rus eng
Архив номеров / Номер 5, 2015 год Распечатать

Содержание свободных аминокислот в органах и тканях, как фактор гомеостатического механизма регуляции интенсивности синтеза белка в организме животных

УДК 636.4.085/13

Омаров М.О., Османова С.О., Слесарева О.А. Северо-Кавказский НИИ животноводства, г. Краснодар

Свободные аминокислоты в крови, органах и тканях являются субстратом для синтеза белков. Их концентрация в крови отражает, с одной стороны, качественную и количественную сторону притока аминокислот в результате кормления и деградации белков тела, с другой - оттока на синтез белков в организме. Ряд исследователей использовали пул свободных аминокислот в плазме крови и органах с целью определения биологической ценности протеина [5], потребности животных в аминокислотах [4, 13], состояния белкового обмена [2, 9].

Концентрация свободных аминокислот в плазме отражает состояние динамического равновесия, которое определяется следующими условиями: количеством аминокислот, поступающих с потреблённым белком, скоростью поглощения тканями на синтез белка и степенью деградации белков и аминокислот.

Уровень свободных аминокислот в плазме отражается в в мышечной ткани, на которую приходится 45% массы тела животного [12]. Печень составляет небольшую долю 3,5-4%. В этом отношении мышцы по своему значению, как депо аминокислот, значительно превосходят печень. Всего 6% общего количества аминокислот, проходящих через печень, используются на синтез белков печени [8]. Между тем, печени отводится ключевая роль в регуляции белкового обмена. Большинство незаменимых аминокислот, за исключением валина, лейцина и изолейцина деградируются почти исключительно в печени. Она является главным местом образования мочевины. Белки плазмы крови, кроме гамма-глобулина, синтезируются, и почти половина их катализируется печенью [11].

После переваривания белков в желудочно-кишечном тракте, освобожденные аминокислоты из воротной вены сначала проходят через печень, где частично катаболизируются. Основная же часть поступает в общую циркуляцию и доставляется к другим органам в неизменном виде.

С целью определения пула свободных аминокислот в тканях и органах животных в зависимости от разной степени сбалансированности рационов по аминокислотам был проведён лабораторный опыт на пяти группах животных.

Опыт проведён на крысах-отъёмышах породы Вистар в возрасте 20-24 дней с живой массой 56 г, в каждой группе по 14 голов (поровну самцов и самок).

Основной контрольный рацион (ОР) состоял из дерти ячменной, пшеничной и кукурузной, обогащенной витаминами, жирами, мак-ро- и микроэлементами. Животные второй группы получали рацион первой группы и смесь незаменимых аминокислот для удовлетворения норм физической потребности, но без лизина (имбаланс лизина). Животные третьей группы - без метионина (имбаланс метионина).

Животные четвёртой группы - без треонина (имбаланс треонина). Животные пятой группы получали скорректированный по всем незаменимым аминокислотам рацион. Продолжительность опыта составляла 14 дней. Подготовку образцов крови, печени и мышечной ткани для определения свободных аминокислот проводили по прописи В.Г Рядчикова [4], аминокислоты определяли на анализаторе Т-339.

Результаты исследований. У животных пятой группы, получавших скорректированную диету, общая сумма свободных аминокислот в плазме крови и мышцах существенно не отличались от таковой у животных первой, второй и четвёртой групп, несмотря на то, что они потребляли протеина на 50%, 29% и 43%, соответственно, больше (табл. 1, 2, 3).

В печени суммарная концентрация свободных аминокислот у них ниже, чем у животных первой, второй и четвёртой групп - 128,2 против 152,4, 143,5 и 177,8 мг%, соответственно.

Если рассматривать концентрацию свободных аминокислот относительно их потребления с кормом, то такое соотношение будет

самым низким в плазме крови, мышцах и печени у животных на скорректированной диете. По-видимому, правильное соотношение аминокислот в скорректированной диете способствовало более эффективному использованию свободных аминокислот на синтез белков тела.

Эти данные согласуются с выводами Fonsecal. B. et. al. [9], который считает, что дефицит даже одной незаменимой аминокислоты вызывает снижение белкового синтеза и повышение концентрации свободных аминокислот в плазме. И, наоборот, при балансе аминокислот они быстро расходуются на синтез белка тканей, и уровень их плазмы снижается.

Относительно низкую концентрацию аминокислот в крови и мышцах при кормлении хорошо сбалансированными рационами отмечали в опытах на цыплятах [1] и на поросятах [6]. При имбалансе треонинаконцентация свободного треонина в крови снижается в пять раз, хотя его потребление с кормом было примерно таким же, как у животных первой группы (29 мг против 30 мг) (табл. 4).

Уровень свободного лизина был чрезвычайно низким при дефиците лизина - 0,56 мг%. Животные 1-ой группы получали рацион с таким же содержанием лизина, потребляли меньше корма, но содержание свободного лизина в крови у них было заметно больше - 1,95 мг %. Эти данные ещё раз подтверждают факт, что свободный лизин плазмы при 100% обеспеченности остальными аминокислотами использовался у животных 2-ой группы более эффективно, чем у животных первой, где недоставало до норм потребности независимых аминокислот.

В плазме животных с треониновым дефицитом уровень свобод-ноготреонина понижен, но не очень значительно, как это наблюдается с лизином между 1-ой и 2-ой группами.

Интересен тот факт, что в плазме животных 2-ой группы (дефицит лизина) наблюдается высокое содержание свободного треонина. В печени несколько другая картина по содержанию свободных аминокислот. Так, уровень свободного лизина у животных при дефиците лизина мало отличается от его концентрации в печени животных 1-ой, 2-ой и 5-ой групп. Вместе с тем, она заметно ниже в печени животных с треониновым дефицитом.

Концентрация свободного треонина у животных 4-ой группы при его дефиците почти в 2 раза ниже по сравнению с уровнем треонина в 1-й и 3-ей группах.

Содержание свободного метионина в печени животных всех групп находилось практически на одном уровне. Обращает на себя внимание высокое содержание свободных незаменимых аминокислот в печени животных тех групп [1, 2, 4], у которых наблюдается наиболее низкий рост. Это, по-видимому, объясняется необходимостью переработки избытка печенью.

В мышцах можно отметить только незначительную тенденцию более низкого уровня свободного лизина, по сравнению с таковыми в других группах. Нет значительной разницы и по уровню свободного треонина. В то же время, в группе животных с дефицитом метионина его концентрация в мускулах понижена.

Уровень незаменимых, заменимых и общая сумма аминокислот при всех формах аминокислотного питания оказалась очень близкой. По-видимому, в мышечную ткань транспортируется оптимальный набор аминокислот в качестве субстрата для осуществления синтеза внутреклеточных белковых структур. Барьерные и регуляторные функции вероятнее всего обеспечиваются плазматической мембраной миоцитов.

Обращает на себя внимание взаимозависимость концентрации одних аминокислот крови, печени и мышц с концентрацией других. Так, у животных при дефиците лизина (вторая группа) вместе со снижением уровня лизина в плазме крови заметно повышается содержание свободного треонина, серина и валина.

У животных четвёртой группы (дефицит треонина) при низком уровне треонина в плазме крови и мышцах заметно повышается содержание свободного лизина и, наоборот, в печени увеличивается содержание треонина и снижается содержание лизина.

По-видимому, существует прямая связь между количеством поступившего треонина с кормом и концентрацией свободного лизина в плазме крови, и, наоборот.

Таблица 1. Содержание свободных аминокислот в плазме крови крыс (мг %)

Аминокислоты

Основной рацион (1)

Рацион с дефицитом

Скорректированный рацион (5)

лизина (2)

метионина (3)

треонина (4)

Лизин

1,95

0,56

4,95

5,51

4,05

Гистидин

0,84

1,09

1,52

1,34

0,99

Аргинин

1,86

2,28

3,82

2,02

2,56

Аспарагиновая кислота

6,32

6,12

5,59

6,42

3,85

Треонин

1,67

2,20

1,88

1,34

1,54

Серин

8,71

12,60

4,61

7,23

3,87

Глютаминовая кислота

4,32

1,71

2,0

5,50

14,26

Глицин

4,29

2,69

2,33

2,74

1,85

Аланин

6,61

8,14

7,88

7,34

7,81

Валин

1,24

1,71

0,92

0,99

0,83

Метионин

0,17

0,16

0,15

0,15

0,17

Изолейцин

0,74

1,62

1,20

0,95

0,98

Лейцин

10,82

8,81

9,29

9,67

7,42

Тирозин

0,73

1,53

2,12

1,11

1,34

Фенилаланин

0,78

1,32

1,57

1,10

1,11

Сумма аминокислот:
незаменимых (НА)

20,8

21,28

25,3

24,38

20,94

Заменимых (ЗА)

30,25

31,26

24,53

29,23

31,64

Общая (НА + ЗА)

51,05

52,54

49,83

53,61

52,58

НА / ЗА

0,69

0,68

1,03

0,80

0,66

В исследованиях Н.А. Шманенкова и др. [1] обнаружен повышен­ный распад треонина при недостатке и избытке лизина в рационе.

По-видимому, треонин каким-то образом играет важную роль при метаболизме метионина, и не исключено существование связи между ферментными системами ответственными за превращение треонина и метионина, а также треонина и лизина в организме животных [2, 3, 7].

Таблица 2. Содержание свободных аминокислот в печени крыс (мг %)

Амино­кислоты

Основ­ной рацион (1)

Рацион с дефицитом

Скорректи­рованный рацион (5)

лизина (2)

метио­нина (3)

трео­нина (4)

Лизин

6,68

6,15

6,0

2,71

5,79

Гистидин

2,58

2,60

2,44

2,04

2,10

Аргинин

9,84

4,85

1,48

10,41

3,12

Аспараги­новая кислота

15,10

16,66

13,12

15,57

12,39

Треонин

30,40

21,64

13,26

26,25

14,18

Серин

16,19

16,87

12,87

13,57

15,36

Глютами­новая кислота

42,16

38,55

66,38

49,36

37,66

Глицин

1,99

3,89

2,90

13,61

7,08

Аланин

14,99

11,13

10,39

10,30

13,41

Валин

10,91

7,22

7,01

4,49

7,37

Метионин

2,31

2,18

2,18

2,34

2,08

Изолейцин

1,32

1,68

1,37

1,24

1,20

Лейцин

2,29

5,07

5,08

6,83

3,13

Тирозин

1,26

1,09

1,81

6,13

1,18

Фенилаланин

1,40

3,89

1,07

12,97

2,17

Сумма аминокислот:
незаменимых (НА)

68,99

56,37

41,7

75,41

42,3

Заменимых (ЗА)

90,43

87,1

105,66

102,41

85,9

Общая (НА + ЗА)

159,42

143,47

147,36

177,82

128,2

НА / ЗА

0,77

0,65

0,40

0,74

0,49

Обобщая результаты по содержанию свободных аминокислот в крови, тканях и органах белых крыс при дефиците и на сбалансиро­ванном рационе, можно сделать следующие выводы:

1) при дефиците наблюдалось снижение в плазме крови и увеличение в печени концентрации лимитирующей аминокислоты;

2) при дефиците наблюдалось высокое содержание суммы свободных аминокислот в печени и более низкое - на скорректированной диете;

3) при разных условиях аминокислотного питания уровень свободных аминокислот в мышечной ткани оказывается практически одинаковым, что свидетельствует о том, что плазматическая мембрана миоцитов обладает барьерной и регуляторной функцией для транспортировки из крови в клетки набора свободных аминокислот, который обеспечивает нормальное функционирование клеток мышечной ткани.

Таким образом, аминокислотный состав корма отчетливо отражается на уровне свободных аминокислот в плазме крови. В печени уровень дефицитных аминокислот оказывается не ниже, а даже выше, чем в печени крыс, получавших хорошо сбалансированный рацион. В мышечной ткани независимо от сбалансированности рациона фонд свободных аминокислот, соотношение суммы независимых и заменимых аминокислот сохраняется более сбалансированным. Это обстоятельство свидетельствует о наличии защитной и регуляторной функции миоцитов в своем обеспечении сбалансированным набором аминокислот.

Это свидетельствует о том, что плазматическая мембрана миоци-тов обладает барьерной и регуляторной функцией для транспортировки из крови в клетки такого набора свободных аминокислот, который обеспечивает нормальное функционирование мышечных клеток.

Таблица 3. Содержание свободных аминокислот в мышцах крыс (мг %)

Амино­кислоты

Основ­ной рацион (1)

Рацион с дефицитом

Скорректи­рованный рацион (5)

лизина (2)

метио­нина (3)

трео­нина (4)

Лизин

3,70

3,40

5,72

4,30

3,51

Гистидин

1,81

1,43

2,06

2,24

1,58

Аргинин

4,70

5,48

4,79

6,16

4,79

Аспараги­новая кислота

9,59

9,87

10,60

6,97

6,88

Треонин

10,74

8,44

8,90

8,66

10,81

Серин

26,0

24,01

18,06

26,81

28,89

Глютами­новая кислота

56,77

60,43

58,06

56,77

52,30

Глицин

20,30

18,41

23,47

18,69

15,18

Аланин

12,98

16,54

21,64

15,84

17,10

Валин

3,60

3,74

2,14

3,83

2,81

Метионин

1,52

1,62

1,0

1,69

1,28

Изолейцин

2,27

2,69

1,59

2,58

2,24

Лейцин

5,37

4,95

3,55

5,06

4,47

Тирозин

3,77

3,17

3,77

3,06

2,98

Фенилаланин

2,54

3,26

1,90

2,66

2,28

Сумма аминокислот:
незаменимых (НА)

40,05

38,18

35,42

40,01

36,66

Заменимых (ЗА)

125,64

129,26

131,83

125,08

120,44

Общая (НА + ЗА)

165,69

167,44

167,25

165,09

157,1

НА / ЗА

0,32

0,30

0,27

0,32

0,31

Таблица 4. Переваримость и отложение азота у крысза период 0-14 дней (M±m)

Показатели

Группы

1 (основная диета)

2 (дефицит лизина)

3 (дефицит метио­нина)

4 (дефицит трео­нина)

5 (скорректи­рованная диета)

Коэффициент переваримости, %

85,15 ± 1,10

86,60 ± 0,90

85,10 ± 1,4

87,67 ± 0,67

86,62 ± 1,2

Отложено: г/гол

0,47

0,55

0,66

0,41

0,76

Мг/г потреблённого белка

34

36

32,5

27

32,6

Список литературы

  1. Абдулкадыров К., Каленюк В.Ф., Шманенков Н.А. и др. Влияние различного уровня лизина в рационе цыплят на динамику свободных аминокислот в плазме крови и стенке отдела кишечника. //Науч. тр. ВНИИФБ и П с.х. животных - Боровск, 1973, т. XII, с. 74-79.
  2. Омаров М.О. Биохимическое обоснование влияния некоторых незаменимых аминокислот в питании моногастричных животных на обмен веществ в организме и их продуктивность.//Автореф. дисс. д-ра биол. наук - Краснодар, 2001.
  3. Османова С.О., Омаров М.О. Влияние различных концентраций лизина и протеина в кормах на активность фермента лизин-кетоглютаратредуктазы.// Ж. Ветеринария Кубани, 2011,6 с.10-12.
  4. Рядчиков В.Г Обмен веществ у моногастричных животных и пути повышения биологической ценности белка зерна злаковых культур. //Автореф. дисс. д-ра биол. наук - Краснодар, 1981.
  5. Эггум Б. Методы оценки использования белка животными. //М.; Колос,1977, с. 189.
  6. Янушкевич В.Г. Рост и обмен веществ у откармливаемого молодняка свиней при разной обеспеченности энергией, лизином и метионином: //Авто-реф. дисс. канд. биол. наук - Каменец-Подольский, 1974.
  7. Cohen H.P., Choitz H.C., Berg C.P. Pesponce of rats to diets high in methionine and compounds //V. Nutr, 1958, 64, p.555-559.
  8. Daoies M.G., Thomas A.J. Chandes in the amino acid content of young growth rates after weaning. //Nutz. Repts. Jntezn., 197, 11, p. 3-11.
  9. Fonseca J.B., Rogler J.C., Featheraton W.R., Cline T.R. Futher studies on nutritioe value of opaque -2 corn for the chick.// V. Poyltry. Sci, 1970,V. 49. № 6, p.1518-1525.
  10. Leung P.M.B., Rogers Q.R., Harper A.E. Effect of amino acid imbalance on dietary choice in therat.//V. Natrition, 1968, 95, p. 483-492.
  11. Mc Farione A.S. Metabolism of plasma proteins.-Mammalian Protein Metabolism. Ed. H.N. Munro., V.B. Allisjn.//Ac. Press.-New-York, 1964, Vol 1, p.298-342.
  12. Munro H.N., Amino acid requirements and utilization by individual mammalian tissues.Proteinfnd Amino Acid Functijn.-Intern.Encyel.-Foadfnd Nutrition, //Vol. Oxford, Chapter, 4, 1972, p.157-195.
  13. Williams H.H., Curtin L.W., Abraham V., Loosli V.K., Maynard L.A. Extimation of growth requirements for amino acids by assay of the carcass. //V.Biol. Chem, 1954, 208, 1 p.277.

Резюме. Свободные аминокислоты в крови, органах и тканях являются субстратом для синтеза белков. Их концентрация в крови отражает, с одной стороны, качественную и количественную сторону притока аминокислот в результате кормления и деградации белков тела, с другой - оттока на синтез белков в организме. Ряд исследователей использовали пул свободных аминокислот в плазме крови и органах с целью определения биологической ценности протеина, потребности животных в аминокислотах, состояния белкового обмена. В статье приведены результаты опыта по изучению влияния разных форм сбалансированности рационов в питании лабораторных животных на содержание свободных аминокислот в тканях и органах животных. Доказано, что сумма свободных аминокислот в органах на скорректированном рационе ниже, чем при дефиците одной из незаменимых аминокислот. Аминокислотный состав рациона отчётливо отражается на уровне свободных аминокислот в плазме крови. В печени уровень дефицита аминокислот оказывает не ниже, а даже выше, чем в печени крыс, получавших хорошо сбалансированную диету. В мышечной ткани независимо от сбалансированности рациона фонд свободных аминокислот, соотношение суммы независимых и заменимых аминокислот сохраняется более сбалансированным. Это свидетельствует о том, что плазматическая мембрана миоцитов обладает барьерной и регуляторной функцией для транспортировки из крови в клетки такого набора свободных аминокислот, который обеспечивает нормальное функционирование мускульных клеток.

Ключевые слова: белые крысы, кровь, печень, мышечная ткань, аминокислоты, протеин, синтез белка, дефицит, дисбаланс, имбаланс, пул свободных аминокислот, субстрат, лизин, метионин, треонин.

Сведения об авторах

Османова Сувар Омаровна, аспирантка Северо-Кавказского НИИ животноводства; 350055, г. Краснодар, п. Знаменский, ул. Первомайская, 2.

Слесарева Ольга Алексеевна, научный сотрудник Северо-Кавказского НИИ животноводства; 350055, г. Краснодар, п. Знаменский, ул. Первомайская, 2.

Ответственный за переписку с редакцией: Омаров Махмуд Омарович, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Северо-Кавказского НИИ животноводства; 350055, г. Краснодар, п. Знаменский, ул. Первомайская, 2; тел.: 8-918-231-72-10; e-mail: omar-22@mail.ru.

 

 
2011 © Ветеринария Кубани Разработка сайта - Интернет-Имидж