Метаболомика плазмы выявила серьезные изменения в углеводном, липидном и белковом обмене у мясных телят, резко отнятых от груди.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8176 (2023) Цитировать эту статью

417 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Метаболомика на основе 1H-ЯМР использовалась для изучения влияния резкого отъема на метаболом крови мясных телят. Двадцать телят ангусской породы (массой тела 258 ± 5 кг; в возрасте от 5 до 6 месяцев) были случайным образом распределены в группу, не отнятую от матери (NW), которая продолжала пастись вместе с матерью, или группу отъемышей (W), которая подверглась резкому отделению от матери к матери. отдельный загон на d 0 исследования. Массу тела, поведение и образцы крови на кортизол и метаболомику измеряли в 0, 1, 2, 7 и 14 дни исследования. На 1-й и 2-й день телята W проводили меньше времени на выпасе и пережевывании пищи и больше времени на вокале и ходьбе, имели большую концентрацию кортизола, НЭЖК, 3-гидроксибутирата, бетаина, креатина и фенилаланина и меньшее содержание тирозина (P < 0,05) по сравнению с телятами СЗ. По сравнению с телятами NW на 14-й день у телят W было большее (P <0,01) относительное содержание ацетата, глюкозы, аллантоина, креатинина, креатина, креатинфосфата, глутамата, 3-гидроксибутират, 3-гидроксиизобутират и семи АК (аланин, глутамат). , лейцин, лизин, фенилаланин, треонин и валин), но меньшее (P <0,05) относительное содержание липидов низкой и очень низкой плотности, а также ненасыщенных липидов. Как PCA, так и OPLS-DA не выявили кластеризации или дискриминации между группами на 0-й день и увеличили расхождение к 14-му дню. Метаболомика крови является полезным инструментом для количественной оценки острых последствий стресса у телят в течение первых 2 дней после резкого отъема от груди и в течение более длительного периода времени. краткосрочные изменения в углеводном, липидном и белковом обмене вследствие изменений в питании вследствие прекращения потребления молока и большей зависимости от потребления кормов.

Пищевые потребности новорожденных и преджвачных телят мясного направления удовлетворяются исключительно за счет белков, жиров, углеводов (в основном лактозы), витаминов и минеральных веществ, всасываемых из молока, минуя неразвитый рубец1. Переход от преджвачной стадии к жвачной у телят, выращиваемых на пастбищах, происходит постепенно по мере увеличения потребления твердого корма и рубцовой ферментации, а также того, что животное становится более зависимым от микробного белка и ЛЖК2,3. Одной из наиболее выдающихся особенностей жвачных животных является высокий глюконеогенный потенциал пропионата, лактата и AA1. Резкое изъятие теленка из матери (отъем) в возрасте от 3 до 6 месяцев является стандартной практикой в системах производства мясного скота4. Отлученные от груди телята могут испытывать пищевой, социальный и психологический стресс, который вызывает поведенческие, метаболические, физиологические и иммунологические изменения5,6. Таким образом, при отъеме следует учитывать благополучие животных, метаболические функции и потребности телят в питании2. Предыдущие исследования были сосредоточены на изменениях в поведении, гормонах стресса и иммунологии у телят-отъемышей, которые более очевидны в течение первых 48 часов после отъема5,7,8,9. Катаболический эффект гормонов стресса, таких как кортизол, может объяснить повышение концентрации НЭЖК в крови и некоторое снижение АДГ после прекращения кормления грудью10,11. Однако ожидается, что прекращение потребления молока телятами на пастбище приведет к долгосрочным метаболическим изменениям, поскольку диетический жир снижается из-за низкой концентрации в кормах, тогда как ферментация клетчатки и рубца увеличивается. Удивительно, но мало что известно об изменениях метаболических функций пасущихся телят после отъема. Эта информация может быть использована для разработки новых стратегий по облегчению метаболического стресса, улучшению благосостояния и минимизации снижения продуктивности животных после отъема.

Метаболическая функция отражается в метаболоме крови, который включает метаболиты, такие как липиды, сахара и АК, которые влияют на функции клеток, тканей и органов12,13. Метаболом находится ниже генома, транскриптома и протеома и является наиболее близким к фенотипу «омиком». Это привело к предположению, что метаболом может быть лучшим индикатором изменений биологических функций14,15,16. Другой важной особенностью метаболома крови является то, что он представляет собой интеграцию внешних (например, диеты) и внутренних (например, генотипа) факторов, влияющих на метаболизм15. У свиней отъем был связан с изменениями как метаболической функции, так и метаболома крови, и этим изменениям можно было частично противостоять добавлением аргинина17. В предыдущем исследовании сообщалось, что у новорожденных телят, получавших молозиво, наблюдалось увеличение содержания в сыворотке глутамата, гистидина, метионина, фенилаланина, тирозина, триптофана, валина, лейцина, изолейцина и пролина, а также снижение содержания глютамина13. Однако не было опубликовано исследований, оценивающих изменения в метаболоме крови пасущихся телят после отъема в коммерческих условиях.

0.05) and thus deleted from the model. The spatial power covariance structure was selected based on the lowest Bayesian Information Criterion, which accounts for the uneven distance between repeated measures. All variables and residuals were tested for normality, random distribution and mean of zero. Data for cortisol and NEFA were transformed to log10 before analysis to normalise the distribution. The behavioural data was used to calculate the percentage of observations of each behaviour for each animal and day, and then data transformed using the arcsine square root before statistical analysis. Differences between treatment means were calculated within each point in time using pairwise comparisons./p> 0.05; data not shown) were found between treatments in green or dry pasture biomass at the start (2130 ± 217 and 555 ± 67 kg DM, respectively) or end (1753 ± 105 and 668 ± 47 kg DM, respectively) of the trial. The BW on d 0 and d 14 did not differ (P > 0.05) between treatments (data not shown). Overall ADG was greater (P = 0.014) for NW calves (1.05 ± 0.079 kg/d) compared with W calves (0.74 ± 0.084 kg/d). The treatment × day interaction (P < 0.001) indicated that W calves lost weight between d 0 and d 2 while NW calves gained weight in this period (P = 0.06; Fig. 1). The ADG between d 2 and d 7 was greater in W compared to NW calves (P < 0.05) and the opposite effect was found between d 7 and d 14 (P < 0.05; Fig. 1). All behaviours showed a treatment × day interaction (P < 0.001; Fig. 2). Both W and NW calves spent a similar amount of time for each activity on d − 2 and − 1 (P > 0.10). In contrast, W calves spent a shorter time grazing compared to NW calves on d 0 (P < 0.05), d 1 (P = 0.06) and d 7 (P < 0.05) but more on d 2 (P < 0.05). W calves spent less time ruminating and more time vocalising, and walking compared to NW calves on d 0, d 1 and d 2 (P < 0.05; Fig. 2). There were no behavioural differences (P > 0.05) between W and NW calves at d 14 except for a shorter time spent sucking from the dams and longer walking in W compared to NW calves, respectively (P < 0.05)./p> 0.10). Plasma concentrations of NEFA were greater (P < 0.01) in W compared to NW calves on d 1, d 2 and d 7 (P < 0.05), with no differences at d 0 and d 14 (P > 0.10; Fig. 3)./p> 0.05) whereas all metabolites changed over time for W calves (P < 0.05). Differences between NW and W calves emerged after weaning for 24 of the 26 metabolites. The exceptions were the AA histidine and glutamine which did not show a treatment × day interaction (P > 0.05). Some metabolites showed the greatest difference between weaning groups at d 1 and d 2 and others at d 14 (Figs. 4, 5, and 6). Weaned calves had lesser abundance of tyrosine and greater abundance of isoleucine compared to NW calves on d 1 or d 2 (P < 0.10) with no differences at d 0, d 7 and d 14 (P > 0.10). Betaine was greater in W compared to NW calves on d 2 and d 7 (P < 0.05; Fig. 6). The relative abundance of other metabolites was greater for W compared to NW calves only at d 7 or d 14, or both d 7 and d 14 including a group of AA (valine, alanine, threonine, leucine, lysine, threonine), allantoin, acetate, and glycoprotein; and lower abundance in W compared to NW calves for VLDL/LDL and unsaturated lipids (P < 0.05). Another group of metabolites showed greater relative abundance in W compared to NW calves from d 1 or d 2 to d 14 including phenylalanine, glutamate, creatinine, creatine, creatine phosphate, glucose, 3-hydroxybutyrate, and 3-hydroxyisobutyrate (P < 0.10; Figs. 4, 5, 6)./p> 0.40 which confirmed that the OPLS-DA could accurately discriminate between NW and W calves using both the entire spectrum and the relative abundance of metabolites (Table 1). Predictions using the metabolites seemed to perform slightly better than the entire spectrum due the slightly higher Q2. Random permutation testing confirmed all models were able to differentiate between treatment groups after the change in weaning status./p> 0.05; data not shown). Therefore, lipids measured by 1H NMR may derive from dietary sources whereas NEFA may be derived from fat mobilisation./p> 0.05). This could imply that total protein flow to the lower gastrointestinal tract was not different between W and NW calves./p>