Хранене на животните и метаболизъм

развитието

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Специалност Grand Challenge СТАТИЯ

  • Катедра по основна ветеринарна медицина, Училище по ветеринарна медицина, Университет по ветеринарна медицина и наука за живота на Nippon, Токио, Япония

Храненето се определя като процес на осигуряване и получаване на храната, необходима за здравето и растежа на животните. Хранителните хранителни вещества се използват като основен енергиен източник от животно чрез различни процеси, включително храносмилане и усвояване в храносмилателния тракт, кръвоносния транспорт и метаболизма в клетките. Регулирането на храненето на животните е свързано с функциите на различни тъкани и органи при животните. Новите и еволюиращи концепции в храненето и метаболизма на животните създават нови изследователски предизвикателства, които изискват интердисциплинарно сътрудничество, преосмисляне на традиционните дисциплинарни граници и адаптиране на новата методология за изследване. В тази статия ще се съсредоточа върху три от тези предизвикателства - сравнителното хранене, връзката между имунологията и хранителните заболявания и нутригеномиката - описвайки развитието на последните постижения и обещаващи области за бъдещи изследвания, включително нови лечения за метаболитни заболявания.

Сравнително хранене и метаболизъм

Изследванията върху сравнителното хранене на животните започват с анализ на процесите на енергиен метаболизъм. Енергийният метаболизъм и дисбалансите в метаболитните процеси могат да предизвикат различни заболявания при животните. Енергийният метаболизъм е процес на производство на АТФ. В туморните клетки процесите на енергиен метаболизъм, включително пентозофосфатния път и малатната аспартатна совалка, се ускоряват значително (1), докато производството на АТФ чрез гликолиза намалява значително в тъканите на диабетните животни (2). Наблюдението на производството на АТФ в тъканите е ефективен начин за разбиране на здравословните условия на животните. Освен това връзката между енергийния метаболизъм, ендокринологията и имунологията е ключова за разбирането на метаболитните нарушения при животните.

През последните години метаболитните заболявания, свързани със начина на живот, като затлъстяване, хиперлипидемия и захарен диабет, са се увеличили в разпространението при кучета и котки, както при хората (3, 4). Както се вижда и при хората, затлъстяването при животните се причинява от преяждане и физическо бездействие и е рисков фактор за различни заболявания, включващи енергиен метаболизъм. Затлъстяването се определя като извънматочно натрупване на липиди. Последните данни сочат, че намаленото съхранение на липиди в мастната тъкан на затлъстелите животни допринася за ектопично натрупване на липиди в не-мастните тъкани, като черен дроб, скелетни мускули и панкреас, където липотоксичността може да наруши метаболитната функция (5). Излишните калории и физическото бездействие предизвикват хипергликемия, последвана от повишена секреция на инсулин, която ускорява синтеза на мастни киселини чрез активиране на транскрипционни фактори, като протеин, свързващ протеиновия регулаторен елемент (SREBP) -1c. Ускорението на синтеза на мастни киселини предизвиква ектопично натрупване на липиди и увеличава висцералното натрупване на мазнини (състоянието на затлъстяване). Тези скорошни открития подчертават значението на ветеринарните изследвания за разбирането на патогенезата и превенцията на метаболитни заболявания и за разработването на ефективно лечение.

За разлика от вредните ефекти на липидите при затлъстяване и диабет, ектопичното натрупване на липиди може да бъде изключително ценно при храненето на животните, като например при мраморирането на говеждото месо. Храненето на голямо количество зърнени култури, като царевица или ечемик (висококалорични храни), променя цвета на мазнината на трупа от жълтеникав до бял и увеличава шанса за получаване на по-високо качество на месото. Общият ген за синтез на мастни киселини между моногастрални животни (кучета и котки) и преживни животни е SREBP-1c. Регулирането на гена SREBP предотвратява появата на затлъстяване при кучета и котки и предизвиква мраморност при говедата. Освен това хранителните характеристики на ферментацията на търбуха при говедата се различават от тези при моногастралните животни като кучета и котки. Различни видове метаболитни заболявания също се наблюдават между домашните животни и храните/селскостопанските животни. Следователно сравнителното хранене е важна гледна точка при изследването на храненето и метаболизма на животните.

Имунология и метаболитни заболявания

Нутригеномика

Нови лечения за метаболитни нарушения

Това ни води до последно предизвикателство: разработване на обещаващи лечения за метаболитни заболявания въз основа на новото ни разбиране за ролята на имунологията. Ранното лечение на метаболитни нарушения включва разработването на персонализирана храна, добавки и лекарства. Наскоро бяха разработени добри кандидати за добавки и лекарства за лечение на затлъстяване в хуманната медицина и тези съединения сега ще бъдат изследвани и използвани във ветеринарната медицина. Сладният корен от флаконоиди, например, има антиоксидантно и противовъзпалително действие и е много ефективен за лечение на затлъстяване при животни (9). Инхибиторът на апоптоза на макрофаги (AIM) е кръвен протеин, получен от макрофаги, който играе ключова роля в патогенезата на атеросклероза, метаболитни заболявания и свързани със затлъстяването автоимунни заболявания. Регулирането на нивата на AIM в кръвта или функцията на AIM има потенциал да служи като терапия от следващо поколение срещу тези възпалителни заболявания (10). AIM също може да бъде добър кандидат за лечение на метаболитни нарушения на животните чрез новата концепция за разработване на лекарства.

Храненето и метаболизмът на животните има за цел да публикува изследвания за нови и ефективни лекарства за различни заболявания на много животински видове чрез анализи на енергийния метаболизъм, използвайки нови аналитични техники, т.е. геномика, протеомика и метаболомика. Енергийният метаболизъм е началото на здравето на животните; дисбалансът в енергийния метаболизъм води до болести по животните. Следователно проучванията върху храненето и метаболизма на животните ще бъдат от полза за здравословните условия на различни животни. Темите, които представляват интерес, включват храна (хранителни вещества), недохранване, недостиг на витамини, ферментация на рубци, ограничено хранене, възпаление, метаболитни нарушения, свързани с начина на живот заболявания (затлъстяване, метаболитен синдром, диабет, хипертония), тумори, генетична диагностика и разработване на добавки и наркотици при животни.

Макар да цитирам само няколко основни предизвикателства (сравнително хранене, взаимоотношения между храненето и имунологията, нутригеномика) в непосредственото бъдеще на храненето и метаболизма на животните, знам, че ще има много други. С подкрепата на редакционния съвет и на цялата общност за хранене и метаболизъм на животните, Frontiers in Veterinary Sciences ще бъде основният форум за справяне с тези и други бъдещи предизвикателства. Добре дошли в новото списание и новия, иновативен стил на публикуване.

Изявление за конфликт на интереси

Авторът декларира, че изследването е проведено при липса на каквито и да било търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Препратки

1. Arai T, Ogawa T, Nakamura M, Hosoya M, Ohnishi Y. Промени в активността на чернодробните ензими при трансгенни мишки, носещи човешки прототип c-Ha-ras ген, третиран с диетилнитрозамин. 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, et al. Активността на малат дехидрогеназата е по-ниска при някои видове периферни левкоцити при кучета и котки със захарен диабет тип 1. 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, et al. Предразположение към първична хиперлипидемия при миниатюрни шнауцери и овчарски кучета в Шетландия в сравнение с други кучешки породи. 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. Разследване на епидемиологията на затлъстяването при котки във Великобритания: резултати от изследване на напречно сечение на 47 практики при домашни животни. Vet Rec (2012) 171: 560–4. doi: 10.1136/vr.100953

5. DeFronzo RA. Инсулинова резистентност, липотоксичност, диабет тип 2 и атеросклероза: липсващите връзки. Диабетология (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, et al. Дефицитът на моноцитен хемоаттрактант протеин-1 (MCP-1) усилва алтернативно активираните М2 макрофаги и подобрява инсулиновата резистентност и затлъстяването на черния дроб при липоатрофични диабетни A-ZIP трансгенни мишки. Диабетология (2012) 55: 3350–8. doi: 10.1007/s00125-012-2710-2

7. Suganami T, Tanaka M, Ogawa Y. Възпаление на мастната тъкан и ектопично натрупване на липиди. 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, et al. Молекулярна характеристика на човешки ректален аденокарцином с интактна тъканна магнитно-резонансна спектроскопия. Ректум на дебелото черво (2009) 52: 520–5. doi: 10.1007/DCR.0b013e31819c9a2c

9. Aoki F, Honda S, Kishida H, Kitano M, Arai N, Tanaka H, ​​et al. Потискане от флаконоиди от женско биле на коремно натрупване на мазнини и наддаване на телесно тегло при мишки със затлъстяване C57BL/6J, предизвикани от диета. Biosci Biotechnol Biochem (2007) 71: 206–14. doi: 10.1271/bbb.60463

10. Arai S, Miyazaki T. Влияние на инхибитора на апоптозата на макрофаги (AIM) върху свързаните със затлъстяването възпалителни заболявания. Semin Immunopathol (2014) 36: 3–12. doi: 10.1007/s00281-013-0405-5

Ключови думи: метаболитни нарушения, сравнително хранене, нутригеномика, ендокринология, руминология

Цитиране: Arai T (2014) Развитието на храненето и метаболизма на животните и предизвикателствата на нашето време. Отпред. Ветеринар. Sci. 1: 23. doi: 10.3389/fvets.2014.00023

Получено: 24 септември 2014 г .; Приет: 30 октомври 2014 г .;
Публикувано онлайн: 13 ноември 2014 г.

Мери М. Кристофър, Калифорнийски университет-Дейвис, САЩ

Хосе Серон, Университет Мурсия, Испания
Стивън Брент Смит, Тексаски A&M университет, САЩ