Принадлежност CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Лисабон, Португалия

дамара

Принадлежност CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Лисабон, Португалия

Принадлежност CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Лисабон, Португалия

Сдружение DAFWA - Министерство на земеделието и храните Западна Австралия, Пърт, Западна Австралия, Австралия

Сдружение DAFWA - Министерство на земеделието и храните Западна Австралия, Пърт, Западна Австралия, Австралия

Сдружение DAFWA - Министерство на земеделието и храните Западна Австралия, Пърт, Западна Австралия, Австралия

Присъединителен факултет по естествени и селскостопански науки, UWA - Университет на Западна Австралия, Кроули, Западна Австралия, Австралия

Сдружение DAFWA - Министерство на земеделието и храните Западна Австралия, Пърт, Западна Австралия, Австралия

Принадлежности CIISA - Centro Interdisciplinar de Investigação em Sanidade Animal, Faculdade de Medicina Veterinária/UTL, Лисабон, Португалия, Biotrop, IICT - Instituto de Investigação Científica Tropical, Лисабон, Португалия, IBET - Instituto de Biologe Experimental, BC Biologe Experimental, ITQB/UNL - Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Oeiras, Португалия

  • Сузана П. Алвес,
  • Rui J. B. Bessa,
  • Марио А. Г. Куарезма,
  • Таня Килминстър,
  • Тим Сканлон,
  • Крис Олдъм,
  • Джон Милтън,
  • Йохан Гриф,
  • Андре М. Алмейда

Фигури

Резюме

Породите овце с мазни опашки са известни със своята адаптация към хранителния стрес, наред с други тежки производствени условия. Дамарските овце, родени в Южна Африка, наскоро бяха изнесени в други райони на света, особено в Австралия, с цел производство на агнешко месо в полусухи региони. Дамарите имат уникална висяща мастна опашка, депа за мазнини, която може да бъде мобилизирана под хранителен стрес. В тази статия извършваме задълбочена характеристика на профилите на мастните киселини на мастната опашка при недохранени и контролирани кочове Дамара. Профилите са много сходни между експерименталните групи, с изключение на палмитиновата киселина (16: 0), която е по-ниска (P = 0,014) при недохранени животни. Най-впечатляващият резултат обаче е много високият процент на нетерминални разклонени верижни мастни киселини, открити в мастната тъкан на мастната опашка, както и в стомашно-чревния мускул на овни Дамара. Мускулите на кочовете Dorper и Merino, използвани в същия експеримент, не съдържат нетерминални разклонени верижни мастни киселини, което предполага, че овните Damara имат уникален липиден метаболизъм. Тук ние интерпретираме тази черта, свързана с по-висока способност на овцете Дамара да смилат влакнест фураж и с предполагаеми разлики в метаболизма на пропионата в сравнение с други породи овце.

Цитат: Alves SP, Bessa RJB, Quaresma MAG, Kilminster T, Scanlon T, Oldham C, et al. (2013) Има ли породата овце от мазнини с опасни мазнини отчетлив липиден метаболизъм, водещ до висока концентрация на разклонени верижни мастни киселини в тъканите? PLoS ONE 8 (10): e77313. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077313

Редактор: Wolf-Hagen Schunck, Център за молекулярна медицина Макс Делбрюк, Германия

Получено: 12 юли 2013 г .; Прието: 6 септември 2013 г .; Публикувано: 18 октомври 2013 г.

Финансиране: Авторите признават финансовата подкрепа от Министерството на земеделието и храните WA (Пърт, Западна Австралия). SP Alves беше подкрепена с безвъзмездната финансова помощ SFRH/BPD/76836/2011, а AM Almeida беше финансирана с безвъзмездна финансова помощ SFRH/BPD/90916/2012 и Договор за изследователска дейност Ciência 2007, и двете от Fundação para a Ciência ea Tecnologia на Ministério da Ciência, Tecnologia e do Ensino Superior (Лисабон, Португалия). Финансистите не са играли роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Дебелите опашки и дебелите овце са характерни за полусухите среди и често се срещат в обширни области на земното кълбо: Източна и Южна Африка, степите на Централна Азия, както и много страни в Близкия изток. Дамара (вж. Фигура 1) е една от тези породи овце с дебела опашка, характеризираща се с голяма телесна рамка и пролитна козина. Дамарите произхождат от Южна Ангола и Намибия и по-късно са избрани в Южна Африка [1]. Смята се, че овцете с дебела опашка са силно устойчиви на тежки условия на околната среда като болести, паразити, недостиг на вода или сезонна загуба на тегло, но експерименталната подкрепа за такива твърдения е оскъдна. Наскоро беше оценена устойчивостта на ограничаване на фуражите при мъжки кочове от три породи, присъстващи в Австралия (Merino, Dorper и Damara) [2]. Пробите от мастна тъкан на опашката на кочовете Дамара, използвани в този експеримент, бяха събрани и анализирани за състава на мастните киселини. Доколкото ни е известно, в научната литература няма информация за състава на мастните киселини на мастната тъкан от опашките на Дамара. Освен това съставът на мастните киселини в мастната тъкан на мастните опашки от други породи обикновено е ограничен до основните мастни киселини [3] - [7] и по-подробните профили на мастните киселини са оскъдни [8].

А) Дамара, Дорпер и австралийски овни Merino в началните етапи на изпитанието за хранене. Забележете характерната висяща тлъста опашка на овена отпред. Б) Няколко аспекта на мастната опашка при няколко от кочовете Дамара, използвани в това проучване. В) В първата равнина, кафяв овен Дамара.

Тъй като депото на опашната мазнина се мобилизира по естествен път (повишена липолиза и намалено отлагане) при животни, подложени на ограничаване на фуражите, предположихме, че това също би предизвикало значителни промени в състава на мастните киселини. По този начин нашата цел беше да докладваме състава на мастните киселини в мастната тъкан на опашките на Дамара и да го свържем с ограничението на фуражите. Въпреки това, ние разширихме анализа на мастните киселини върху мускулни проби, за да обясним необичайното изобилие от нечетни и разклонени верижни мастни киселини (BCFA), открити в мазнината на опашката Damara.

Материали и методи

Експеримент с животни

Цялата работа с животни се извършва съгласно съответните международни насоки (процедури на Европейския съюз за експериментиране с животни - Директива 2010/63/ЕС), които регламентират използването на производствени животни при опити с животни. Те определят, че в случай на експерименти, проведени при стандартни производствени условия, не се изисква одобрение от етична комисия. Независимо от това, този експеримент е проведен с одобрението на Комитета по етика на Министерството на земеделието и храните Западна Австралия (DAFWA, Пърт, Вашингтон, Австралия), регистриран като процес 07ME06. Цялото изпитване е проведено под надзора на компетентния ветеринарен орган в щата Западна Австралия. Освен това авторът А. М. Алмейда притежава сертификат клас С на FELASA (Федерация на европейските асоциации на лабораторните животински животни), който позволява проектиране и извършване на експерименти с животни съгласно разпоредбите на Европейския съюз. Управлението на животните, боравенето с тях, транспортирането и жертвоприношенията се провеждат, като се възпроизвеждат одобрените стандартни търговски практики в Австралийската общност и в Западна Австралия. Следователно животните, включени в този експеримент, са били подложени на същите условия на хуманно отношение като домашните животни във ферми и станции.

Подробната информация за животните, управлението, диетата, експерименталния дизайн и продуктивните и трупни признаци са докладвани по-рано [2], [9]. Накратко, дванадесет 6-месечни агнешки агнета от породите Дорпер, Дамара и Австралийски меринос са хранени индивидуално на една и съща диета при различни нива на хранене в продължение на 42 дни, за да може едната група да расте 100 г/глава/ден, а другата да губят 100 g/глава/d. Тук се фокусирахме върху проби от мастната опашка и мускулите на гастрокнемия от породата Дамара, като използвахме мускулни проби от другите породи, за да проверим наличието на BCFA.

Всички животни са били хранени изключително с една и съща фуражна пелета на основата на груби фуражи (Macco 101, Macco Feeds, Williams, WA, Австралия), с 9,3 MJ/kg сухо вещество (DM) метаболизирана енергия (ME), 115 g/kg DM суров протеин (CP) и 291 g/kg кисели перилни влакна (ADF). Съдържанието на мастни киселини във фуражната гранула е 15,1 g/kg DM, а основните мастни киселини (в проценти от общите мастни киселини) са 18: 1 cis-9 (32,5%), 16: 0 (30,0%), 18: 2 n-6 (27,9%), 18: 0 (4,3%) и 18: 3 n-3 (2,1%).

В края на изпитанието животните бяха транспортирани до лицензирана търговска кланица (кланица Tammin, Tammin, WA, Австралия) и заклани в съответствие със стандартните търговски практики. Накратко, животните бяха зашеметени и труповете бяха обезглавени, обелени и изкормени, а тлъстата опашка незабавно изрязана и претеглена. Взети са проби от мастна опашка и стомашно-чревния мускул (40–70 g) и са консервирани при -80 ° C в течен азот до по-нататъшен анализ.

Анализ на мастни киселини

Липидите от лиофилизирана мастна опашка и мускулни тъкани бяха извлечени съгласно процедурата на Folch et al. [10], но използвайки дихлорометан и метанол (2: 1, обем/обем) вместо хлороформ: метанол. Метиловите естери на мастните киселини (FAME) се приготвят от липидните екстракти с натриев метоксид в метанол, последван от солна киселина в метанол (1: 1, v/v). Като вътрешен стандарт се използва метил нонадеканоатът (19: 0). Няколко мускулни проби от екстрактите FAME от агнешки овнеци Дамара, Мерино и Дорпер бяха хидрогенирани с помощта на катализатор на Адам (платинов диоксид) под водород при 50 ° С в продължение на 1 час, за да се разкрие по-ясно наличието на разклонена верижна мастна тъкан. киселини.

Статистически анализ

Данните бяха анализирани с помощта на Proc MIXED на SAS (SAS Inst., Cary, NC, USA) с модел, включващ лечението (растеж срещу ограничение) като единичен ефект. Значението е декларирано в P Таблица 1. Ефект на ограничаването на фуражите върху растежа и мастната опашка при агнешките агнета Damara.

Съставът на мастните киселини в опашната мазнина, изразен в проценти от общите мастни киселини, е представен в Таблица 2. Животните, подложени на ограничаване на фуражите, са имали значително (P Таблица 2. Ефект на ограничението на фуражите в състава на мастните киселини (% от общите мастни киселини) на дебела опашка при агнешки овни Дамара.

Идентификация на пика: 1) 10: 0; 2) 10: 0-4Me и 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: 0–4Ме; 13) i – 14: 0; 14) 13: 0–4,8Ме; 15) 14: 0–2Ме; 16) 14: 0; 17) 14: 0–6Ме; 18) 14: 0–8Ме; 19) 14: 0–4Ме; 20) 14: 0–10Ме; 21) i-15: 0; 22) 14: 0–2,6Ме; 23) а-15: 0; 24) 14: 1cis-9; 25) 15: 0; 26) 15: 0–8Me; 27) 15: 0–4Ме; 28) i-16: 0; 29) 16: 0–2Ме; 30) 16: 0; 31) 16: 0–6Me; 32) 16: 0–8Me; 33) 16: 0–4Ме; 34) 16: 0–12Me; 35) i-17: 0; 36) 16: 1cis-7; 37) 16: 1cis-9 и a-17: 0; 38) 17: 0; 39) 17: 0–12Ме; 40) i-18: 0; 41) 17: 1cis-9. Съкращения: BTH, бутилиран хидрокситолуен; Аз, метил; i, iso; а, anteiso.

Четири ди-метил BCFA бяха предварително идентифицирани в мастната опашка, от които най-разпространен беше 4, 8-диметиловият заместител (11: 0–4,8Me, 12: 0–4,8Me и 13: 0–4,8Me ). Техните масови спектри показват интензивни йони при m/z 87 (основен пик) и забележими йони при m/z 157 (съответстващи на разцепване на C7-C8) и M-57 (Фигура 3-D).

Съставът на мастните киселини в гастрокнемиусния мускул на агнешките овце от Дамара е представен в Таблица 3. Общата мускулна мастна киселина (mg/g DM) не се различава при лечение. Също така, профилите на мускулните мастни киселини на животните, подложени или не за ограничаване на храненето, не се различават за по-голямата част от мастните киселини, въпреки че намаленият брой наблюдения и последващата липса на статистическа мощ могат да допринесат за това. Независимо от това, мастните киселини, които се различават значително между групите, са няколко нетерминални BCFA и междинни продукти за биохидрогениране. Междинните продукти за биохидрогениране, 18: 1 транс-6 до транс-10 и цис-12, са по-ниски в мускулите на животните, подложени на ограничаване на фуража, в сравнение с животните, на които е разрешено да растат. Въпреки това, делът на общите междинни продукти за биохидрогениране в мускулите показва тенденция (P = 0,079) да бъде по-висок при животните, на които е разрешено да расте, отколкото при животните, подложени на ограничение на фуража.

Идентификация на пика: 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: 1cis-7; 9) 16: 1cis-9; 10) а-17: 0; 11) 17: 0.

Дискусия

Широко признати са породите овце с мазни опашки, които са по-толерантни към тежкото и продължително недохранване, тъй като имат допълнително хранилище за мазнини в опашката, което служи като стабилен, но бавно освобождаващ се източник на мастни киселини за метаболизма, както е показано в породата Barbarine от Северна Африка [14]. В настоящия експеримент намаляването на депата за опашка на мазнини в Дамара, подложено на ограничаване на фуражите, е пропорционално на живото тегло и загубите на тегло на трупа, тъй като депото на опашната мазнина представлява 2,3% от живото тегло както в групите с ограничена храна, така и в растежните групи. Това може да се обясни с лекото ограничение на фуражите (85% от изискванията за поддръжка за 42 дни), наложено на животните, и с факта, че мобилизирането на депата за дебела опашка има ред с нисък приоритет след подкожни и периренални депа за мазнини [14].

Появата на високи нива на BCFA в тъканите на Дамара може да бъде важна поради потенциалните ефекти върху здравето при хората. Всъщност беше съобщено, че iso и anteiso BCFA показват антитуморна активност в човешки ракови клетки [19], [20] и също така намаляват честотата на некротизиращ ентероколит, опустошително чревно заболяване, засягащо недоносени бебета [21]. Доколкото знаем обаче, няма налична информация за потенциалните ефекти върху здравето на нетерминалните моно- и диметил BCFA.

Въпреки това се съобщава за появата на такива високи концентрации на разклонени и нечетни мастни киселини в необичайно мека подкожна мастна тъкан на бързо растящи агнета, хранени с диети, съдържащи високи концентрации на лесно ферментируеми въглехидрати [18], [22] - [23]. Освен това се предполага, че тези диети водят до прекомерна абсорбция на пропионат, която би надхвърлила чернодробната глюконеогенеза, водеща до повишена наличност на пропионат и метил-малонат в мастната тъкан. Способността на животинските мастни киселини в синтеза на мастни киселини да използват както пропионат, така и метил-малонат отдавна е доказана [24], [25]. По този начин, синтезът на мастни киселини de novo в мастната тъкан може да използва пропионат като грунд, което води до мастни киселини с нечетна верига и метил-малонат като единица за удължаване, което води до разклонени верижни мастни киселини. Повишени концентрации на нечетни и разклонени верижни мастни киселини се срещат и при агнета с дефицит на кобалт и витамин В12 [26]. Въпреки това, в случая на животни от Дамара и двете условия са изключени. Всъщност животните или с умерен растеж или с умерено ограничение на фуражите са били еднакво хранени само с гранули на базата на груби фуражи с 9,3 MJ/kg DM ME.

Като цяло данните, представени тук, категорично предполагат, че породата Дамара представя уникални черти или регулация на липидния метаболизъм, водещи до повишени концентрации на нечетни и BCFA в тъканите. Новостта не се дължи на наличието на много високо съдържание на нечетно и BCFA в мастната тъкан, а на факта, че при дамарските животни това се случва въпреки факта, че те са били хранени с гранули на базата на груби фуражи и са били в условия за отслабване . Мастната тъкан на мастната опашка е определена като предполагаема отговорност за тази метаболитна особеност, като вероятно е отговорна за de novo синтеза на нечетни и BCFA и за снабдяването му с мускулите. Не е ясно обаче дали този капацитет е обобщен за други мастни депа, особено за гръбна подкожна мастна тъкан, или дори да е ограничен до уникалната дълга тлъста опашка на Дамара, различна от другите породи овце с мазни опашки в Южна Африка [28]. Освен това не е напълно ясно дали други породи мазнини на овцете споделят тази метаболитна характеристика, въпреки че публикуваните характеристики на мастните киселини на техните мазнини в опашката не съобщават за появата на тези нетерминални BCFA.

Можем само да спекулираме с механизмите, които определят тази метаболитна особеност на породата Дамара. Като определяща част от системите за животновъдство на племената Хереро и Химба, Дамарас следва доста изолиран подбор в полусухите земи на Южна Африка и страда от малко или никакво влияние от други (южни) африкански или дори европейски породи, като запазва следователно особено важни адаптивни черти и евентуално доста необичайни изоформи на ключови липогенни ензими. При няколко вида мастните жлези произвеждат значителна част от BCFA, а при някои специализирани жлези като хардиан, мейбомиеви и уропигиални жлези тези BCFA съдържат по-голямата част от FA, произведени от синтетазата на мастните киселини [29]. Високата BCFA продукция на синтетаза на мастни киселини в уропигиалната жлеза се генерира чрез намаляване на местната наличност на малонил-КоА, поради наличието на високоактивна малонил-КоА декарбоксилаза, което води до пропорционално увеличена наличност на метилмалонил-КоА, образувана от пропионат карбоксилиране, като субстрат за удължаване на веригата [30]. Следователно мазнината на опашката Damara може да представи подобен локален метаболитен контрол, включващ един или повече ензими, свързани с метаболизма на пропионат или катаболизма на малонил.

Независимо от това, приликата на нечетни и BCFA профили, открити в опашната мазнина на Дамара с гръбната мазнина на бързорастящите агнета, претоварени с пропионат, е озадачаваща, като се има предвид, че животните от Дамара са били хранени с фураж, базиран на груби фуражи. Наскоро Wilkes et al. [31] съобщават, че Дамара има по-висок капацитет да получава повече хранителни вещества от нискокачествена диета, отколкото овцете от Мерино. Това предполага, че овцете от Дамара имат и храносмилателни особености, вероятно свързани с кинетиката и обема на търбуха и в крайна сметка ферментацията на търбуха. Известно е, че ефективното смилане на високо влакнести диети води до образуване на високо ацетат и ниско пропионат в червея [32]. По този начин, адаптирана към нискокачествената фиброзна диета, е възможно породата Дамара също да има по-нисък праг за метаболизма на пропионат. Следователно, повече прекурсори могат да бъдат на разположение на опашната мазнина, поради евентуално по-ниска скорост на чернодробния метаболизъм.

По този начин, за да се изясни очевидната метаболитна особеност на дамарските животни, трябва да се изследва появата на необичайни изоформи и модели на генна експресия на ключови липогенни ензими в тъканите на Дамара, особено на мастните депа. Освен това метаболизмът на пропионат и метил-малонил трябва да бъде оценен при животни от Дамара, подложени на диети, различни по съдържание на фибри/нишесте.

Принос на автора

Замислени и проектирани експерименти: TK TS CO JM JG AMA. Изпълнени експерименти: SPA RJBB MAGQ TK TS AMA. Анализира данните: SPA RJBB AMA. Реактиви/материали/инструменти за анализ, допринесени: SPA RJBB MAGQ AMA. Написа хартията: SPA RJBB AMA.