étrendi tapasztalatok kritikusan befolyásolhatják egyes fiziológiai funkciókat nemcsak az etetési időszakban, hanem a későbbi életszakaszban is.

Jelen tanulmányban a szoptatási időszakban végzett nagy fehérjetáplálás hatását vizsgáltuk a hasnyálmirigy emésztési funkcióinak fejlődésére a szoptatási időszak alatt és után, patkány mesterséges nevelési technikával.

Állatok.

A Sprague-Dawley patkányokat a Japan SLC-től (Hamamatsu, Japán) szereztük be, és külön ketrecekben helyeztük őket ellenőrzött hőmérsékletű (25 ± 2 ° C), páratartalom (55 ± 2% relatív páratartalom) és fény (0700–1900 között világít) körülmények között. ). A tejfehérjék és a tejsavófehérje-hidrolizátum hasnyálmirigy-enzim szekrécióra gyakorolt stimuláló hatásainak értékeléséhez 250 és 300 g közötti nőstény patkányokat használtak. Mesterséges nevelési vizsgálatokhoz 11 vemhes patkányt vásároltunk. A születés napjára úgy hivatkoztak 0. nap. Az alom méretét 10 kölyökre állítottuk be 1. nap a szokásos tápanyag-állapot fenntartása érdekében. Valamennyi patkány szabad hozzáférést kapott a standard chow-étrendhez (CRF-1; Japan Clea, Tokió, Japán) és a vízhez. A kísérleti protokollokat intézetünk kísérleti állatainak kutatási bizottsága előzetesen jóváhagyta, és az NRC laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutatójának (NRC, 1996) megfelelően hajtották végre.

Tejforma patkányoknak.

1. táblázat: A tejsavófehérje-hidrolizátum molekulatömeg-eloszlása

2. táblázat: A fő tápanyagok összetétele a kísérleti tejkészítményekben

Prot, fehérje; Hidrogén, hidrolizátum.

Mesterséges nevelés.

Kísérleti protokollok.

Vizsgálatok.

A fehérjekoncentrációt Coomassie Protein Assay Reagens (Pierce, Rockford, IL) alkalmazásával határoztuk meg, szarvasmarha szérum albuminnal standardként. Az amiláz aktivitást egy Amylase B-Test Wako (Wako, Osaka, Japán) kit segítségével határoztuk meg, karboxi-metil-amilózt szubsztrátként alkalmazó módszer alapján. Az amiláz aktivitást a kömény módszer egységeként mutattuk ki. A tripszin aktivitást benzoil-argininnel határoztuk meg o-nitroanilid (Sigma) szubsztrátként, enterokinázzal (Sigma) történő aktiválás után. A tripszin aktivitás egy egységét 1 μmol-nak határoztuk meg o-nitroanilin felszabadul percenként 37 ° C-on. Az inzulin teljes plazmakoncentrációját patkány inzulin [125 I] radioimmun assay rendszerrel határoztuk meg (Amersham, Buckinghamshire, Egyesült Királyság).

Statisztikai analízis.

A tápszerrel táplált csoportok összehasonlítását Student's végezte t-teszt. A görbe alatti terület értékelése során a fehérjeanyagok stimuláló hatásaival és a hasnyálmirigy szekréciós képességével az SBTI esetében egymintás t-tesztet használtunk az értékek nullához való összehasonlításához. A szoptatási időszakban táplált fehérjeforrásoknak a hasnyálmirigy CCK-re való reagálóképességére gyakorolt hatásainak értékelésénél kétirányú, ismételt méréseket végeztek az ANOVA képlet és CCK ingerrel, mint két tényezővel, és post hoc elemzéssel t-tesztet Bonferroni beállításával végeztük. Jelentősége a következő volt: P

1. ábra.Az intragasztrikusan beadott tejsavófehérje (WP, n = 5), kazein (n = 4), és a tejsavófehérje-hidrolizátumot (WPH, n = 4) hasnyálmirigy enzim szekréción. Mindegyik anyag (100 mg/2 ml) oldatát intragasztrikusan adagoltuk az érzéstelenített felnőtt patkányoknak, és a hasnyálmirigy-levet egy hasnyálmirigy-kanülön keresztül gyűjtöttük 5 percig, 15 percenként. Megmértük az amiláz mennyiségét a hasnyálmirigy-lében, és az értékeket az egyes állatokban közvetlenül a beadás előtt bemutatott érték százalékos arányára alakítottuk át. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be. * Jelentősen eltér a 100% -tól, a 0 perces szint (P

Ezt követően ugyanazon modell alkalmazásával értékeltük néhány kereskedelmi forgalomba hozott csecsemőtápszer stimuláló hatását a hasnyálmirigyre. A hasnyálmirigy amiláz szekréciójának növekedése a formulák beadása után 15 perccel 469 ± 116% volt (standard képlet, n = 6), 186 ± 44% (tejsavófehérje-hidrolizátum képlet, Mw:

2. ábra.A mintavételhez használt patkányok testtömege 14, 21, 28 és 42 napos korban. A patkányokat mesterségesen nevelték fehérjéken (Prot) vagy hidroszilátokon (Hydr) 7-21 napos korukig, majd elválasztották standard chow-étrendről. A gáttal táplált (DF) patkányokat szintén 21 napos korukban elválasztották ugyanarra az étrendre. A 14 és 21 napos patkányokat a reggeli étrend eltávolítása után 30 percen belül lemértük. A 28 és 42 napos patkányokat egy éjszakai böjt után lemértük. Az egyes oszlopok felett a kísérletekhez felhasznált állatok számát (2–7. Ábra) mutatjuk be. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be.

3. ábra.Prot, Hydr és DF patkányokon mesterségesen nevelt patkányok hasnyálmirigy-súlya 14, 21, 28 és 42 napos korban. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be. * Jelentősen eltér a Prot csoporttól minden életkorban (P

4. ábra.Az amiláz koncentrációi (A) és tripszinogén (B) oldható fehérjére a Prot vagy Hydr és DF patkányokon nevelt patkányok hasnyálmirigyében. A szövetmintákat 14, 21, 28 és 42 napos korban vették. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be. * Jelentősen eltér a Prot csoporttól minden életkorban (P

5. ábra.A tripszinogén teljes mennyisége az elválasztás után Prot vagy Hydr és DF patkányokon nevelt patkányok teljes hasnyálmirigyében. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be. * Jelentősen eltér a Prot csoporttól minden életkorban (P

6. ábra.A plazma inzulin koncentrációinak összehasonlítása a szoptatási időszakban Prot vagy Hydr tejkészítményekkel és DF patkányokkal nevelt patkányokban. A plazma inzulin koncentrációit specifikus radioimmun vizsgálattal határoztuk meg. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be. * Jelentősen eltér a Prot csoporttól minden életkorban (P

7. ábra.A hasnyálmirigy enzim szekréciós válasza táplálékfehérjékre Prot vagy Hydr és DF patkányokon nevelkedett patkányokban 28 napos korban. A patkányoknak intraduodenálisan 1 ml szójabab tripszin inhibitor (20 mg/ml fiziológiás sóoldat) oldatot adtak be altatásban, és az epe-hasnyálmirigy levét epe-hasnyálmirigy-kanülön keresztül gyűjtötték össze. A fehérje mennyisége (A), amiláz (B) és tripszinogén (C) mértük az epe-hasnyálmirigy-levet. Az értékeket átlag ± SE értékként mutatjuk be. * Lényegesen különbözik a Prot csoporttól az egyes időpontokban (P

A hasnyálmirigy növekedése és fejlődése.

A Hydr csoportban a hasnyálmirigy súlya szignifikánsan kisebb volt, mint a Prot csoportban 14 napos korban a szopási időszakban, valamint 28 és 42 napos korban az elválasztás után (3. ábra). A hasnyálmirigy súlya a Prot csoportban megegyezett a DF csoport súlyával a kísérleti időszak minden egyes időpontjában. A különbség 42 napos korban, 3 héttel a kísérleti tápszeres táplálás után még nagyobb volt, mint a 28 napos vagy annál fiatalabbaknál, és az arány megmaradt.

Ezután összehasonlítottuk az emésztőenzimek koncentrációit a hasnyálmirigyben a Prot csoportban a Hydr csoportban levőkével. Amint azt a 4. ábra mutatjaA, az amiláz koncentrációja az oldható fehérjévé a hasnyálmirigy szövetében a Prot csoportban 28 napos életkorig folyamatosan növekedett, és a szint 28 és 42 napos kor között nem változott. Hasonlóképpen a Hydr csoportban a hasnyálmirigy amiláz koncentrációja 28 napos életkorig növekedett; a koncentrációk azonban alacsonyabbak voltak, mint a Prot csoporté, és a különbség 28 napos korig növekedett. 28 napos életkor után az amiláz koncentráció a Hydr csoportban is változatlan volt, és a Hydr csoport és a Prot csoport közötti különbség 42 napos korban még mindig akkora volt, mint 28 napos korban. A két csoport aránya a kísérleti időszak alatt állandó volt, még 3 hétig is, miután elválasztották a kísérleti képletektől. Az amilázkoncentráció a Prot csoportban minden időpontban közel volt a DF csoport koncentrációjához. Az amiláz mennyisége a teljes hasnyálmirigyben a Hydr csoportban szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a Prot csoportban [7,06 ± 1,00 (DF), 6,25 ± 1,22 (Prot) és 2,68 ± 0,45 (Hidr) kU/hasnyálmirigy 28 nap, 13,01 ± 1,36 (DF), 14,72 ± 2,10 (Prot) és 5,67 ± 0,81 (hidr) kU/hasnyálmirigy 42 napon].

Másrészt a hasnyálmirigy tripszinogén-koncentrációja mindkét csoportban nem változott, és a szoptatási időszakban sem volt különbség a csoportok között (4. ábraB). Az elválasztás után a tripszinogén koncentrációja mindkét csoportban kissé megnőtt; 28 és 42 napos korban azonban nem figyeltek meg szignifikáns különbséget a tripszinogén koncentrációban a Prot és a Hydr csoport között. Összehasonlítottuk továbbá a hasnyálmirigy tripszinogén teljes mennyiségét a két csoportban 28 és 42 napos korban, mert a Hydr csoportban a hasnyálmirigy súlya lényegesen kisebb volt, mint a Prot csoporté. Amint az 5. ábrán látható, a tripszinogén mennyisége az egész hasnyálmirigyben a Hydr csoportban figyelemre méltóan alacsonyabb volt, mint a Prot csoporté 1 hét és 3 hét után az elválasztás után. A két csoport aránya nem változott (1: 0,54 28. napon, 1: 0,63 42. napon), és a két csoport közötti különbség 28 napról 42 napra nőtt. A Prot-csoport tripszinogén értékei minden időpontban közel voltak a DF-csoport értékéhez.

Plazma inzulinszint.

Az inzulin a hasnyálmirigy amiláz szintézisének fő stimulátora. A Hydr csoportban megfigyelt alacsonyabb amilázmennyiség oka valószínűleg az inzulin alacsony plazmakoncentrációja volt. Ezért megmértük az inzulin plazmakoncentrációját. Amint a 6. ábrán látható, a Hydr csoportban az inzulin plazmakoncentrációja szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a Prot csoporté 14 és 21 napos korban. A Prot csoport plazma inzulin koncentrációja ekvivalens volt a DF csoportéval.

Képesség növelni a hasnyálmirigy enzim szekrécióját az étkezési fehérje hatására.

Megvizsgáltuk az emésztőenzimek hasnyálmirigy-szekréciójának növelésére való képességet az étkezési fehérje hatására a kísérleti formulákon nevelt patkányokban. Erre a célra az SBTI-t, amely egyfajta szójafehérje és amelyet gyakran a hasnyálmirigy-enzim szekréciójának kísérleti stimulátoraként alkalmaznak, intravénásán adták be a patkányoknak 1 héttel az elválasztás után, és a kiválasztott hasnyálmirigy-levet összegyűjtötték. Az emésztőenzim szekréciója a hasnyálmirigyből jelentősen megnőtt az SBTI beadása után a Prot és a DF csoportban (7. ábra). Éppen ellenkezőleg, a hasnyálmirigy enzim szekréciójának válasza az SBTI beadása után a Hydr csoportban szignifikánsan gyengébb volt, mint a Prot csoportban, és a fehérje, az amiláz és a tripszinogén átlagos növekedésének aránya 60 perc alatt a beadás után A protcsoport és a Hidr csoport 1: 0,24, 1: 0,30 és 1: 0,27 volt.

Az exokrin hasnyálmirigy reagálóképessége a keringő CCK-ra.

Végül felmértük a hasnyálmirigy azon képességét, hogy fokozza az emésztési enzim szekrécióját a keringő CCK hatására Prot vagy Hydr-en nevelt patkányokban. Amint a 3. táblázat mutatja, az alapfehérje, az amiláz és a tripszinogén szekréció abszolút mennyisége a Hydr csoportban szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a Prot csoporté. Ezután a CCK beadása mindkét képlettel táplált csoportban jelentősen növelte a fehérje, az amiláz és a tripszinogén szekrécióját. A szekretált enzimek abszolút mennyisége a Hydr csoportban még a CCK beadása után is szignifikánsan alacsony volt, a Prot csoporthoz képest. Nem figyeltünk meg szignifikáns interakciót (képlet × CCK), bár a Hydr csoportban a megnövekedett arány alacsonyabb volt, mint a Prot és DF csoportban.

3. táblázat: A hasnyálmirigy szekréciójának változásai a CCK beadása után a fehérje és a hidrosilát csoportban