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: | 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: | 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: | 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
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.
http://vetkuban.com/num5_201506.html