От Клиниката за говеда и Института по физиологична химия към Университета по ветеринарна медицина

От Клиниката за говеда и Института по физиологична химия към Университета по ветеринарна медицина Хановер. Ефекти от хранителната добавка на ненаситени липиди n6- и n3- върху панкреатичния и периферния инсулинов отговор при говеда: Изследвания с хипергликемична и евгликемично-хиперинсулинемична скоба INAUGURAL-DISSERTATION за придобиване на степен ДОКТОР ПО ВЕТЕРИНАРНА МЕДИЦИНА (д-р мед. ветеринар) от Университета по ветеринарна медицина в Хановер Изпратено от Райнхард Бернинг от Залцберген Хановер 2004

говеда

Научен надзор: проф. Д-р J. Rehage Apl. Професор доктор. М. Каске 1-ви рецензент: проф. Д-р J. Rehage 2-ри рецензент: проф. Д-р Ден на устния изпит на G. Breves: 26 ноември 2004 г.

За Силке и семейството ми

Библиография Страница I 1 ВЪВЕДЕНИЕ 1 2 ПРЕГЛЕД НА ЛИТЕРАТУРАТА 4 2.1 Намерения за използване на мазнини и масла при храненето на говеда 4 2.1.1 Мазнините като енергийни източници. 4 2.1.2 Мазнините като хранителни вещества Функционални храни. 6 2.1.2.1 Мляко. 10 2.1.2.2 Месо. 11 2.2 Добавяне на мазнини 13 2.2.1 Количество добавки към мазнини. 13 2.2.2 Използване на незащитени мастни добавки. 13 2.2.2.1 Влияние върху приема на фураж. 14 2.2.2.2 Промени във ферментацията на търбуха и смилаемостта на хранителните вещества. 15 2.2.2.3 Биохидратация на румина на ненаситени мастни киселини. 17 2.2.3 Защитени мазнини. 20 2.3 Вграждане на хранителни мастни киселини в органи и тъкани 23 2.3.1 Ентерално усвояване и усвояване в тъканта. 23 2.3.2 Структура на клетъчните мембрани. 25 2.3.2.1 Влияние върху липидния състав на клетъчните мембрани. 26 2.4 Специални характеристики на енергийния метаболизъм при преживните животни 28 2.4.1 Регулиране на глюкозната хомеостаза. 29 2.4.2 Инсулинова каскада. 30 2.4.2.1 Синтез на инсулин. 30 2.4.2.2 Секреция на инсулин. 31 2.4.2.3 Инсулин-медиирано усвояване на глюкоза. 31

Страница II Библиография 2.4.2.4 Разграждане на инсулина. 32 2.4.3 Независимо от инсулина усвояване на глюкоза. 33 2.5 Инсулинова резистентност при говеда 33 2.5.1 Форми на инсулинова резистентност. 34 2.5.2 Влияние на бременността и кърменето върху инсулиновата резистентност. 36 2.5.3 Влияние на етапа на лактация върху инсулиновата резистентност. 36 2.5.4 Влияние на хранителния статус върху инсулиновата резистентност. 37 2.5.5 Последици от инсулиновата резистентност при говеда. 37 2.6 Влияние на инсулиновата резистентност чрез ненаситени мазнини 39 2.6.1 Освобождаване на инсулин. 39 2.6.2 Инсулинови рецептори. 41 2.6.3 Фосфолипази и липидни вторични пратеници. 42 2.6.4 Влияние върху ензимните функции. 43 2.6.5 Влияние върху генната експресия. 43 2.6.6 Мембранна течливост. 43 2.7 Цел/Обобщение 44 3 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИ 45 3.1 Експериментално устройство 45 3.2 Животински материал 46 3.2.1 Състояние, налично в началото на експеримента. 46 3.2.2 Жилища и хранене. 47 3.3 Процедура за изпитване 49 3.3.1 Подготовка на тестваните животни. 52 3.3.1.1 Отстраняване на биопсичен материал. 52 3.3.1.2 Катетеризация на шийните вени. 52 3.3.2 Скоби. 53 3.3.2.1 Експерименти с хипергликемична скоба. 54

Страница IV Библиография 3.4 Анализи 72 3.4.1 Глюкоза. 72 3.4.2 Инсулин. 72 3.4.3 Мастни киселини. 73 3.4.3.1 Изолация на цели мембрани. 74 3.4.3.2 Екстракция на общите липиди съгласно BLIGH и DYER (1959). 75 3.4.3.3 Екстракция в твърда фаза. 76 3.4.3.4 Измерване на мастни киселини. 78 3.4.3.5 Изчисления върху структурата на мастните киселини на фосфолипидите. 79 3.4.3.5.1 Групи с мастни киселини. 79 3.4.3.5.2 Семейства мастни киселини. 80 3.5 Статистическа оценка 80 4 РЕЗУЛТАТИ 81 4.1 Мастно киселинен модел на фосфолипидите 81 4.1.1 Промени след добавяне на мазнини в сравнение с първоначалната ситуация. 82 4.1.1.1 Добавка на палмов стеарин. 82 4.1.1.2 Добавяне на ленено масло. 85 4.1.1.3 Добавяне на слънчогледово масло. 89 4.1.2 Сравнение на ефектите на мастните добавки един срещу друг. 92 4.2 Хипергликемична глюкозна скоба 99 4.2.1 Концентрация на глюкоза в цяла кръв. 99 4.2.1.1 Базално ниво на глюкоза в кръвта. 99 4.2.1.2 Ниво на глюкоза в кръвта в стационарно състояние. 100 4.2.1.3 Стационарна скорост на инфузия на глюкоза. 100 4.2.2 Концентрация на инсулин в плазмата. 101 4.2.2.1 Ход на концентрацията на инсулин. 101 4.2.2.2 Промени в нивото на инсулина. 102

Библиография Страница V 4.2.2.2.1 Базално ниво на инсулин. 102 4.2.2.2.2 Концентрация на инсулин в стационарно състояние. 102 4.2.2.2.3 Абсолютно покачване на инсулина. 104 4.2.2.2.4 Относително увеличение на инсулина. 104 4.2.2.2.5 Индекс на инсулинова чувствителност в HGC. 104 4.3 Хиперинсулинемична глюкозна скоба 107 4.3.1 Концентрация на глюкоза в цяла кръв. 107 4.3.1.1 Базално ниво на глюкоза в кръвта. 107 4.3.1.2 Ниво на кръвната захар в стационарно състояние. 108 4.3.1.3 Стационарна скорост на инфузия на глюкоза. 109 4.3.2 Концентрация на инсулин в плазмата. 110 4.3.2.1 Ход на концентрацията на инсулин. 110 4.3.2.2 Базално ниво на инсулин. 110 4.3.2.3 Концентрация на инсулин в стационарно състояние на EHGC. 110 4.3.2.4 Елиминиране на инсулина. 112 4.3.2.5 Индекс на инсулинова чувствителност в EHGC. 113 5 ДИСКУСИЯ 115 5.1 Намерение на разследването 115 5.2 Обсъждане на методологията 116 5.2.1 Дизайн на теста. 116 5.2.2 Добавяне на мазнини. 117 5.2.3 Извършване на изпитванията на скобите. 121 5.2.3.1 Хипергликемична глюкозна скоба. 121 5.2.3.2 Евгликемично-хиперинсулинемична глюкозна скоба. 122 5.3 Дискусия на резултатите 124 5.3.1 Връзка между състава на мастните киселини на фосфолипидите и общите липиди. 124 5.3.2 Промени в липидния модел на мускулните мембрани. 128

Страница VI Библиография 5.3.3 Продължителност на периодите на измиване. 134 5.3.4 Влияние върху метаболизма на инсулина и глюкозата. 136 5.3.4.1 Базални стойности на кръвната глюкоза и плазмения инсулин. 136 5.3.4.2 Инсулинов отговор в HGC. 137 5.3.4.3 Ефективност на периферния инсулин в EHGC. 142 5.3.4.4 Разграждане на инсулина. 146 6 РЕЗЮМЕ 147 7 РЕЗЮМЕ 150 8 ИНДЕКС 153 9 ПРИЛОЖЕНИЕ 175 9.1 Мастно киселинен модел на мускулните фосфолипиди 175 9.1.1 Средни стойности на отделните мастни киселини. 175 9.1.2 Средни стойности на семействата мастни киселини и техните коефициенти. 177 9.2 HGC 179 9.2.1 Ход на нивата на кръвната глюкоза и плазмения инсулин в HGC. 179 9.2.2 Примерен експеримент HGC. 180 9.2.3 Глюкоза в кръвта HGC. 181 9.2.4 Плазмен инсулин HGC. 183 9.2.5 Резултати ключови цифри HGC. 186 9.3 EHGC 189 9.3.1 Ход на нивата на кръвната глюкоза и плазмения инсулин в EHGC. 189 9.3.2 Примерен експеримент EHGC. 190 9.3.3 Курс на елиминиране на инсулина в EHGC. 191 9.3.4 Глюкоза в кръвта EHGC. 192 9.3.5 Плазмен инсулин EHGC. 196 9.3.6 Ключови цифри за EHGC. 198

Библиография Страница VII Списък на използваните съкращения Фиг. Или приблизително CLA cm CoA DAG DHA DPA EHGC EPA ER et al. Извлечете ул. FFA FS g GLP HGC IP3 IU kg kj km l фигура или калций около конюгирана линолова киселина сантиметър коензим A диацилглицерол докозахексаенова киселина (докозахексаенова киселина) докозапентаенова киселина (докозапентаенова киселина) евгликемична киселина-хиперинсулинемична глюкоза alii (и други) екстракти свободни мастни киселини грамове общо липиди хипергликемична глюкоза скоба инозитол трифосфат международни единици килограми килоджоули Michaelis-Menten постоянни литри

Страница VIII mg min MJ ml µmol mmol n.s. NEFA NEL използваем PA PLP PUFA rer RNB sec SEM SFA т. Нар. SSGIR SSGIREHGC SSGIRHGC SSIns SSInsHGC Tab. TM TVA Übers. UFA Списък на съкращенията Милиграми минути Мегаджаули Милилитри Микромоли не значително неестерифицирани мастни киселини (неестерифицирани мастни фосфосфати) Мастни киселини (полиненаситени мастни киселини) груб ендоплазмен ретикулум руминален азотен баланс втора стандартна грешка на средната стойност (стандартна грешка на средната стойност) наситени мастни киселини (така наречената стационарна скорост на инфузия на глюкоза) стационарна скорост на инфузия на глюкоза в EHGC стационарна скорост на инфузия на глюкоза в HGC стационарна скорост на инфузия на глюкоза в HGC Концентрация на инсулин в плазмата Стационарно състояние на концентрацията на инсулин в плазмата в HGC Таблица на сухото вещество Трансваценова киселина Преглед на ненаситените мастни киселини

Списък на съкращенията Страница IX обороти в минута в минута вж. сравнете VLDL липопротеини с много ниска плътност z. Б. например средно аритметично

Страница X Публикации Извадки от това проучване са публикувани в следните статии: Berning, R., O. Portmann, M. Kaske, R. Dühlmeier, H.-P. Sallmann, M. Coenen et al. J. Rehage (2003): Хранителни добавки с различни мазнини при говедата: Ефекти върху инсулиновия отговор на панкреаса и периферната инсулинова реакция. В: J. KAMPHUES и P. WOLF (ред.): Сборник от 7-ма конференция на Европейското дружество по ветеринарно и сравнително хранене, 3 до 4 октомври 2003 г., Хановер, Германия Proc. 7-ми ESVCN Conf. 2003, 99 REHAGE, J., R. BERNING, O. PORTMANN, M. KASKE, R. DÜHLMEIER, M. COENEN u. H.-P. SALLMANN (2004) Хранителни добавки към различни мазнини при говедата: ефекти върху панкреатичния инсулинов отговор и периферната инсулинова реакция. Proc. XXXIII Световен конгрес по буиатрия; Квебек, Канада

Въведение страница 3 на експерименти с хиперинсулинемични или хипергликемични скоби. Следните въпроси трябва да бъдат изследвани в обхвата на тази дисертация: 1. Кои промени възникват по отношение на модела на мастните киселини на мускулните фосфолипиди при говедата след четири седмици хранителни добавки с богати на n6 или n3 липиди? 2. Влияят ли ненаситените мазнини в храната върху динамиката на панкреатичния инсулинов отговор при говедата, определен в хипергликемичната глюкозна скоба (HGC)? 3. Има ли разлики в инсулин-медиираното усвояване на глюкоза от периферните тъкани при говедата в зависимост от състоянието на хранителната добавка на мазнини, изследвано в евгликемичната хиперинсулинемична глюкозна скоба (EHGC)? 4. Дали добавките от мазнини във фуражите за добитък водят до различни степени на елиминиране на инсулина в зависимост от модела на мастните киселини на добавките?

Преглед на литературата страница 7 Целта е да се постигне съотношение на полиненаситени мастни киселини към наситени мастни киселини от 0,45 в общата диета; освен това съотношението на ω6-мастни киселини към ω3-мастни киселини трябва да бъде под 4,0 (VATANSEVER et al. 1998, ENSER et al. 1998, WOOD et al. 1999). Положителните ефекти на високите пропорции на полиненаситени мастни киселини (PUFA) в човешката храна са преди всичко по отношение на риска от коронарна болест на сърцето (антиатеросклеротичен ефект), намаляване на липидите в кръвта и положително влияние върху инсулиновата резистентност при пациенти с диабет мелитус зает. В допълнение е доказан антиканцерогенен ефект на конюгираните линолова киселина. И обратно, много наситени мастни киселини в храната са склонни да имат отрицателен ефект върху споменатите параметри; за повече информация вижте т. 1.

Преглед на литературата стр. 19 I. Липолиза Фуражни липиди Неутрални липиди Липази Фосфолипиди Липолиза Фосфолипази Галактолипиди Галактозидази II. Биохидриране на ненаситени свободни мастни киселини C18: 2n6 cis9.12 C18: 3n3 cis 9.12.15 Линолова киселина a-линоленова киселина 2 isne7 3n3 cis9, trans11, cis15 редуктаза C18: 1n7 trans11 трансваценинова киселина C18: 2n3 trans11, cis15 редуктаза C18: 1n7 C18: 1n3 C18: 1n3 trans 11 trans 15 cis 15 редуктаза C18: 0 C18: 0 стеаринова киселина стеаринова киселина Фиг. 1: Схематично представяне на стеариновата киселина Биохидратация на ненаситени мастни киселини при говеда (на базата на HARFOOT and HAZLEWOOD 1988, HAGEMEISTER 1990, JENKINS 1993, BERGNER and SOMMER 1994, IP et al. 1999, CORL et al. 2001, ABU GHAZALEH et al. 2002, CHALUPA 2002)