پیشرفت های اخیر ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام
پیشرفت های اخیر ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام

پیشرفت های اخیر ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام

قرار گرفتن در معرض رژیم غذایی قبل از تولد

تولید کنندگان گوشت گاو در سراسر جهان اخیرا بر بهبود کیفیت گوشت از نظر اسیدهای چرب و وجود رگه های چربی بین بافتی متمرکز شده اند.

این ویژگی ها به دلیل تأثیراتی که بر سلامت انسان می گذارند اهمیت بیشتری پیدا می کنند.

پروفایل لیپیدی صحیح باید سطح اسیدهای چرب لینولئیک کونژوگه (CLA)، اسید چرب اولئیک و کلسترول خون و همچنین نسبت اسیدهای چرب امگا ۶ به امگا ۳ غیر اشباع (PUFA) را بهبود بخشد.

علاوه بر این، فرآیندهای مانند لیپوژنز و رسوب چربی در عضلات می تواند نقش مهمی در وجود رگه های چربی بین بافتی به عنوان ویژگی ای که کیفیت گوشت را تعیین می کند، داشته باشد.

به نظر می رسد آدیپوژنز و میوژنز، که در دوران اولیه زندگی قبل از تولد انجام می شود، به عوامل تغذیه ای بسیار حساس باشند.

بنابراین مطالعات بسیاری در مورد برنامه ریزی جنینی (تأثیر محیط رحم، مانند محدودیت مصرف غذا در زمان بارداری بر روی فرزندان در گاوها) انجام شده است.

بافت های عضلانی و چربی ها از سلول های بنیادی مزانشیمی (MSC) حاصل می شوند، که توسط مسیر سیگنالینگ Wingless و Int ( Wnt) /B – catenin  کنترل می شوند.

مکمل و خوراک دام (نشخوارکنندگان)

افزایش مسیر سیگنالینگ Wnt باعث افزایش میوژنز می شود، در حالی که فعالیت و تحرک کم، تولید چربی در عضلات اسکلتی را تحریک می کند.

سوء تغذیه در مراحل اولیه و میانی حاملگی تشکیل عضله ثانویه را کاهش می دهد، در حالی که کمبودهای تغذیه ای در اواخر بارداری باعث کاهش تعداد سلول های چربی در بافت عضلانی می شود.

هر دو شرط می تواند تاثیر بسیار مهمی بر تولید بافت چربی عضلانی در فرزندان داشته باشد.

ژن گیرنده فعال کننده تکثیر پروکسی زوم گاما (PPARG)، یک فاکتور رونویسی کلیدی درگیر در ساخت چربی را کد می کند.

اخیرا در گاوها نشان داده شد که تغذیه با شیر مادر در دوران بارداری بیان PPARG در عضله اسکلتی جنین را در بازه میانی بارداری افزایش می دهد، اما در مرحله آخر بارداری هیچ تاثیری در رشد عضلات نداشته است.

سوء تغذیه در مراحل اولیه و میانی حاملگی منجر به افزایش قطر چربی ذخیره ای زیر پوستی و مزانتریک می شود، افزایش رونویسی ژن انتقال دهنده اسیدهای چرب )۱ (FATP۱ در بافت چربی و کاهش میزان عملکرد یکی از ویژگی های مهم اقتصادی کیفیت لاشه و گوشت گاو در آینده است.

وضعیت بالانسس منفی انرژی (تامین حدود ۸۰٪ از نیازهای انرژی) در طول دوره میانی حاملگی نیز توسط محققین مورد مطالعه قرار گرفت، آنها اشاره کردند که کمبودهای انرژی در فرزندان می تواند رسوب چربی را در ذخایر چربی عضلانسی و زیر جلدی تحت تأثیر قرار دهد، اما تأثیری بر حجم بافت عضلانی ندارد.

کنسانتره و خوراک ها (نهاده، مکمل، خوراک تکمیلی، دان و…)

در آزمایشات فراوانی رژیم غذایی گاوهای شیری باردار بسه دلیل تأثیر آن بر فرزندان مورد مطالعه قرار گرفت است.

مکمل متیونین محافظت شده از شکمبه در زمان زایمان مورد آزمایش قرار گرفت، و بیان ژن های کبدی درگیر در متابولیسم یا مسیرهای انتقال کربن در فرزندان مورد بررسی قرار گرفت.

نمونه کبد از روز ۴ تا روز ۵۰ پس از تولد جمع آوری شد، و تغییرات گسترده ای در متیل ترانسفراز ۲ بتائین – هموسیستئین ( BHMT2) S ، cystathionine – B – synthase(CBS)  و آدنوزیل هوموسیستئیناز مشاهده شد.

این ژنها در متابولیسم متیونین دخیل هستند و به سطح S-adenosylhomocysteine وابسته هستند: نسبت SAM به SAH نشان دهنده پتانسیل متیلاسیون سلول است.

علاوه بر این، رژیم غذایی مادر باعث کاهش سطح mRNA در DNA متیل ترانسفراز و DNA متیل ترانسفراز می شود و در نتیجه منجر به متیلاسیون DNA می شود.

در پایان باید به این نکته اشاره کرد که دستکاری در رژیم غذایی در دوره خاص بارداری می تواند اثرات متفاوتی ایجاد کند که هنگام انجام پروژه های آزمایشی باید در نظر گرفته شود.

علاوه بر این، در دوره قبل از تولد، مواد مغذی نه تنها روی جنین در حال رشد، بلکه بر روی سلولهای زایای بدوی که به نسل بعدی منتقل می شوند تأثیر می گذارد، بنابر این مواد مغذی خاص می توانند عواقب طولانی مدت نیز داشته باشند.

ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام
به نظر می رسد آدیپوژنز و میوژنز، که در دوران اولیه زندگی قبل از تولد انجام می شود

تغذیه گاو گوشتی پس از زایمان: منبع نشاسته

 اثرات رژیم غذایی روی پروفایل بیان ژن و در نهایت بر روی کیفیت گوشت نیز در حیوانات بالغ قابل مشاهده است.

محققین در سال ۲۰۱۷ اثرات جیره های مختلف بر پایه نشاسته ذرت کامل پوسته شده در مقابل دانه ذرت و ذرت سیلو شده بر پروفایل بیان ژن متابولیسم لیپید و محتوای چربی عضلانی بافت ماهیچه (IMF) نژادهای گاو Angus و Nellore را مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که در گروه گاوهای Nellore که جیره حاوی دانه ذرت را مصرف کرده بودند، میزان بیان ژن پروتئین اتصال دهنده پروتئین ، استیل-CoA کربوکسیلاز آلفا و استیارین- CoA desaturase افزایش یافت.

جیره های حاوی ذرت کامل پوسته شده نیز به نوبه خود بیان ژن آلفا گیرنده فعال شده با پرولیفرایزر پراکسیزوم (PPARA) را افزایش داد و رونویسی ژن فاکتور ۱ رونویسی عنصر اتصال دهنده استرول (SREBF۱) را در هر دو نژاد گاو کاهش داد.

این محققان حدس زدند که عدم تأثیر جیره های حاوی ذرت کامل پوسته شده بر روی رنگ گوشت ناشی از پایین آمدن سطح SREBF۱ است، زیرا رژیم غذایی حاوی ذرت کامل پوسته شده باعث کاهش pH در شکمبه و افزایش محتوای لینولئیک اسید (۰۹، ۱۲-C۱۸: ۲) می شود.

فرآورده های دامپزشکی و شیمیایی

پژوهشگران در سال ۲۰۱۴، دریافتند که میزان بیان ژنهای دخیل در متابولیسم لیپیدها – مانند، PPARA SCD ، ACACA ، FABP4 ، لیپوپروتئین لیپاز (LPL) و گلوتاتیون پراکسیداز (GPX۱) در بافت ماهیچه گاوهایی که مکمل سویا را دریافت کرده بودند تغییر یافت.

از طرف دیگر، آنزیم آلفا آمیلاز غالبا به رژیم غذایی گاوها اضافه می شود تا عملکرد حیوانات از طریق بهبود تخمیر نشاسته بهبود یابد.

در مطالعه ای دیگر در سال ۲۰۱۸ بر همین اساس انجام شد، رژیم غذایی گاوهای نر مسن با آنزیم آمیلاز مکمل سازی شد تا تأثیر آن بر عملکرد و ویژگی های بافت لاشه در رابطه با پروفایل بیان ژن های مرتبط با کبد و ماهیچه ها مشخص شود.

در گروه آزمایشی مرتبط، میانگین افزایش وزن روزانه و ضریب تبدیل غذایی (نسبت افزایش وزن به خوراک مصرفی) را کاهش داد، در حالی که هیچ تاثیری روی صفات لاشه یا متابولیت های خونی مشاهده نشد.

نشان داده شد که بافت عضله بیان ژن های درگیر در چربی تحت عناوین آدیپوجنسیز، پروکسیزوم فعال کننده گیرنده پرولیفراتیو گاما ۱ آلفا (PPARGCIA)، پروتئین فعال کننده اکتین رو فعال (ABRA)، و بسته فور کھد ۰۱ (FOXO1) را تنظیم می کند.

کاهش میزان بیان پروتئین اتصال دهنده اسیدهای چرب ۱ (FABP۱) و ۳ هیدروکسی بوتیرات دهیدروژناز ۱ (BDH۱) در کبد به میزان کاهش احتمالی کاتابولیسم لیپید کبدی در حیوانات تغذیه شده با مکمل آمیلاز ارتباط داده شد.

ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام
رژیم های غذایی می توانند تأثیر بسزایی بر عملکرد تولید شیر و همچنین پروتئین و ترکیب چربی آن داشته باشند.

 تغذیه گاو گوشتی پس از زایمان: منبع چربی

تفاوت در ترکیب و محتوای اسیدهای چرب در یک رژیم غذایی آزمایشی می تواند از طریق تغییر در بیان ژن متابولیسم چربی، باعث تغییر پروفایل اسیدهای چرب در گوشت گاو شود، که در نهایت به گوشت سالم تری منجر شود.

تأثیر افزودن روغن در رژیم غذایی گاوهای شیری توسط Choi و همکاران در سال ۲۰۱۶ مورد بررسی قرار گرفت به طوری که رژیم غذایی آن ها با روغن سویا (سرشار از PUFA) و روغن پالم (اسید اولئیک زیاد) با این فرض که روغن پالم باعث بیان بیشتر ژن های چربی در بافت های چربی زیر پوستی و عضلانی شود، مکمل سازی گردید.

در حیوانات تغذیه شده با روغن پالم، بیان پروتئین کیناز فعال شده با AMP آلفا (AMPKd) در بافت چربی زیر جلدی کاهش یافت، در حالی که سطح mRNA پروتئین بتا اتصال دهنده تقویت کننده ) CCAAT ( CEBP ) در هر دو بافت چربی زیر پوستی و عضلانی کاهش یافت.

روغن سویا نسبت به روغن پالم منجر به کاهش بیشتر سطح رونوشت SCD در چربی زیر جلدی شد و این فرض که روغن پالم در توزیع چربی بدن نقش اساسی ایفا می کند را تضعیف کرد.

رژیم غذایی حاوی اسیدهای چرب امگا۳ PUFA ۳ – n با روغن ماهی در گاوها نیز بیان ژنهای SCD و SREBF1 در ماهیچه ها را کاهش داد، اگرچه بیان هر دو ژن با میزان اسیدهای چرب امگا۶ PUFA ۶ – n در ماهیچه همبستگی مثبت داشت.

پلی انسفالومالاسی و کمبود تیامین در نشخوارکنندگان

تفاوت در میزان اسیدهای چرب در رژیم غذایی توسط محققین در سال ۲۰۱۱ مورد آزمایش قرار گرفت به طوری که رژیم غذایی حاوی سیلو علف و اسیدهای چرب امگا۳ با رژیم غذایی مبتنی سیلو ذرت و اسیدهای چرب امگا ۶ مقایسه کرد.

آنها الگوهای بیان ژنهای متابولیسم لیپید در بافت عضله و چربی را در گاوهای نر آلمانی Holstein بررسی کردند.

در هر دو بافت، نسبت اسیدهای چرب امگا۶ به امگا۳ به همراه مقادیر SREBP۱ ، ACACA ، سنتز اسیدهای چرب (FAS) و ژنهای SCD در ماهیچه ها کاهش یافت و همچنین سطح mRNA ژن ACACA و FAS را در بافت چربی کاهش داد.

میزان رونویسی در بافت عضلانی گاوهای Brahman – cross با استفاده از روش microarray تعیین شد.

حیوانات از رژیم های غذایی یونجه لوسرن تغذیه می کنند که از نظر میزان رشد متفاوت هستند.

رژیم های غذایی مورد استفاده شامل زیاد (سرعت رشد از ۰.۸ تا ۱ کیلوگرم در روز)، متوسط (افزایش وزن۰.۳ کیلوگرم در روز) و کم (کاهش وزن ۰.۳ کیلوگرم در روز) بود.

رژیم غذایی محدود باعث تنظیم مجدد ۲۹ ژن درگیر در پروتئین، ساختار اسکلت سلولی و فرآیندهای هموستاز متابولیک شد، در حالی که سطح رونویسی ۲۸ ژن را کاهش داد.

این ژن ها از ماتریکس خارج سلولی و همچنین مسیرهای ساختار اسکلتی عبور می کردند.

ابرداده ها و نقش جدیدترین تکنولوژی ها در اصلاح نژاد دام و طیور

چنین ژن هایی می توانند بر بازسازی بافت همبند و آتروفی عضلات تأثیر بگذارند، که در نتیجه می تواند بسر کیفیت گوشت تاثیر گذار باشد.

با این حال، باید توجه داشت که فن آوری microarray که برای تجزیه و تحلیل بیان ژن ها استفاده میشود، گاه نتایج متناقضی را ارائه میدهد.

علاوه بر این، گروه های آزمایشی کوچک در این مطالعه بر نتایج آن تاثیر گذار بودند.

به تازگی نشان داده شده است که افزودن ویتامین E (به شکل آلفا توکوفرول)، در بره های نژاد Aragonesa سطح رونویسی را در ژن های SREBF۱ و PPARG در بافت ماهیچه و چربی تغییر داده است.

مطالعات گسترده ای در مورد کبد و ماهیچه های موجود در گوسفند در پاسخ به مکمل های غذایی با اسانس های گیاهی استخراج شده از پوست دارچین، دانه شوید و برگهای اکالیپتوس انجام شده است.

تجزیه و تحلیل توالی RNA اثر وابسته به جنس اسانس ها در رونویسی ژن در هر دو بافت ماهیچه و چربی را نشان داد به طوری که ژنهای بیان شده بیشتر در فرآیندهای التهابی و پاسخ ایمنی نقش داشتند.

ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام
اختلاف معنی داری در محتوای چربی شیر و عملکرد هر دو نوع دام مشاهده شد.

تغذیه گاو شیری پس از زایمان: منبع چربی

رژیم های غذایی می توانند تأثیر بسزایی بر عملکرد تولید شیر و همچنین پروتئین و ترکیب چربی آن داشته باشند.

گزارش شد که کاهش چربی شیر تحت تاثیر رژیم غذایی (MFD) ، و در نتیجه کاهش سنتز چربی شیر در غدد پستانی، می تواند ناشی از اسیدهای چرب حاضر در رژیم غذایی، به خصوص اسید چرب لینوئیک کونژوگه ترانس ۱۰ و سیس-۱۲ باشد.

در سندرم MFD، بیان ژنهای مهم لیپوژنیک تغییر می یابد، از جمله FAS ، LPL ، ACACA ، SREBF۱ و ژن کد کننده پروتئین کبدی ناشی از هورمون تیروئید ( THRSP ).

نتایج مشابهی در میش های شیری با وقوع سندروم MFD مشاهده شد، درست در جایی که بیان ژن های لیپوژنیک پستان تغییر یافته بود.

به تازگی، مطالعاتی بر روی گاو و بزها، بسا مکمل کردن رژیم بوسیله روغن های مختلف مانند روغن ماهی و روغن آفتابگردان با افزودنی نشاسته انجام شده است.

در ادامه بیان ژنهای لیپوژنیک پستان و همچنین ترکیب اسیدهای چرب شیر تعیین شد.

اختلاف معنی داری در محتوای چربی شیر و عملکرد هر دو نوع دام مشاهده شد.

تکنولوژی ترنس ژنیک و جلوگیری از باکتری استافیلوکوکوس در گاوهای شیری

با این حال، نوع رژیم های غذایی مورد مطالعه سطح بیان ژنهای مورد تجزیه و تحلیل را تغییر نداد، و تنها تفاوت های موجود در بین انواع دام ها در پروفایل mRNA یافت شد.

در مطالعه ای در سال ۲۰۱۸ روغن بذر کتان، به تنهایی یا با اضافه کردن روغن ماهی، در خوراک بزهای شیری استفاده شد.

هر دو رژیم غذایی ترکیب اسیدهای چرب شیر را تغییر دادند.

با این حال ، بیان ژن های لیپوژنیک غده پستانی تغییر نکرد.

در مقابل، میزان رونویسی ژن های درگیر در متابولیسم پروتئین و حمل و نقل آن در پاسخ به مکمل رژیم غذایی تفاوت معنی داری را نشان داد.

دانشمندان (۲۰۱۶)، روغن رژیم غذایی را در سه نوع مورد مطالعه قرار دادند.

الف) رژیم غذایی با سویا کامل (غنی از PUFA  ۶- N

ب) رژیم غذایی با بذر کتان (غنی از PUFA  ۳- n

ج) رژیم غذایی با روغن نخل

سپس سطح هورمون رشد۱A کبد (GHRIA)، گیرنده انسولین (INSR)، فاکتورهای رشد شبه انسولین ۱ (IGF۱ و پروتئین پیوندی به فاکتور رشد شبه انسولین تعیین شد (IGFBP۲).

مشخص شد که روغن بذر کتان بطور معنی داری سطح mRNA ژنهای INSR و GHRIA را نسبت به سایر گروهها افزایش می دهد، در حالی که همان رژیم غذایی غلظت IGF1 پلاسما را افزایش داده، که نقش مهم PUFA 3- N را در تنظیم ژن های محور سوماتوتروپیک را نشان میدهد.

در سال ۲۰۱۷ اثر افزودن روغن آفتابگردان به رژیم غذایی مورد بررسی قرار گرفت تا این سوال مورد برسی قرار گیرد که آیا تغییر در میزان بیان میکرو RNA های غیر کد کننده (microRNA) در غده پستانی گاوهای شیرده رخ می دهد یا خیر.

میکرو RNA ها در مکانیسم تنظیم فعالیت ژن پس از رونویسی نقش دارند و منجر به سکوت ژنهای هدف می شوند.

بطوریکه در انتهای این آزمایش نتیجه گیری شد که در میان ۲۷۲ مورده شناسایی شده، فقط دو مورد ( Sp – ۱۶۲ – miR و op ۲۰a – miR ) توسط مکمل روغن آفتابگردان تنظیم شد.

همچنین مشخص شد که ژنهای هدف برای این میکرو RNA ها شامل ژن های مرتبط با متابولیسم لیپیدها، مانند ژنهای لیپین ۱ (LPIN۱) ، استیل – CoA استیل ترانسفراز ۱ ( PPARA ، PPARG ، ( ACAT۱ و اسیدهای چرب elongase ۶ (ELOVL6) می باشد.

اثرات اختلال رفتاری self sucking بر سلامت و تولیدات گاو شیری

این نتایج نشان می دهد که در تجزیه و تحلیل بیان ژن نه تنها باید روی سطح رونوشت ژن متمرکز شود، بلکه باید ساز و کارهای دیگری مانند سطح میکرو RNA ها را نیز شامل شود که ممکن است در تنظیم پروفایل بیان ژن دخیل باشند.

در آزمایشی دیگر در اواسط شیردهی، حیوانات با روغن های کتان یا گلرنگ تغذیه شدند و مشخصات microRNA در بافت غده پستانی آنها مورد مطالعه قرار گرفت.

با روش ۳۲۱ ،RNAseq میکرو RNA گاو شناسایی شد که ۱۷۶ مورد جدید بودند.

روغن بذر کتان باعث تغییر بیان ۱۴ میکرو RNA شد و روغن گلرنگ ۲۲ مورد را تغییر داد.

از این میان، هفت میکرو ، ۹۸- RNA ( bta – miR – 199c ، bta – miR – 199a – 3p ، bta – miR bta – miR – 378 ، bta – miR – 148b ، bta – miR – 21 – 5p و  bta – miR – 200a ) توسط هر دو نوع روغن تغییر یافت.

علاوه بر این، هر دو نوع روغن به طور قابل توجهی درصد چربی شیر را تقریبا %۳۰ کاهش می دهند.

مشخص شد که بیش از ۱۰۰۰ ژن، بیان ژن را در پاسخ به روغن کتان تغییر دادند، در حالی که تقریبا ۲۰۰ مورد توسط روغن گلرنگ تغییر یافت.

بیشترین تغییرات در هر دو تیمار برای پنج ژن فروکتوز -۱۶-بیس فسفاتاز ۲ (FBP۲) ، پروتئین جفت نشده ۲ (UCP۲) ، فاکتور رشد تغییر دهنده بتا TGFB (TIEG۲) ، پروتئین شبه آنژیوپویتین ۴ (ANGPTL۶) و ألدهید دهیدروژناز ۱ عضو خانواده ALDH \ L۲ ) L۲ ) مشاهده شد.

اینها را می توان کاندیدای مرتبت با تغییر صفات چربی شیر دانست.


فصلنامه علمی – دانشجویی رویان / شماره بیستم
سیده زهرا موسوی / دانشجوی دکتری تخصصی ژنتیک و اصلاح نژاد / دانشگاه فردوسی مشهد
منبع: دامیران
نویسنده: زهرا موسوی
لینک کوتاه مقاله: daamiran.com/?p=6597
مطالب مرتبط
پیشرفت های اخیر ژنومیک تغذیه (رژیم غذایی) در دام

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

نوزده − هشت =

دامیران