A zsírfarkú Damara juhfajtának van-e megkülönböztetett lipidmetabolizmusa, ami az elágazó láncú zsírsavak magas koncentrációjához vezet a szövetekben?

Tagság CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Lisboa, Portugália

CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Lisszabon, Portugália

Tagság DAFWA - Mezőgazdasági és Élelmezési Minisztérium Nyugat-Ausztrália, Perth, Nyugat-Ausztrália, Ausztrália

UWA Természettudományi és Agrártudományi Kar - Nyugat-Ausztrália Egyetem, Crawley, Nyugat-Ausztrália, Ausztrália

Tagság DAFWA - Mezőgazdasági és Élelmezési Minisztérium Nyugat-Ausztrália, Perth, Nyugat-Ausztrália, Ausztrália

CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Lisboa, Portugália, Biotrop, IICT - Instituto de Investigação Científica Tropical, Lisszabon, Portugália, IBET - Instituto de Biologia Experimental e Tecnológica, ITQB/UNL - Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Oeiras, Portugália

Susana P. Alves,
Rui J. B. Bessa,
Mário A. G. Quaresma,
Tanya Kilminster,
Tim Scanlon,
Chris Oldham,
John Milton,
Johan Greeff,
André M. Almeida

Ábrák

Absztrakt

A zsíros farkú juhfajták ismertek a táplálkozási stresszhez való alkalmazkodásukról, a többi nehéz termelési körülmény mellett. A dél-afrikai őshonos damara juhokat a közelmúltban a világ más területeire, különösen Ausztráliába exportálták, amelynek célja a báránytermelés a félszáraz régiókban. Damaráknak egyedülálló lógó kövér farka van, egy zsírraktár, amely táplálkozási stressz alatt mozgósítható. Ebben a cikkben mélyrehatóan jellemezzük a zsírfarok zsírsavprofiljait alultáplált és kontroll Damara kosoknál. A profilok nagyon hasonlóak voltak a kísérleti csoportok között, kivéve a palmitinsavat (16: 0), amely alacsonyabb volt (P = 0,014) alultáplált állatoknál. A legszembetűnőbb eredmény azonban a nem farinális elágazó láncú zsírsavak nagyon magas aránya volt, amelyek megtalálhatók a zsírfarok zsírszövetében, valamint a damara kosok gastrocnemius izomzatában. Az ugyanabban a kísérletben használt Dorper és Merino kosok izma nem mutatott nem terminális elágazó láncú zsírsavakat, ami arra utal, hogy a Damara kosok egyedülálló lipid anyagcserével rendelkeznek. A továbbiakban ezt a tulajdonságot értelmezzük a Damara juhok magasabb rosttartalmú emésztési képességével és a propionát-anyagcsere feltételezett különbségeivel kapcsolatban, összehasonlítva más juhfajtákkal.

Idézet: Alves SP, Bessa RJB, Quaresma MAG, Kilminster T, Scanlon T, Oldham C és mtsai. (2013) A zsírfarkú Damara juhfajtának van-e megkülönböztetett lipidmetabolizmusa, amely az elágazó láncú zsírsavak magas koncentrációjához vezet a szövetekben? PLoS ONE 8 (10): e77313. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077313

Szerkesztő: Wolf-Hagen Schunck, Max Delbrueck Molekuláris Orvosi Központ, Németország

Fogadott: 2013. július 12 .; Elfogadott: 2013. szeptember 6 .; Közzétett: 2013. október 18

Finanszírozás: A szerzők elismerik a Mezőgazdasági és Élelmezési Minisztérium (Perth, Nyugat-Ausztrália) pénzügyi támogatását. Az SP Alves-t az SFRH/BPD/76836/2011 támogatás, az AM Almeida pedig az SFRH/BPD/90916/2012 támogatással és egy Ciência 2007 kutatási szerződéssel finanszírozta, mindkettő a Ministério da Ciência Fundação para a Ciência ea Tecnologia-tól, Tecnologia e do Ensino Superior (Lisszabon, Portugália). A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

A zsírfarok és a zsírfenék juhok a félszáraz környezetre jellemzőek, és általában a földgömb hatalmas területein találhatók: Kelet- és Dél-Afrikában, Közép-Ázsia sztyeppéin, valamint a Közel-Kelet számos országában. A Damara (lásd az 1. ábrát) az egyik ilyen kövér farkú juhfajta, amelyet nagy testkeret és lehulló szőrzet jellemez. Damarák Dél-Angolából és Namíbiából származtak, később Dél-Afrikában választották ki őket [1]. A kövér farkú juhokról elmondható, hogy rendkívül ellenállóak a zord környezeti feltételekkel, például betegségekkel, parazitákkal, vízhiánnyal vagy szezonális fogyással szemben, de az ilyen állítások kísérleti támogatása kevés. A közelmúltban értékelték az Ausztráliában jelen lévő három faj (Merino, Dorper és Damara) hím kosok takarmánykorlátozással szembeni ellenállását [2]. Az ebben a kísérletben használt Damara kosok farok zsírszövetének mintáit összegyűjtöttük, és elemeztük zsírsav-összetételüket. Tudomásunk szerint a tudományos szakirodalomban nem áll rendelkezésre információ a Damara farok zsírszövetének zsírsavösszetételéről. Ezenkívül a más fajtájú zsírfarok zsírszövetének zsírsavösszetétele általában a fő zsírsavakra korlátozódik [3] - [7], és részletesebb zsírsavprofilok kevések [8].

A) Damara, Dorper és az ausztrál Merino kosok az etetési kísérlet kezdeti szakaszában. Figyelje meg a kos jellegzetesen lógó kövér farkát előre. B) A zsírfarok több aspektusa a Damara kosoknál, amelyeket ebben a kísérletben használtak. C) Az első síkban barna Damara kos.

Mivel a farokzsír-raktár természetes módon mobilizálódik (fokozott lipolízis és csökkent lerakódás) a takarmánykorlátozásnak kitett állatokban, feltételeztük, hogy ez a zsírsav-összetételben is jelentős változásokat indukál. Célunk tehát az volt, hogy beszámoljunk a Damara farok zsírszövetének zsírsavösszetételéről és összefüggésbe hozzuk a takarmánykorlátozással. A zsírsav-elemzést azonban kiterjesztettük az izommintákra is, hogy megmagyarázzuk a Damara farokzsírban található furcsa és elágazó láncú zsírsavak (BCFA) szokatlan sokaságát.

Anyagok és metódusok

Állatkísérlet

Az összes állatmunkát a vonatkozó nemzetközi irányelvek (az állatkísérletek európai uniós eljárásai - 2010/63/EU irányelv) szerint végezték, amelyek szabályozzák a tenyészállatok állatkísérletekben való felhasználását. Ezek meghatározzák, hogy standard gyártási körülmények között végzett kísérletek esetén nincs szükség etikai bizottság jóváhagyására. Mindazonáltal ezt a kísérletet a Nyugat-Ausztrália Mezőgazdasági és Élelmezési Minisztériumának (DAFWA, Perth, WA, Ausztrália) Etikai Bizottságának jóváhagyásával hajtották végre, amelyet a 07ME06 eljárásként regisztráltak. A teljes vizsgálatot Nyugat-Ausztrália állam illetékes állat-egészségügyi hatóságának felügyelete alatt hajtották végre. Ezenkívül az AM Almeida szerző rendelkezik a FELASA (az Európai Laboratóriumi Állatok Társasága Egyesületeinek Szövetsége) C fokozatú tanúsítvánnyal, amely lehetővé teszi az állatkísérletek tervezését és végrehajtását az Európai Unió előírásai alapján. Az állatok kezelése, kezelése, szállítása és feláldozása mind az Ausztrál Köztársaságban, mind pedig a Nyugat-Ausztrália államban elfogadott szokásos kereskedelmi gyakorlatok megismétlésével történt. A kísérletbe bevont állatokra tehát ugyanazok a jóléti feltételek vonatkoztak, mint a tenyészállatokra a gazdaságokban és állomásokon.

Az állatokról, a kezelésről, az étrendről, a kísérleti tervezésről, valamint a termelési és tetemjellemzőkről szóló részletes információkról korábban beszámoltunk [2], [9]. Röviden: a Dorper, Damara és az ausztrál Merino fajtájú tizenkét 6 hónapos kos bárányt egyenként, ugyanazon étrenden, különböző etetési szinteken etettük 42 napig, hogy az egyik csoport 100 g/fej/nap, a másik pedig elveszít 100 g/fej/nap. Itt Damara fajta zsírfarkából és gastrocnemius izomból vett mintákra összpontosítottunk, a BCFA jelenlétének igazolásához a többi fajtából származó izommintákat használtuk.

Valamennyi állatot kizárólag ugyanazon kereskedelmi takarmányalapú takarmánypellettel (Macco 101, Macco Feeds, Williams, WA, Ausztrália) etették, 9,3 MJ/kg szárazanyag-tartalommal (DM) metabolizált energiával (ME), 115 g/kg DM-mel nyersfehérje (CP) és 291 g/kg savas detergens rost (ADF). A takarmánypellet zsírsavtartalma 15,1 g/kg DM volt, a fő zsírsavak (az összes zsírsav százalékában) 18: 1 cisz-9 (32,5%), 16: 0 (30,0%), 18: 1 2 n-6 (27,9%), 18: 0 (4,3%) és 18: 3 n-3 (2,1%).

A vizsgálat befejeztével az állatokat engedéllyel rendelkező kereskedelmi vágóhídhoz (Tammin vágóhíd, Tammin, WA, Ausztrália) szállították, és levágták a szokásos kereskedelmi gyakorlatot követve. Röviden, az állatokat megdöbbentettük, a tetemeket lefejeztük, megnyúztuk és kizsigereltük, a kövér farokot pedig azonnal kivágtuk és súlyoztuk. A zsírfarokból és a gastrocnemius izomból mintát vettünk (40–70 g), és további elemzésig -80 ° C-on tartósítottuk folyékony nitrogénben.

Zsírsav-elemzés

A liofilizált zsírfarokból és izomszövetekből származó lipideket Folch és mtsai. [10], de kloroform: metanol helyett diklór-metánt és metanolt (2: 1, v/v) használunk. A zsírsav-metil-észtereket (FAME) a lipidkivonatokból nátrium-metoxiddal metanolban, majd metanolos sósavval (1: 1, v/v) készítettük. Belső standardként a metil-nonadekanoátot (19: 0) használtuk. Néhány Damara, Merino és Dorper kos bárányok FAME-kivonatának Adam-katalizátorát (platina-dioxid) hidrogénezzük 50 ° C-on 1 órán át, hogy az elágazó láncú zsíros zsír jelenléte világosabb legyen. savak.

Statisztikai analízis

Az adatokat a SAS Proc MIXED (SAS Inst., Cary, NC, USA) alkalmazásával elemeztük egy olyan modellel, amely egyetlen hatást tartalmazott a kezeléssel (növekedés vs. korlátozás). A jelentőséget a P 1. táblázatban deklaráltuk. A takarmánykorlátozás hatása a Damara kos bárányok növekedésére és a zsírfarokra.

A farokzsír zsírsavösszetételét az összes zsírsav százalékában kifejezve a 2. táblázat mutatja be. A takarmánykorlátozásnak alávetett állatok szignifikánsan (P 2. táblázat) A takarmánykorlátozás hatása a zsírsavösszetételben (az összes zsírsav% -ában) kövér farok Damara kos bárányokban.

Csúcs azonosítás: 1) 10: 0; 2) 10: 0–4Me és 10: 0–6Me; 3) 11: 0; 4) 11: 0–4Me; 5) 11: 0–4,8Me; 6) 12: 0; 7) 12: 0–4Me; 8) 12: 0–8Me; 9) 12: 0–4,8Me; 10) 13: 0; 11) 13: 0–6Me; 12) 13: 0–4Me; 13) i – 14: 0; 14) 13: 0–4,8Me; 15) 14: 0–2Me; 16) 14: 0; 17) 14: 0–6Me; 18) 14: 0–8Me; 19) 14: 0–4Me; 20) 14: 0–10Me; 21) i-15: 0; 22) 14: 0–2,6Me; 23) a-15: 0; 24) 14: 1 cisz-9; 25) 15: 0; 26) 15: 0–8Me; 27) 15: 0–4Me; 28) i-16: 0; 29) 16: 0–2Me; 30) 16: 0; 31) 16: 0–6Me; 32) 16: 0–8Me; 33) 16: 0–4Me; 34) 16: 0–12Me; 35) i-17: 0; 36) 16: 1 cisz-7; 37) 16: 1 cisz-9 és a-17: 0; 38) 17: 0; 39) 17: 0–12Me; 40. i-18: 0; 41) 17: 1cis-9. Rövidítések: BTH, butilezett hidroxi-toluol; Me, metil; i, iso; a, anteiso.

A zsírfarokban próbaképpen négy di-metil BCFA-t azonosítottak, ezek közül a 4,8-dimetil-szubsztituens volt a legnagyobb (11: 0–4,8Me, 12: 0–4,8Me és 13: 0–4,8Me) ). Tömegspektrumuk intenzív ionokat mutatott m/z 87-nél (báziscsúcs), és kiemelkedő ionokat mutatott m/z 157-nél (ami megfelel a C7 – C8 hasításának) és M-57-nél (3-D. Ábra).

A Damara kos bárányok gastrocnemius izomának zsírsavösszetételét a 3. táblázat mutatja be. Az összes izomzsírsav (mg/g DM) nem különbözött a kezelések között. A takarmánykorlátozás alá eső vagy nem takarmányozásra szánt állatok izomzsírsavprofiljai a zsírsavak többségében sem különböztek, bár a megfigyelések csökkent száma és az ebből következő statisztikai erő hiánya hozzájárulhat ehhez. Ennek ellenére a zsírsavak, amelyek csoportonként jelentősen különböznek, néhány nem terminális BCFA és biohidrogénező köztitermék voltak. A biohidrogénező köztitermékek, 18: 1 transz-6-transz-10 és cisz-12, alacsonyabbak voltak a takarmánykorlátozás alá eső állatok izomzatában azokhoz az állatokhoz képest, amelyeket hagytak növekedni. Azonban a teljes biohidrogénező köztitermékek aránya az izmokban csak a növekedésre engedett állatokban mutatott nagyobb tendenciát (P = 0,079), mint a takarmánykorlátozás alá eső állatoknál.

Csúcsazonosítás: 1) 16: 0; 2) 16: 0–6Me; 3) 16: 0–8Me; 4) DMA-17: 0; 5) 16: 0–4Me; 6) 16: 0–12Me; 7) i-17: 0; 8) 16: 1 cisz-7; 9) 16: 1 cisz-9; 10) a-17: 0; 11) 17: 0.

Vita

A zsírfarkú juhfajtákról elismert, hogy toleránsabbak a súlyos és tartós alultápláltsággal szemben, mivel rendelkeznek egy kiegészítő farokzsír-raktárral, amely stabil, de lassan felszabaduló zsírsavforrásként szolgál az anyagcseréhez, amint azt az észak-afrikai Barbarine fajta bizonyítja [14]. Jelen kísérletben a takarmánykorlátozásnak kitett damarai farokzsír-raktárak csökkentése arányos volt az élőtömeg és a hasított test tömegveszteségével, mivel a farokzsír-raktár az élősúly 2,3% -át képviseli mind a takarmányban korlátozott, mind a növekedési csoportokban. Ez magyarázható az állatokra előírt enyhe takarmánykorlátozással (a 42 d fenntartási követelmények 85% -a), valamint azzal, hogy a zsírfarok depó mozgósításának alacsony prioritási sorrendje van a szubkután és perirenális zsírraktárak után [14].

A magas BCFA-szint előfordulása a Damara szövetekben fontos lehet az emberre gyakorolt lehetséges egészségügyi hatások miatt. Valójában arról számoltak be, hogy az iso és az anteiso BCFA tumorellenes aktivitást mutat az emberi rákos sejtekben [19], [20], és csökkenti a nekrotizáló enterocolitis, a koraszülötteket érintő pusztító bélbetegség előfordulását is [21]. Tudomásunk szerint azonban nem áll rendelkezésre információ a nem terminális mono- és di-metil BCFA lehetséges egészségügyi hatásairól.

Mindazonáltal az elágazó és páratlan láncú zsírsavak ilyen magas koncentrációinak előfordulásáról beszámoltak a gyorsan növekvő bárányok szokatlanul lágy szubkután zsírszövetében, amelyek nagy koncentrációban könnyen fermentálható szénhidrátokat tartalmaztak. Javasolták továbbá, hogy ezek az étrendek túlzott propionát-felszívódáshoz vezettek volna, amely meghaladja a máj glükoneogenezisét, ami megnöveli a zsírszövet propionát- és metil-malonát-hozzáférhetőségét. Az állati zsírszövet-zsírsav-szintázok mind a propionát, mind a metil-malonát felhasználásának képességét régóta bizonyították [24], [25]. Így a zsírszövetben a de novo zsírsavszintézis során a propionátot használhatjuk primerként, ami páratlan láncú zsírsavakhoz vezet, és a metil-malonátot megnyúlási egységként, ami elágazó láncú zsírsavakhoz vezet. A páratlan és elágazó láncú zsírsavak emelkedett koncentrációja előfordul a kobalt- és a B12-vitaminhiányos bárányokban is [26]. Damara állatok esetében azonban mindkét feltétel kizárt. Valójában a mérsékelt növekedésű vagy mérsékelt takarmánykorlátozású állatokat egyenlően csak takarmányalapú pelletekkel etették, 9,3 MJ/kg DM ME-vel.

Összességében az itt bemutatott adatok határozottan arra utalnak, hogy a Damara fajta egyedülálló lipid anyagcsere tulajdonságokkal vagy szabályozással rendelkezik, ami a páratlan és a BCFA megemelkedett koncentrációjához vezet a szövetekben. Az újdonság nem annak köszönhető, hogy a zsírszövetben nagyon magas a furcsa és a BCFA tartalom, hanem az a tény, hogy Damara állatoknál ez annak ellenére történik, hogy takarmányalapú pellettel etették őket és súlycsökkenési körülmények között voltak . A zsírfarok zsírszövetét feltételezhetően felelősnek tartják ezen anyagcsere-sajátosságokért, valószínűleg felelősek a furcsa és a BCFA de novo szintéziséért és az izom ellátásáért. Az azonban nem világos, hogy ezt a képességet általánosítják-e más zsírraktárakra, különösen a hátsó szubkután zsírszövetre, vagy még csak a Damara egyedülálló hosszú zsírfarokra korlátozódik, amely eltér más dél-afrikai zsírfarkú juhfajtáktól [28]. Ezenkívül nem teljesen világos, hogy más zsírfarkú juhfajták osztoznak-e ezen metabolikus tulajdonságon, bár farokzsírjuk publikált zsírsav-jellemzése nem számol be ezen nem terminális BCFA előfordulásáról.

Csak azokra a mechanizmusokra spekulálhatunk, amelyek meghatározzák a Damara fajta ezen anyagcsere sajátosságait. A herero és a himba törzsek önellátó gazdálkodási rendszerének meghatározó részeként Damaras meglehetősen elszigetelt szelekciót folytatott Dél-Afrika félszáraz vidékein, és alig vagy egyáltalán nem befolyásolta más (déli) afrikai vagy akár európai fajtákat, ezért különösen megtartotta fontos adaptív tulajdonságok és a lipogén enzimek valószínűleg meglehetősen ritka izoformái. Számos fajban a faggyúmirigyek a BCFA jelentős részét termelik, és egyes speciális mirigyekben, mint a keményebb, a meibomiás és az uropigialis mirigyekben, ezek a BCFA-k alkotják a zsírsav-szintetáz által előállított FA többségét [29]. A zsírsav-szintetáz magas BCFA-kibocsátása az uropigialis mirigyben a malonil-CoA helyi hozzáférhetőségének csökkentésével jön létre, a nagyon aktív malonil-CoA dekarboxiláz jelenléte miatt, ami a propionát-karboxilezéssel képződött metilmalonil-CoA arányos növekedését eredményezi, egy láncnyújtási szubsztrát [30]. A Damara farokzsír ezért hasonló helyi anyagcsere-kontrollt mutathat be, amely egy vagy több enzimet tartalmaz, amelyek a propionát metabolizmusához vagy a malonil katabolizmushoz kapcsolódnak.

Mindazonáltal a Damara farokzsírban és a propionáttal túlterhelt, gyorsan növő bárányok hátsó zsírjában található furcsa és BCFA profilok hasonlósága elgondolkodtató, tekintve, hogy Damara állatainak durva takarmány alapú takarmányt adtak. Nemrégiben Wilkes és mtsai. [31] beszámolt arról, hogy Damarának nagyobb a képessége arra, hogy alacsony minőségű étrendből több tápanyagot nyerjen, mint a merinói juhok. Ez arra utal, hogy a damara juhoknak emésztési sajátosságaik is vannak, amelyek valószínűleg összefüggenek a bendő kinetikájával, térfogatával és végül a bendő fermentációjával. A magas rosttartalmú étrend hatékony emésztése köztudottan magas acetát- és alacsony propionátképződést eredményez a bendőben [32]. Így az alacsony minőségű rostos étrendhez alkalmazkodva lehetséges, hogy a Damara fajta alacsonyabb küszöböt mutat a propionát anyagcseréhez is. Ezért valószínűleg több prekurzor áll a farokzsír rendelkezésére a máj metabolizmusának alacsonyabb sebessége miatt.

Így a Damara állatok látszólagos metabolikus sajátosságainak tisztázása érdekében meg kell vizsgálni a Damara szövetekben, különösen a zsírraktárakban előforduló kulcsfontosságú lipogén enzimek ritka izoformáinak és génexpressziós mintázatainak előfordulását. Ezenkívül értékelni kell a propionát- és metil-malonil-anyagcserét azokban a Damara állatokban, akiknek rost-/keményítőtartalma eltér.

Szerző közreműködései

A kísérletek megtervezése és megtervezése: TK TS CO JM JG AMA. Végezte a kísérleteket: SPA RJBB MAGQ TK TS AMA. Elemezte az adatokat: SPA RJBB AMA. Hozzájáruló reagensek/anyagok/elemző eszközök: SPA RJBB MAGQ AMA. Írtam a papírt: SPA RJBB AMA.