Határok az állatorvos-tudományban

Az állatok táplálkozása és anyagcseréje

anyagcsere

  • Cikk letöltése
    • PDF letöltése
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Kiegészítő
      Anyag
  • Exportálás
    • EndNote
    • Referencia menedzser
    • Egyszerű TEXT fájl
    • BibTex
OSZD MEG

Speciális Grand Challenge CIKK

  • Nippon Állatorvosi és Élettudományi Egyetem, Állatorvos-tudományi Tanszék, Tokió, Japán

A táplálkozás az állatok egészségéhez és növekedéséhez szükséges táplálék biztosításának és megszerzésének folyamata. Az élelmiszer-tápanyagokat az állatok különféle folyamatok révén használják fel fő energiaforrásként, beleértve az emésztést és az emésztőrendszerben történő felszívódást, a vér transzportját és a sejtek anyagcseréjét. Az állati takarmányozás szabályozása összefügg az állatok különböző szöveteinek és szerveinek funkcióival. Az állatok táplálkozásának és anyagcseréjének új és fejlődő koncepciói új kutatási kihívásokat jelentenek, amelyek interdiszciplináris együttműködést, a hagyományos fegyelmi határok újragondolását és az új kutatási módszertan adaptálását igénylik. Ebben a cikkben e kihívások közül háromra fogok összpontosítani - az összehasonlító táplálkozásra, az immunológia és a táplálkozási betegségek kapcsolatára, valamint a nutrigenomikára -, amelyek leírják a legújabb fejlemények fejlődését és a jövőbeni kutatások ígéretes területeit, ideértve az anyagcsere-betegség új kezeléseit is.

Összehasonlító táplálkozás és anyagcsere

Az összehasonlító takarmányozási vizsgálatok az energia-anyagcsere folyamatainak elemzésével kezdődnek. Az energia-anyagcsere és az anyagcsere-folyamatok egyensúlyhiánya különféle betegségeket indukálhat az állatokban. Az energia-anyagcsere az ATP-termelés folyamata. A daganatos sejtekben az energia-anyagcsere folyamatok, beleértve a pentóz-foszfát-utat és a malát-aszpartát-transzfert, jelentősen felgyorsulnak (1), míg a cukorbeteg állatok szöveteiben a glikolízissel történő ATP-termelés nagymértékben csökken (2). A szövetek ATP-termelésének figyelemmel kísérése hatékony módszer az állatok egészségi állapotának megértésére. Továbbá az energia-anyagcsere, az endokrinológia és az immunológia kapcsolata kulcsfontosságú az állatok anyagcserezavarainak megértésében.

Az elmúlt években az életmóddal összefüggő anyagcsere-betegségek, például az elhízás, a hiperlipidémia és a diabetes mellitus gyakorisága nőtt kutyákban és macskákban, csakúgy, mint az embereknél (3, 4). Amint az embereknél is megfigyelhető, az állatok elhízását a túlevés és a fizikai inaktivitás okozza, és ez az energia-anyagcserével járó különféle betegségek kockázati tényezője. Az elhízást méhen kívüli lipid felhalmozódásként definiálják. A legújabb bizonyítékok arra utalnak, hogy az elhízott állatok zsírszövetében a csökkent lipidtartalom hozzájárul az ektopiás lipid felhalmozódásához a nem zsírszövetekben, például a májban, a vázizomban és a hasnyálmirigyben, ahol a lipotoxicitás károsíthatja az anyagcsere funkcióját (5). A túlzott kalória és a fizikai inaktivitás hiperglikémiát indukál, amelyet fokozott inzulinszekréció követ, ami felgyorsítja a zsírsavszintézist a transzkripciós faktorok, például a szterin szabályozó elemet megkötő fehérje (SREBP) -1c aktiválása révén. A zsírsavszintézis felgyorsulása méhen kívüli lipid felhalmozódást indukál, és növeli a zsigeri zsír felhalmozódását (az elhízás állapotát). Ezek a legújabb eredmények hangsúlyozzák az állat-egészségügyi kutatás fontosságát a metabolikus betegségek patogenezisének és megelőzésének megértésében, valamint a hatékony kezelés kialakításában.

Ellentétben a lipid elhízás és cukorbetegség káros hatásaival, a méhen kívüli lipid felhalmozódás nagyon értékes lehet az állatok takarmányozásában, például a marhahús márványozásában. Nagy mennyiségű gabonafélék, például kukorica vagy árpa (magas kalóriatartalmú ételek) etetése megváltoztatja a hasított test színét sárgásról fehérre, és növeli az esélyt a magasabb minőségű hús megszerzésére. A monogasztrikus állatok (kutyák és macskák) és a kérődzők közötti zsírsavszintézis közös génje az SREBP-1c. A SREBP gén szabályozása megakadályozza az elhízás előfordulását kutyákban és macskákban, és márványosodást vált ki húsmarhákban. Továbbá, a szarvasmarhák bendőfermentációjának táplálkozási jellemzői eltérnek az egygyomlású állatoktól, például kutyáktól és macskáktól. Különböző anyagcsere-betegségek is megfigyelhetők a társállatok és az élelmis/mezőgazdasági állatok között. Az összehasonlító táplálkozás tehát fontos szempont az állatok táplálkozásának és anyagcseréjének vizsgálatában.

Immunológia és anyagcsere-betegségek

Nutrigenomika

Metabolikus rendellenességek új kezelési módjai

Ez eljuttat minket egy utolsó kihíváshoz: ígéretes kezelések kidolgozása a metabolikus betegségekre az immunológia szerepének új megértése alapján. Az anyagcsere-rendellenességek korai kezelése magában foglalja a testre szabott ételek, kiegészítők és gyógyszerek kifejlesztését. A közelmúltban kidolgozták az elhízás kezelésére szolgáló kiegészítők és gyógyszerek jó jelöltjeit az emberi gyógyászatban, és ezeket a vegyületeket most tanulmányozzák és felhasználják az állatgyógyászatban. Az édesgyökér flavonoidok például antioxidáns és gyulladáscsökkentő hatásúak, és nagyon hatékonyak az állatok elhízásának kezelésében (9). A makrofág apoptózis-gátlója (AIM) egy makrofágból származó vérfehérje, amely kulcsszerepet játszik az érelmeszesedés, az anyagcsere-betegségek és az elhízással összefüggő autoimmun betegségek patogenezisében. A vér AIM-szintjének vagy AIM-funkciójának szabályozása potenciálisan új generációs terápiaként szolgálhat e gyulladásos betegségek ellen (10). Az AIM jó jelölt lehet az állatok anyagcserezavarainak kezelésében is a gyógyszerfejlesztés új koncepciója révén.

Az állatok táplálkozásának és anyagcseréjének célja számos állatfaj különféle betegségei elleni új és hatékony gyógyszerek kutatásának közzététele az energia-anyagcsere elemzésén keresztül, új analitikai technikák, azaz genomika, proteomika és metabolomika alkalmazásával. Az energia-anyagcsere az állatok egészségének eredete; az energia-anyagcsere egyensúlyhiánya állatbetegséghez vezet. Az állatok takarmányozásával és anyagcseréjével kapcsolatos tanulmányok ezért kedveznek a különféle állatok egészségi állapotának. Az érdeklődésre számot tartó témák között szerepel az élelmiszer (tápanyagok), az alultápláltság, a vitaminhiány, a bendő fermentációja, a korlátozott táplálkozás, a gyulladás, az anyagcserezavarok, az életmóddal összefüggő betegségek (elhízás, metabolikus szindróma, cukorbetegség, magas vérnyomás), a daganatok, a genetikai diagnózis, valamint a kiegészítők és ill. gyógyszerek állatokban.

Bár csak néhány fő kihívást említek (összehasonlító táplálkozás, táplálkozás – immunológia kapcsolat, nutrigenomika) az állatok takarmányozásának és anyagcseréjének közvetlen jövőben, tudom, hogy sok más is lesz. A Szerkesztőség és a teljes Állat-táplálkozási és anyagcsere-közösség támogatásával az Állatorvos-tudomány határai lesz a fő fórum e és más jövőbeli kihívások kezelésére. Üdvözöljük az új folyóiratban és az új, innovatív kiadói stílusban.

Összeférhetetlenségi nyilatkozat

A szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.

Hivatkozások

1. Arai T, Ogawa T, Nakamura M, Hosoya M, Ohnishi Y. A májenzim-aktivitás változásai transzgénikus egerekben, amelyek humán prototípusú c-Ha-ras gént hordoznak dietil-nitrozaminnal. J Vet Med Sci (2002) 64.: 1065–7. doi: 10.1292/jvms.64.1065

2. Magori E, Nakamura M, Inoue A, Tanaka A, Sasaki N, Fukuda H és mtsai. A malát dehidrogenáz aktivitás alacsonyabb az 1-es típusú cukorbetegségben szenvedő kutyák és macskák perifériás leukocitáinak bizonyos típusaiban. Res Vet Sci (2005) 78: 39–44. doi: 10.1016/j.rvsc.2004.06.001

3. Mori N, Lee P, Muranaka S, Sagara F, Takemitsu H, Nishiyama Y és mtsai. Hajlam a primer hiperlipidémia kialakulására miniatűr schnauzerek és shetlandi juhászkutyák esetében más kutyafajtákhoz képest. Res Vet Sci (2010) 88: 394–9. doi: 10.1016/j.rvsc.2009.12.003

4. Courcier EA, Mellor DJ, Pendlebury E, Evans C, Yam PS. A macska elhízás epidemiológiájának vizsgálata Nagy-Britanniában: 47 társállat-gyakorlat keresztmetszeti vizsgálatának eredményei. Vet Rec (2012) 171: 560–4. doi: 10.1136/vr.100953

5. DeFronzo RA. Inzulinrezisztencia, lipotoxicitás, 2-es típusú cukorbetegség és érelmeszesedés: a hiányzó láncszemek. Diabetologia (2010) 53: 1270–87. doi: 10.1007/s00125-010-1684-1

6. Nio Y, Yamauchi T, Iwabu M, Okada-Iwabu M, Gunata M, Yamaguchi M és mtsai. A monocita kemoattraktáns protein-1 (MCP-1) hiánya fokozza az alternatív módon aktivált M2 makrofágokat és javítja az inzulinrezisztenciát és a zsírmájat lipoatrofikus diabéteszes A-ZIP transzgénikus egerekben. Diabetologia (2012) 55: 3350–8. doi: 10.1007/s00125-012-2710-2

7. Suganami T, Tanaka M, Ogawa Y. A zsírszövet gyulladása és méhen kívüli lipid felhalmozódása. Endocr J (2012) 59: 849–57. doi: 10.1507/endocrj.EJ12-0271

8. Jordan KW, Nordenstam J, Lauwers GY, Rothenberger DA, Karim A, Garwood M és mtsai. Humán rektális adenokarcinóma molekuláris jellemzése ép szöveti mágneses rezonancia spektroszkópiával. Dis Colon Rectum (2009) 52: 520–5. doi: 10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c

9. Aoki F, Honda S, Kishida H, Kitano M, Arai N, Tanaka H és mtsai. Az édesgyökér-flavonoidok elnyomják a hasi zsír felhalmozódását és a testtömeg-növekedést a magas zsírtartalmú étrend okozta elhízott C57BL/6J egerekben. Biosci Biotechnol Biochem (2007) 71.: 206–14. doi: 10.1271/bbb.60463

10. Arai S, Miyazaki T. A makrofág apoptózis inhibitorának (AIM) hatása az elhízással társuló gyulladásos betegségekre. Semin Immunopathol (2014) 36: 3–12. doi: 10.1007/s00281-013-0405-5

Kulcsszavak: anyagcserezavarok, összehasonlító táplálkozás, nutrigenomika, endokrinológia, ruminológia

Idézet: Arai T (2014) Az állati táplálkozás és anyagcsere fejlődése és korunk kihívásai. Elülső. Állatorvos. Sci. 1: 23. doi: 10.3389/fvets.2014.00023

Beérkezett: 2014. szeptember 24 .; Elfogadva: 2014. október 30 .;
Online közzététel: 2014. november 13.

Mary M. Christopher, University of California-Davis, USA

Jose Ceron, Murcia Egyetem, Spanyolország
Stephen Brent Smith, Texas A&M Egyetem, USA