Дієта з сушених кавунових скоринок підвищує рівень l-цитруліну в плазмі у курчат

Лінь Т. Н. Нгуєн

1 Лабораторія регуляції метаболізму та поведінки, Вища школа біоресурсів та біоекологічних наук, Університет Кюсю, Фукуока 819-0395, Японія

Гуофен Хань

Хуей Ян

Хіромі Ікеда

Хатем М. Елтахан

Vishwajit S. Chowdhury

2 Лабораторія фізіології стресу та метаболізму, Відділ експериментальної природознавства, Факультет мистецтв та науки, Університет Кюсю, Фукуока 819-0395, Японія

Міцухіро Фурусе

Анотація

Вступ

Температура тіла є важливим параметром для оцінки гомеостатичного статусу організму. Температура навколишнього середовища може впливати на температуру тіла у курей. Зокрема, високі температури навколишнього середовища спричиняють підвищення температури тіла та викликають тепловий стрес у пташенят (Chowdhury et al., 2012; Ito et al., 2014), оскільки птахи не мають здатності потіти через відсутність потових залоз (Marder та Arad, 1989; Ensminger та ін., 1990). Більше того, тривала висока температура тіла негативно впливає на окислювальний статус та ефективність росту у курей (Savory, 1986; Azad et al., 2010; Chowdhury et al., 2014). Тому зниження температури тіла у курей є ефективним підходом до захисту від потенційно несприятливих наслідків теплового стресу.

l-цитрулін (l-цит) є ендогенною амінокислотою в більшості живих систем (Curis et al., 2005). Це небілкова амінокислота (Angela et al., 2011), яка метаболізується до l-аргініну (l -Arg), який потім перетворюється в l-орнітин (l-Orn) за допомогою аргінази (Tamir and Ratner, 1963; Суенага та ін., 2008). Нещодавно було виявлено, що рівні l -Cit у плазмі значно знижуються внаслідок теплового стресу у курчат (Chowdhury et al., 2014). Цікаво, що також повідомлялося, що пероральне введення l -Cit, але не l -Arg або l -Orn, знижувало температуру тіла у пташенят (Chowdhury et al., 2015) і забезпечувало певний ступінь термотолерантності (Chowdhury et al., 2017 ). Отже, забезпечення l-Cit може запропонувати нові харчові засоби для зниження температури тіла у курей в умовах теплового стресу. Хоча включення синтетичного l-Cit до раціонів птиці ще не затверджено (Центр інспекції харчових та сільськогосподарських матеріалів, Японія, 1953), альтернативним підходом може бути використання природного джерела l-Cit, яке може запропонувати засіб збільшити вміст l-Cit у плазмі курей для пом'якшення ефектів теплового стресу та поліпшення виробництва птиці.

l -Cit вперше був визначений як компонент кавуна (Citrullus vulgaris) на початку ХХ століття (Koga and Ohtake, 1914; Wada, 1930), а кавун, як вважають, є природним джерелом l-Cit (Rimando і Perkins- Veazie, 2005; Tarazona-Díaz et al., 2011). Цікаво, що кавунова шкірка (WR), сільськогосподарський відхід, містить велику кількість l-Cit у порівнянні з його м’якоттю (Rimando and Perkins-Veazie, 2005). Після поглинання l -Cit з кавуна виявлено, що рівень l -Arg у плазмі крові зростає у людей (Mandel et al., 2005; Collins et al., 2007). Показано, що споживання кавуна в поєднанні з фізичними вправами знижує артеріальний кров'яний тиск порівняно з плацебо (Figueroa et al., 2011). Таким чином, є вказівки на те, що l-Cit у кавуновому соку може впливати на фізіологічні функції. Однак, наскільки нам відомо, вплив використання WR як природного джерела l -Cit на рівні l -Cit у плазмі крові або температуру тіла не вивчався ні в одного виду.

У цьому дослідженні досліджували хімічний склад та вміст вільних амінокислот у висушеному порошку WR (WRP). Крім того, досліджували вплив WR на рівень l -Cit у плазмі крові та температуру тіла у курчат. Кров курки аналізували для оцінки рівня l-Cit та інших концентрацій вільних амінокислот у плазмі після тривалого годування з дієтою, доповненою WRP.

Матеріали та методи

Тварини

Денні пташенята чоловічої статі (штам Джулія; Gallus gallus domesticus) були придбані у місцевому інкубаторії (інкубаторій Мурата, Фукуока, Японія) і розміщені разом у металевих клітках (50 × 35 × 33 см) у групі (14 птахів) постійна температура 30 ± 1 ° C при постійному світлі. Пташенята мали вільний доступ до їжі [Налаштуйте дієти (енергія, що піддається метаболізму (ME):> 12,55 МДж/кг, білок:> 23%); Toyohashi Feed and MillsCo. Ltd., Айті, Японія] та води протягом усього експериментального періоду. Це дослідження було проведено відповідно до рекомендацій щодо експериментів на тваринах сільськогосподарського факультету та аспірантури університету Кюсю та було дотримано Закону № 105 та повідомлення No. 6 японського уряду.

Підготовка WRP Mash

Свіжі кавуни були отримані з Суйка-но-Мейсан (Кумамото, Японія). Шкіру відокремлювали від м’якоті і сушили в печі (Matsui MFG CO., Ltd., Японія) при 60 ° C протягом 96 годин. Після повного висихання WR подрібнювали протягом 1 хв за допомогою електричної шліфувальної машини [Wonder blender (KT.WB-1), Kastech, Японія] для отримання WRP. WRP зберігали у герметичних поліетиленових пакетах при кімнатній температурі, поки він не використовувався в експериментах. Для приготування дієти із затиранням WRP 100 г WRP змішували зі 125 мл деіонізованої дистильованої води. Потім суміш WRP (225 г) змішували з комерційною початковою дієтою (900 г), отримуючи 9% -ву дієту із суміші WRP. Оскільки максимально рекомендований рівень кормових добавок у раціоні птиці становить 15% (Banerjee, 1998), застосовуваний тут рівень добавок є відносно низьким.

Орієнтовний аналіз WRP

Хімічний склад WRP був проаналізований Японським функціональним дослідницьким центром харчових продуктів (Фукуока, Японія). Визначали вологу, сирий білок, ефірний екстракт, сиру клітковину та вміст золи. Коротше кажучи, вологість визначали за втратою ваги при нагріванні при 135 ° C протягом 2 годин. Для вимірювання сирого протеїну застосовували метод Кельдаля. Для аналізу сирого жиру використовували методи гідролізу та ефірної екстракції. Аналіз сирої клітковини проводили з використанням H2SO4 та NaOH. Золу визначали прямим випіканням WRP при 600 ° С протягом 2 годин.

Аналіз концентрації вільних амінокислот у WRP

Експериментальний дизайн

Загалом 14 пташенят (2-денних) поступово розділили на групи по 2 пташенята на клітку (21 × 10 × 14 см); 3-денних курчат окремо виділяли у дві групи (n = 7). Ми використовували поступову ізоляцію (1-й день, 14 курчат/клітка; 2-й день, 2 курчата/клітка; і 3-й день, 1 курча/клітка), щоб окремо розділити курчат, щоб мінімізувати стрес ізоляції. Стартова дієта була замінена на 9% -ву суцільну дієту в групі лікування, тоді як контрольна група продовжувала початкову дієту протягом експериментального періоду, від 3 до 15 днів. Проводили щоденний запис споживання їжі, маси тіла та ректальної температури. Ректальну температуру вимірювали цифровим термометром з точністю до ± 0,1 ° C (Thermalert TH-5, Physitemp Instruments Inc., США) шляхом введення терморезисторного зонда в пряму кишку через клоаку на глибину близько 2 см від заднього проходу . Наприкінці експерименту птахів евтаназували під впливом ізофлурану (Mylan Inc., Токіо, Японія). Кров негайно збирали з яремної вени в гепаринізовані пробірки і центрифугували при 10000 × g протягом 4 хв при 4 ° C (MX-307, Томмі, Японія) для збору плазми. Плазму зберігали при -80 ° C, поки не проводили аналіз вільних амінокислот.

Аналіз концентрації вільних амінокислот у плазмі

Концентрації вільних амінокислот аналізували за допомогою UPLC за методом Ohmori et al. (2011) з деякими змінами. Плазму отримували центрифугуванням при 14000 × g протягом 15 хв при 4 ° C (MX-307, Томмі, Японія). Потім плазму фільтрували через ультрафільтраційні пробірки (Millipore, Бедфорд, США). Зразки (10 мкл) плазми переносили в пробірки UPLC і додавали та змішували 20 мкл N-ацетилцистеїну/офталальдегіду та 70 мкл боратного буфера; пробірки залишали на 2 хв у темній кімнаті. Зразки та стандарти застосовувались до UPLC, як описано вище для аналізу WRP. Концентрації амінокислот у плазмі виражали в нмоль/мкл.

Статистичний аналіз

Зміни споживання їжі, маси тіла та ректальної температури статистично аналізували за допомогою двостороннього дослідження ANOVA, де основними ефектами були лікування WRP та дні/час. Амінокислоти, що не містять плазми, аналізували за допомогою t-критерію Стьюдента. Статистичний аналіз проводили за допомогою програмного забезпечення StatView версії 5.0 (SAS Institute, Cary, NC, USA, 1998). Значення представлені як середні значення ± S.E.M.

Результати

Результати хімічного аналізу WRP представлені в таблиці 1, а вміст вільних амінокислот - у таблиці 2. l -Cit (18,2 нмоль/мг або 3,18 мг/г) був найпоширенішою вільною амінокислотою в WRP, а l-Arg був наступним за кількістю (2,72 нмоль/мг) (таблиця 2). Концентрації l -аланіну, l -глютаміну, l-валіну, l-фенілаланіну, l-ізолейцину, l-серину, l-тирозину та ГАМК також показані в таблиці 2 .