Резюме

Въведение

Наличието на диетични протеини е ограничаващ фактор за репродуктивния успех на бозайниците (Stewart et al. 1975; Desai et al. 1996; Reichling, 1999), развитие (Cameron & Eshelman, 1996; Gomez et al. 1996; da Silva Faria et al . 2004; Fortman et al. 2005) и брутния соматичен растеж (Stewart et al. 1975; Edozier & Switzer, 1978; Pond & Wu, 1981; Miller & German, 1999; Reichling & German, 2000). Ограничаването на хранителните протеини засяга траекториите на скелетния растеж, а нелинейните модели на размера се променят с течение на времето. Дори сезонните колебания в богатите на протеини източници на храна могат значително да забавят постигането на зрял ръст в сравнение с добре хранените индивиди (McAdam & Boutin, 2003). Младите жени са уязвими на неадекватни протеини, тъй като те могат да се размножават, докато все още растат. Тогава ограничено количество аминокиселини ще бъде разпределено между два физиологични процеса, успешно размножаване и продължителен растеж. По този начин последиците от недохранването с протеини могат да засегнат повече от едно поколение.

доживотното

Други изследвания на ефектите от недохранването на протеини върху растежа на потомството поставят майчиното поколение на диета с ниско съдържание на протеини само малко преди зачеването, при откриване на бременност или при раждане (Pond & Wu, 1981; Desai et al. 1996; El- Khattabi et al. 2003). Женските в такива проучвания се хранят добре до бременност и/или кърмене. В сравнение с жените, поставени на диета с ниско съдържание на протеини преди да достигнат репродуктивна зрялост, животните в тези проучвания вероятно са натрупали по-голямо съдържание на мускулни протеини и запаси от мазнини, като и двете могат да бъдат катаболизирани, за да подпомогнат растежа на плода и да допълнят по-високите енергийни разходи за производството на мляко. По този начин техните потомци не са сравними с тези на жени, които са били недохранени с протеини по време на фазата на растеж след отбиването.

Субоптималните нива на диетични протеини оказват влияние върху физиологичните системи, които регулират темпото и времето на скелетен растеж и съзряване. Краткосрочното ограничаване на протеините води до намаляване на амплитудата или концентрацията на освобождаване на растежен хормон (GH), но не и до нормалните цикли на освобождаване от 3.3 часа, както и намаляване на плазмените концентрации на IGF-I и инсулина (Harel & Tannenbaum, 1993; Thissen et al. 1994; Underwood et al. 1994; Bourrin et al. 2000; El-Khattabi et al. 2003; Jimenez-Gancedo et al. 2004; Martin et al. 2004). В култивираните клетки на костния мозък от недохранени плъхове времето за генериране на клетки е по-голямо, отколкото при контролите, до голяма степен поради четирикратно увеличение на времето, прекарано във фазите на мейоза I и gap1, въпреки че фазата на синтез е по-кратка, отколкото в контролите (Gomez et al. 1996). Съществуват допълнителни доказателства, че ограничаването на протеините засяга скоростта на синтеза на ДНК и протеини на тъканно специфична основа (Masanes et al. 1999; Proud, 2002; El-Khattabi et al. 2003). Тези ефекти върху клетъчния цикъл и скоростта на синтез могат да се отдадат на регулирането на транслацията на иРНК и производството на рибозомни съставки от хранителни вещества, особено протеини (Proud, 2002; Kimball & Jefferson, 2004). И накрая, ограничаването на протеините потенциално засяга моделите на метилиране на ДНК, което ще има по-късни последици по отношение на растежа на целия организъм (Kuzawa, 2005).

През няколко поколения потенциалното въздействие на недохранването с протеини върху тези клетъчни или физиологични процеси може да повлияе на растежа на целия организъм по няколко начина. Първо, ако недохранването с протеини увеличава продължителността на растежа на тялото, по-голямата продължителност може да компенсира очакваните по-бавни темпове на растеж на костите. Това би довело до животни, които не са по-малки от добре хранените животни (Miller & German, 1999; Reichling & German, 2000). Алтернативно, пертурбацията на „нормалната“ скелетна онтогенеза, дължаща се на пределни нива на диетичен протеин през целия живот на животните, може фундаментално да промени траекторията на растеж. В такъв случай хората никога не могат да постигнат нормален общ размер или пропорция. Проучването само на крайни размери на възрастни в популации, подложени на тази екологична обида, обаче няма да предостави данните, необходими за разбиране как протеиновото недохранване влияе върху растежа на скелета при индивидите или вариацията в модела на растеж в популацията. Изследването на цялата траектория на растеж е необходимо, за да се оценят напълно ефектите от ограничения протеин през целия живот на животните.

Материали и методи

Диети

Диетите (Dyets, Bethlehem, PA, USA, # 111146, 111147) се основават на AIN-93G диетични стандарти за растеж, бременност и кърмене (Reeves et al. 1993). Тези диети са идентични с тези, използвани в предишни проучвания (Miller & German, 1999; Reichling & German, 2000). Контролната диета с по-високо съдържание на протеини съдържа 27,6% протеин под формата на казеин спрямо теглото (Таблица 1). Тази диета поддържа максимални темпове на растеж, свързани с повишено усвояване на протеини (Edozier & Switzer, 1978). Изокалоричната диета с ниско съдържание на протеини съдържа 4,6% протеин. Тази диета не е била вредна за здравето на недохранените плъхове след отбиването (Edozier & Switzer, 1978; Cameron & Eshelman, 1996), но е имала достатъчно по-малко протеини, за да се установят разликите в темповете на растеж. Диетите са пълни по отношение на аминокиселинния състав и съдържат същия брой калории, 3,4 kcal/kg. Нивата на калций и калий са променени в диетата с ниско съдържание на протеини. Калоричният прием за всяко животно се определя от данни от контролни животни на същата възраст, на които е разрешено да ядат ad libitum (Miller & German, 1999). Всички плъхове са хранени с равен брой калории на грам телесна маса, така че само консумацията на протеини варира между групите (Таблица 2).

маса 1

Състав на контролната и експерименталната диета с ниско съдържание на протеини. И двете диети имат 3,4 kcal kg -1. Всички количества са в милиграми съставка на грам храна