Калорійний стрес змінює характеристики жиру та експресію Hsp70 у соматичних клітинах молочного молока

Харель Ейтам

1 Інститут наук про тварин, Департамент науки та генетики жуйних, Науково-дослідний центр Нью-Яар, Сільськогосподарська дослідницька організація, P.O. Box 1021, Ramat Yishay, 30095 Ізраїль

2 Кафедра еволюційної та екологічної біології, Факультет природознавства, Хайфський університет, Хайфа, 31905 Ізраїль

Ар’є Брош

Алла Орлова

Ідо Іджакі

3 Кафедра еволюційної та екологічної біології, Факультет природничих наук та освіти, Хайфський університет, 31905 Хайфа, Ізраїль

Аріель Шабтай

Анотація

Вступ

У Середземноморському регіоні, а також у багатьох країнах світу поголів'я великої рогатої худоби вирощують за великого режиму. Середземноморські екосистеми відрізняються високою сезонністю щодо доступності ресурсів (Sternberg et al. 2000). Це означає, що м'ясо худоби вільного випасу може зіткнутися зі зниженням харчових якостей корму за рахунок хімічних інгредієнтів, засвоюваності та метаболізму енергії, особливо у спекотний і сухий сезон (Aharoni et al. 2004; Brosh et al. 2004), що може тривати до 8 місяців (основна 1986).

Низькоякісний корм може згубно вплинути на розмноження (Randel 1990), а також перешкоджати успіху відлучення телят через негативний вплив на виробництво молока. Дійсно, протягом останніх двох десятиліть в Ізраїлі зафіксовано безперервне значне зменшення виробництва телят вільнопасучих стад м’ясної худоби (Ungar et al. 2005). Оскільки знижений рівень споживання енергії скорочує тривалість і негативно впливає на загальний надой протягом періоду лактації (Jenkins and Ferrell 1992) і продовжує період від отелення до першої післяродової еструси (Randel 1990), дуже ймовірно, що постійне зменшення у рослинництві телят може бути наслідком несприятливого впливу зниженої якості корму на характеристики молока лактируючих корів яловичини.

Також молочна худоба може відчувати калорійний стрес (кетоз). Кетоз виникає в перші 2 місяці після отелення і спричинений серйозним негативним енергетичним балансом, який зумовлений високим виробленням молока, недостатнім споживанням енергії та надмірною мобілізацією жиру в організмі (de Roos et al. 2007). За останні століття молочних корів відбирали з високим надоєм, незалежно від фактичних потреб у годуванні теляти-годувача. Порівнюючи реакції яловичих та молочних корів на калорійний стрес та/або кетоз, можливо, можна буде простежити, чи відображають зміни характеристик молока еволюційні механізми, за допомогою яких лактируючі корови справляються з харчовими проблемами у своєму середовищі існування.

На клітинному рівні індукція білка теплового шоку 70 (Hsp70) була пов’язана з розвитком толерантності до калорійного стресу (Kregel 2002). Hsp70 є членом суперсімейства Hsp, який завдяки швидкому, специфічному та масивному синтезу допомагає організмам справлятися з різними стресами (Craig and Lindquist 1988; Welch 1990). Однак члени цієї родини Hsp конститутивно присутні в клітинах. Індуковані та конститутивно виражені сім'ї Hsp добре відомі як молекулярні шаперони, які допомагають нормальному згортанню різних поліпептидів, допомагають неправильно складеним білкам досягти або відновити свої природні стани, регулювати деградацію білка та допомагають у транслокації білків у різні клітинні відділи (Хартл і Hayer-Hartl 2002; Kovacs et al. 2005).

Виробництво молока у великої рогатої худоби вважається головним фактором, що визначає вплив матері на швидкість росту телят до відлучення (Meyer et al. 1994). Молоко значною мірою впливає на продуктивність телят та харчові потреби дамби, тим самим опосередковано впливаючи і на показники розмноження (Mallinckrodt et al., 1993).

У світлі вищесказаного, розробка фізіологічного та молекулярного індексу, який би служив для перевірки реакції вільнопасучих лактируючих яловичих корів на калорійний стрес як на продуктивному, так і на самозахисному рівні. Подібний показник може бути корисним для перевірки придатності порід м’ясної худоби до місць існування, що не відповідають харчовим нормам. У цьому дослідженні основна увага приділяється компенсаційним реакціям лактируючих яловичих корів на тривалий прийом низькоенергетичної та білкової дієти, вивчаючи вироблення та характеристики молока (вміст, склад жирних кислот) та експресію генів соматичних клітин молока. Деякі з цих відповідей (надої молока, склад жирних кислот та експресія білка в соматичних клітинах молока) порівнюються з кетотичними молочними коровами.