A Szarvasmarhák Klinikájáról és az Állatorvosi Egyetem Fiziológiai Kémiai Intézetéből
Szarvasmarhák Klinikájáról és a Hannoveri Állatorvos-tudományi Egyetem Fiziológiai Kémiai Intézetéből. Az n6- és n3-telítetlen lipidek táplálékkiegészítésének hatása a szarvasmarhák hasnyálmirigy- és perifériás inzulinválaszára: Vizsgálatok hiperglikémiás és euglikémiás-hiperinsulinémiás bilincses technikával az állatorvosi orvos doktori fokozatának megszerzéséhez (Dr. med. vet.) a Hannoveri Állatorvostudományi Egyetemen. Beküldte Reinhard Berning, Salzbergen Hanover 2004
Tudományos felügyelet: Prof. Dr. J. Rehage Apl. Prof. Dr. M. Kaske 1. bíráló: Prof. Dr. J. Rehage 2. bíráló: Prof. Dr. G. Breves szóbeli vizsga napja: 2004. november 26
Silke és a családom számára
Irodalomjegyzék I oldal 1 BEVEZETÉS 1 2 IRODALOM ÁTTEKINTÉS 4 2.1 A zsírok és olajok szarvasmarhák takarmányozásában való felhasználásának szándékai 4 2.1.1 Zsírok energiaforrásként. 4 2.1.2 Zsírok, mint tápanyagok Funkcionális ételek. 6 2.1.2.1 Tej. 10 2.1.2.2 Hús. 11 2.2 Zsírpótlás 13 2.2.1 Zsírkiegészítők mennyisége. 13 2.2.2 Védtelen zsírpótlók használata. 13 2.2.2.1 Hatás a takarmányfelvételre. 14 2.2.2.2 A bendő fermentációjának és a tápanyagok emészthetőségének változásai. 15 2.2.2.3 Telítetlen zsírsavak kocsányos biohidrálása. 17 2.2.3 Védett zsírok. 20 2.3 Étrendi zsírsavak beépülése a szervekbe és a szövetekbe 23 2.3.1 Enterális felszívódás és felvétel a szövetekben. 23 2.3.2 A sejtmembránok szerkezete. 25 2.3.2.1 A sejtmembránok lipidösszetételének befolyásolása. 26 2.4 A kérődzők energia-anyagcseréjének sajátosságai 28 2.4.1 A glükóz homeosztázis szabályozása. 29 2.4.2 Inzulin kaszkád. 30 2.4.2.1 Az inzulin szintézise. 30 2.4.2.2 Az inzulin szekréciója. 31 2.4.2.3 Az inzulin által közvetített glükózfelvétel. 31
II. Oldal Irodalomjegyzék 2.4.2.4 Az inzulin lebontása. 32 2.4.3 Inzulinfüggetlen glükózfelvétel. 33 2.5 Szarvasmarhák inzulinrezisztenciája 33 2.5.1 Az inzulinrezisztencia formái. 34 2.5.2 A terhesség és a szoptatás hatása az inzulinrezisztenciára. 36 2.5.3 A laktációs szakasz hatása az inzulinrezisztenciára. 36 2.5.4 A táplálkozási állapot hatása az inzulinrezisztenciára. 37 2.5.5 Szarvasmarhák inzulinrezisztenciájának következményei. 37 2.6 Az inzulinrezisztencia hatása telítetlen zsírokon keresztül 39 2.6.1 Az inzulin felszabadulása. 39 2.6.2 Inzulin receptorok. 41 2.6.3 Foszfolipázok és lipid másodlagos hírvivők. 42 2.6.4 Az enzimfunkciók befolyásolása. 43 2.6.5 A génexpresszió befolyásolása. 43 2.6.6 A membrán fluiditása. 43 2.7 Cél/Összefoglalás 44 3 ANYAG ÉS MÓDSZEREK 45 3.1 A kísérlet felépítése 45 3.2 Állati anyagok 46 3.2.1 A kísérlet kezdetén fennálló állapot. 46 3.2.2 Tartás és etetés. 47 3.3 Vizsgálati eljárás 49 3.3.1 A kísérleti állatok előkészítése. 52 3.3.1.1 A biopsziás anyagok eltávolítása. 52 3.3.1.2 A nyaki vénák katéterezése. 52 3.3.2 bilincsek. 53 3.3.2.1 Hiperglikémiás bilincs kísérletek. 54.
IV. Oldal Irodalomjegyzék 3.4 Elemzések 72 3.4.1 Glükóz. 72 3.4.2 Inzulin. 72 3.4.3 Zsírsavak. 73 3.4.3.1 A teljes membránok izolálása. 74 3.4.3.2 Az összes lipid kivonása BLIGH és DYER (1959) szerint. 75 3.4.3.3 Szilárd fázisú extrakció. 76 3.4.3.4 Zsírsavak mérése. 78 3.4.3.5 Számítások a foszfolipidek zsírsav mintázatára. 79 3.4.3.5.1 Zsírsavcsoportok. 79 3.4.3.5.2 Zsírsavcsaládok. 80 3.5 Statisztikai értékelés 80 4 EREDMÉNYEK 81 4.1 A foszfolipidek zsírsav-mintázata 81 4.1.1 A zsírpótlás utáni változások a kezdeti helyzethez képest. 82 4.1.1.1 Palm-sztearin-kiegészítés. 82 4.1.1.2 Lenmagolaj-kiegészítés. 85 4.1.1.3 Napraforgóolaj-kiegészítés. 89 4.1.2 A zsírkiegészítők egymással szembeni hatásainak összehasonlítása. 92 4.2 Hiperglikémiás glükózbilincs 99 4.2.1 A teljes vér glükózkoncentrációja. 99 4.2.1.1. Bázis vércukorszint. 99 4.2.1.2. A vércukorszint egyensúlyi állapotban. 100 4.2.1.3. Állandó állapotú glükóz infúzió sebessége. 100 4.2.2 Az inzulin koncentrációja a plazmában. 101 4.2.2.1 Az inzulin koncentrációjának alakulása. 101 4.2.2.2 Az inzulinszint változása. 102
Irodalomjegyzék V. oldal 4.2.2.2.1. Bázikus inzulinszint. 102 4.2.2.2.2 Az inzulin koncentrációja egyensúlyi állapotban. 102 4.2.2.2.3 Az inzulin abszolút emelkedése. 104 4.2.2.2.4. Az inzulin relatív növekedése. 104 4.2.2.2.5. Inzulinérzékenységi index a HGC-ben. 104 4.3 Hiperinzulinémiás glükózbilincs 107 4.3.1 Glükózkoncentráció a teljes vérben. 107 4.3.1.1. Bázis vércukorszint. 107 4.3.1.2 A vércukorszint egyensúlyi állapotban. 108 4.3.1.3. Állandó állapotú glükóz infúzió sebessége. 109 4.3.2 Az inzulin koncentrációja a plazmában. 110 4.3.2.1 Az inzulin koncentrációjának alakulása. 110 4.3.2.2 Bázis inzulinszint. 110 4.3.2.3 Az inzulin koncentrációja az EHGC egyensúlyi állapotában. 110 4.3.2.4 Az inzulin eliminációja. 112 4.3.2.5 Inzulinérzékenységi index az EHGC-ben. 113 5 MEGBESZÉLÉS 115 5.1 A vizsgálat célja 115 5.2 A módszertan ismertetése 116 5.2.1 A teszt megtervezése. 116 5.2.2 Zsírkiegészítés. 117 5.2.3 A szorítópróbák elvégzése. 121 5.2.3.1 Hiperglikémiás glükózbilincs. 121 5.2.3.2 Euglikémiás-hiperinsulinémiás glükózbilincs. 122 5.3 Az eredmények megbeszélése 124 5.3.1 Kapcsolat a foszfolipidek zsírsavösszetétele és az összes lipid között. 5.3.2 Az izomhártyák lipidmintázatának változásai. 128
VI. Oldal Irodalomjegyzék 5.3.3 A lemosási időszakok hossza. 5.3.4 Az inzulin és a glükóz anyagcseréjének befolyásolása. 136 5.3.4.1 A vércukorszint és a plazma inzulin alapértékei. 136 5.3.4.2 Inzulinválasz a HGC-ben. 137 5.3.4.3 Perifériás inzulin hatékonyság az EHGC-ben. 142 5.3.4.4 Az inzulin lebontása. 146 6 ÖSSZEFOGLALÓ 147 7 ÖSSZEFOGLALÓ 150 8 TÁRGYMUTATÓ 153 9 175. FÜGGELÉK 9.1 Az izomfoszfolipidek zsírsavmintázata 175 9.1.1 Az egyes zsírsavak átlagértékei. 175 9.1.2 A zsírsavcsaládok átlagértékei és hányadosaik. 177 9.2 HGC 179 9.2.1 A vércukor és a plazma inzulinszintjének alakulása a HGC-ben. 179 9.2.2 Példa HGC kísérletre. 180 9.2.3 Vércukor HGC. 181 9.2.4 HGC plazma inzulin. 183 9.2.5 Eredmény kulcsfigurák HGC. 186 9.3 EHGC 189 9.3.1 A vércukorszint és a plazma inzulinszintjének alakulása az EHGC-ben. 189 9.3.2. Példa kísérlet az EHGC-re. 190 9.3.3 Az inzulin eliminációjának folyamata az EHGC-ben. 191 9.3.4 Vércukorszint EHGC. 192 9.3.5 Plazma inzulin EHGC. 196 9.3.6 Az EHGC kulcsfontosságú adatai. 198
Irodalomjegyzék VII. Oldal Az alkalmazott rövidítések listája ábra vagy kb. CLA cm CoA DAG DHA DPA EHGC EPA ER et al. Kivonat st. FFA FS g GLP HGC IP3 NE kg kj km l ábra vagy kb. Kalcium konjugált linolsav centiméter koenzim A diacilglicerin dokozahexaénsav (dokozahexaénsav) dokozapentaénsav (dokozapentaénsav) euglikémiás-savas-hiperinsulinémiás glükóz alii (és egyéb) kivonatok szabad zsírsavakat, gramm összes lipidet, hiperglikémiás glükózbilincs, inozit-trifoszfát, nemzetközi egységek, kilogramm, kilojoule, Michaelis-Menten konstans, liter
VIII. Oldal mg min MJ ml µmol mmol n.s. A NEFA NEL használható PA PLP PUFA rer RNB sec SEM SFA úgynevezett SSGIR SSGIREHGC SSGIRHGC SSIns SSInsHGC Tab. TM TVA Übers. UFA Rövidítések listája Milligramm perc Megajoule Milliliter Mikromól Millimol nem jelentősen nem észterezett zsírsavak (nem észterezett zsírsavak) Nettó energiafoszfát Zsírsavak (többszörösen telítetlen zsírsavak) durva endoplazmatikus retikulum kérődző nitrogénmérlege az átlagos (átlagos átlaghiba) telített zsírsavak második standard hibája, úgynevezett egyensúlyi állapot-glükóz infúziós sebesség, állandó állapotú-glükóz infúziós sebesség Inzulin koncentráció a plazmában Stabil állapotú inzulin koncentráció a plazmában a HGC szárazanyag-táblázatában Transzvacceninsav A telítetlen zsírsavak áttekintése
Rövidítések listája IX. Oldal fordulat/perc, lásd a VLDL nagyon kis sűrűségű lipoproteinek z összehasonlítását. B. például számtani átlag
X. oldal publikációk A tanulmány kivonatait a következő cikkekben tették közzé: Berning, R., O. Portmann, M. Kaske, R. Dühlmeier, H.-P. Sallmann, M. Coenen és J. Rehage (2003): Különböző zsírok étrend-kiegészítése szarvasmarhákban: Hatás a hasnyálmirigy inzulinválaszaira és a perifériás inzulinreakcióra. In: J. KAMPHUES és P. WOLF (szerk.): Az Európai Állatorvosi és Összehasonlító Táplálkozástudományi Társaság 7. konferenciájának anyagai, 2003. október 3–4., Hannover, Németország Proc. 7. ESVCN Konf. 2003, 99 REHAGE, J., R. BERNING, O. PORTMANN, M. KASKE, R. DÜHLMEIER, M. COENEN és H.-P. SALLMANN (2004) Különböző zsírok étrend-kiegészítése szarvasmarhákban: hatások a hasnyálmirigy inzulin válaszára és a perifériás inzulin reakcióra. Proc. XXXIII Buiatria Világkongresszus; Quebec, Kanada
Hiperinzulinémiás vagy hiperglikémiás bilincs kísérletek bevezető oldala. A tézis keretein belül a következő kérdéseket kell megvizsgálni: 1. Mely változások következnek be a szarvasmarhák izomfoszfolipidjeinek zsírsav-mintázatában négyhetes étrend-kiegészítés után n6 vagy n3 dús lipidekkel? 2. Az élelmiszerekben lévő telítetlen zsírok befolyásolják-e a szarvasmarhák hasnyálmirigy inzulinreakciójának dinamikáját, a hiperglikémiás glükózbilincsben (HGC) meghatározva? 3. Vannak-e különbségek a szarvasmarhák perifériás szövetek inzulin által közvetített glükózfelvételében az étrendi zsírpótlás állapotától függően, az euglykaemiás hiperinsulinaemiás glükózbilincsben (EHGC) vizsgálva? 4. A szarvasmarha takarmányában található zsírpótlók eltérő inzulin eliminációs sebességet eredményeznek-e a kiegészítők zsírsav-mintázatától függően?
Irodalmi áttekintés 7. oldal A cél a többszörösen telítetlen zsírsavak és a telített zsírsavak arányának 0,45 elérése a teljes étrendben, emellett az ω6 zsírsavak és a ω3 zsírsavak arányának 4,0 alatt kell lennie (VATANSEVER et al. 1998, ENSER et al. 1998, WOOD et al., 1999). Az emberi ételekben előforduló nagy mennyiségű többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) pozitív hatásai elsősorban a szívkoszorúér-betegség kockázatát (antiateroszklerotikus hatás), a vér lipidszintjének csökkentését és az inzulinrezisztencia pozitív hatását jelentik cukorbetegeknél. mellitus elfoglalt. Ezenkívül a konjugált linolsavak karcinogén hatását bizonyították. Ezzel ellentétben az élelmiszerekben található sok telített zsírsav negatív hatással van az említett paraméterekre; További információkért lásd az 1. fordítást.
Irodalmi áttekintés 19. oldal I. Lipolízis tápláló lipidek Semleges lipidek Lipázok Foszfolipidek Lipolízis Foszfolipázok Galaktolipidek Galaktozidázok II. Telítetlen szabad zsírsavak biohidrogénezése C18: 2n6 cis9.12 C18: 3n3 cis 9.12.15 Linolsav a-linolénsav izomeráz C18: 2n7 konjugált 3n3 cisz9, transz11, cis15 reduktáz C18: 1n7 transz11 transzvakuensav C18: 2n3 transz11, cisz15 reduktáz C18: 1n7 C18: 1n3 C18: 1n3 transz 11 transz 15 cisz 15 reduktáz C18: 0 C18: 0 sztearinsav sztearinsav 1. ábra: Vázlatos ábra Szarvasmarhákban a telítetlen zsírsavak biohidrálása (HARFOOT és HAZLEWOOD 1988, HAGEMEISTER 1990, JENKINS 1993, BERGNER és SOMMER 1994, IP és mtsai 1999, CORL és mtsai 2001, ABU GHAZALEH és mtsai 2002, ABU GHAZALEH és mtsai 2002, CHALUPA 2002 alapján)