De la Clinica pentru bovine și Institutul de chimie fiziologică de la Universitatea de Medicină Veterinară
De la Clinica pentru bovine și Institutul de chimie fiziologică de la Universitatea de Medicină Veterinară din Hanovra Efectele suplimentării alimentare a lipidelor nesaturate n6- și n3- asupra răspunsului la insulină pancreatică și periferică la bovine: Investigații cu tehnica clemei hiperglicemice și euglicemice-hiperinsulinemice pentru a obține gradul de DOCTOR ÎN MEDICINA VETERINARĂ (Dr. med. vet.) de către Universitatea de Medicină Veterinară din Hanovra. Înscris de Reinhard Berning de la Salzbergen Hanovra 2004
Supraveghere științifică: Prof. Dr. J. Rehage Apl. Prof. Dr. M. Kaske 1 recenzor: Prof. Dr. J. Rehage Recenzorul 2: Prof. Dr. Ziua examinării orale G. Breves: 26 noiembrie 2004
Pentru Silke și familia mea
Bibliografie Pagina I 1 INTRODUCERE 1 2 PREZENTARE GENERALĂ A LITERATURII 4 2.1 Intenții de utilizare a grăsimilor și uleiurilor în hrana bovinelor 4 2.1.1 Grăsimile ca surse de energie. 4 2.1.2 Grăsimile ca nutrienți Alimente funcționale. 6 2.1.2.1 Lapte. 10 2.1.2.2 Carne. 11 2.2 Suplimentarea grăsimilor 13 2.2.1 Cantitatea de suplimente grase. 13 2.2.2 Utilizarea suplimentelor de grăsime neprotejate. 13 2.2.2.1 Influența asupra aportului de furaje. 14 2.2.2.2 Modificări ale fermentației în rumen și digestibilitatea nutrienților. 15 2.2.2.3 Biohidratarea ruminală a acizilor grași nesaturați. 17 2.2.3 Grăsimi protejate. 20 2.3 Incorporarea acizilor grași alimentari în organe și țesuturi 23 2.3.1 Absorbția și absorbția enterală în țesut. 23 2.3.2 Structura membranelor celulare. 25 2.3.2.1 Influențarea compoziției lipidice a membranelor celulare. 26 2.4 Caracteristici speciale ale metabolismului energetic la rumegătoare 28 2.4.1 Reglarea homeostaziei glucozei. 29 2.4.2 Cascada insulinei. 30 2.4.2.1 Sinteza insulinei. 30 2.4.2.2 Secreția de insulină. 31 2.4.2.3 Absorbția glucozei mediată de insulină. 31
Pagina II Bibliografie 2.4.2.4 Defalcarea insulinei. 32 2.4.3 Absorbția glucozei independentă de insulină. 33 2.5 Rezistența la insulină la bovine 33 2.5.1 Forme de rezistență la insulină. 34 2.5.2 Influența sarcinii și alăptării asupra rezistenței la insulină. 36 2.5.3 Influența etapei de lactație asupra rezistenței la insulină. 36 2.5.4 Influența stării nutriționale asupra rezistenței la insulină. 37 2.5.5 Consecințele rezistenței la insulină la bovine. 37 2.6 Influența rezistenței la insulină prin grăsimi nesaturate 39 2.6.1 Eliberare de insulină. 39 2.6.2 Receptorii insulinei. 41 2.6.3 Fosfolipazele și al doilea mesager al lipidelor. 42 2.6.4 Influențarea funcțiilor enzimei. 43 2.6.5 Influențarea expresiei genetice. 43 2.6.6 Fluiditatea membranei. 43 2.7 Obiectiv/rezumat 44 3 MATERIAL ȘI METODE 45 3.1 Configurare experimentală 45 3.2 Material animal 46 3.2.1 Stare prezentă la începutul experimentului. 46 3.2.2 Locuință și hrănire. 47 3.3 Procedura de testare 49 3.3.1 Pregătirea animalelor de testat. 52 3.3.1.1 Îndepărtarea materialului de biopsie. 52 3.3.1.2 Cateterizarea venelor jugulare. 52 3.3.2 Cleme. 53 3.3.2.1 Experimente cu cleme hiperglicemice. 54
Pagina IV Bibliografie 3.4 Analize 72 3.4.1 Glucoza. 72 3.4.2 Insulină. 72 3.4.3 Acizi grași. 73 3.4.3.1 Izolarea întregii membrane. 74 3.4.3.2 Extragerea lipidelor totale conform BLIGH și DYER (1959). 75 3.4.3.3 Extragerea în fază solidă. 76 3.4.3.4 Măsurarea acizilor grași. 78 3.4.3.5 Calcule privind modelul de acid gras al fosfolipidelor. 79 3.4.3.5.1 Grupări de acizi grași. 79 3.4.3.5.2 Familii de acizi grași. 80 3.5 Evaluarea statistică 80 4 REZULTATE 81 4.1 Schema acizilor grași a fosfolipidelor 81 4.1.1 Modificări după suplimentarea grăsimilor comparativ cu situația inițială. 82 4.1.1.1 Suplimentarea cu stearină de palmă. 82 4.1.1.2 Supliment de ulei de in. 85 4.1.1.3 Suplimentarea cu ulei de floarea-soarelui. 89 4.1.2 Compararea efectelor suplimentelor de grăsime unele împotriva celorlalte. 92 4.2 Clemă hiperglicemiantă pentru glucoză 99 4.2.1 Concentrația de glucoză în sângele integral. 99 4.2.1.1 Nivelul bazal al glicemiei. 99 4.2.1.2 Nivelul glicemiei în stare de echilibru. 100 4.2.1.3 Viteza de perfuzie a glucozei în stare de echilibru. 100 4.2.2 Concentrația de insulină în plasmă. 101 4.2.2.1 Evoluția concentrației de insulină. 101 4.2.2.2 Modificări ale nivelului de insulină. 102
Bibliografie Pagina V 4.2.2.2.1 Nivelul de insulină bazală. 102 4.2.2.2.2 Concentrația de insulină în stare de echilibru. 102 4.2.2.2.3 Creșterea absolută a insulinei. 104 4.2.2.2.4 Creșterea relativă a insulinei. 104 4.2.2.2.5 Indicele de sensibilitate la insulină în HGC. 104 4.3 Clemă de glucoză hiperinsulinemică 107 4.3.1 Concentrația de glucoză în sângele integral. 107 4.3.1.1 Nivelul bazal al glicemiei. 107 4.3.1.2 Nivelul glicemiei în stare de echilibru. 108 4.3.1.3 Viteza de perfuzie a glucozei în stare de echilibru. 109 4.3.2 Concentrația de insulină în plasmă. 110 4.3.2.1 Evoluția concentrației de insulină. 110 4.3.2.2 Nivelul de insulină bazală. 110 4.3.2.3 Concentrația de insulină în starea de echilibru a EHGC. 110 4.3.2.4 Eliminarea insulinei. 112 4.3.2.5 Indicele de sensibilitate la insulină în EHGC. 113 5 DISCUȚIE 115 5.1 Intenția investigației 115 5.2 Discuția metodologiei 116 5.2.1 Proiectarea testului. 116 5.2.2 Suplimentarea grăsimilor. 117 5.2.3 Efectuarea testelor de prindere. 121 5.2.3.1 Clemă de glucoză hiperglicemică. 121 5.2.3.2 Clemă de glucoză euglicemică-hiperinsulinemică. 122 5.3 Discutarea rezultatelor 124 5.3.1 Relația dintre compoziția de acizi grași a fosfolipidelor și lipidele totale. 124 5.3.2 Modificări ale modelului lipidic al membranelor musculare. 128
Pagina VI Bibliografie 5.3.3 Durata perioadelor de spălare. 134 5.3.4 Influențarea metabolismului insulinei și glucozei. 136 5.3.4.1 Valorile bazale ale glicemiei și ale insulinei plasmatice. 136 5.3.4.2 Răspunsul la insulină în HGC. 137 5.3.4.3 Eficacitatea periferică a insulinei în EHGC. 142 5.3.4.4 Defalcarea insulinei. 146 6 REZUMAT 147 7 REZUMAT 150 8 INDICE 153 9 ANEXĂ 175 9.1 Schema acizilor grași a fosfolipidelor musculare 175 9.1.1 Valorile medii ale acizilor grași individuali. 175 9.1.2 Valori medii ale familiilor de acizi grași și ale coeficienților acestora. 177 9.2 HGC 179 9.2.1 Cursul glicemiei și al nivelului de insulină plasmatică în HGC. 179 9.2.2 Exemplu de experiment HGC. 180 9.2.3 Glicemia HGC. 181 9.2.4 HGC insulină plasmatică. 183 9.2.5 Rezultate cifre cheie HGC. 186 9.3 EHGC 189 9.3.1 Cursul glicemiei și al insulinei plasmatice în EHGC. 189 9.3.2 Exemplu de experiment EHGC. 190 9.3.3 Cursul de eliminare a insulinei în EHGC. 191 9.3.4 Glicemia EHGC. 192 9.3.5 Insulina plasmatică EHGC. 196 9.3.6 Cifre cheie EHGC. 198
Bibliografie Pagina VII Lista abrevierilor utilizate Fig. Sau aproximativ CLA cm CoA DAG DHA DPA EHGC EPA ER și colab. Extrageți st. FFA FS g GLP HGC IP3 UI kg kj km l cifră sau calciu aproximativ acid linoleic conjugat centimetru coenzimă A diacilglicerol acid docosahexaenoic (acid docosahexaenoic) acid docosapentaenoic (acid docosapentaenoic) glucoză euglicemică-acidă-hiperinsulinemică glucoză Alii (și alți) extrage acizi grași liberi, grame de lipide totale, clemă de glucoză hiperglicemică, inozitol trifosfat, unități internaționale, kilograme, kilojuli, constantă Michaelis-Menten, litri
Pagina VIII mg min MJ ml µmol mmol n.s. NEFA NEL utilizabil PA PLP PUFA rer RNB sec SEM SFA așa-numitele SSGIR SSGIREHGC SSGIRHGC SSIns SSInsHGC Tab. TM TVA Übers. UFA Lista abrevierilor Milligram minute Megajoules Mililitri Micromoli Millimoli nu semnificativ acizi grași neesterificați (acizi grași non-esterificați) Acizi grași (acizi grași polinesaturați) reticul endoplasmatic aspru echilibru de azot ruminal a doua eroare standard a mediei (eroare standard a mediei) acizi grași saturați (așa-numita viteză de perfuzie la starea de echilibru-glucoză) rata de perfuzie la starea de echilibru-glucoză în starea de echilibru-rata de perfuzie a glucozei în starea de echilibru-rata de perfuzie a glucozei în starea de echilibru Concentrația de insulină în plasmă Concentrația de insulină în starea de echilibru în HGC Tabelul substanței uscate Acid transvaccenic Prezentare generală a acizilor grași nesaturați
Lista abrevierilor Pagina IX rpm rotații pe minut cf. compara VLDL lipoproteine cu densitate foarte mică z. B. de exemplu media aritmetică
Publicații din pagina X Extrase din acest studiu au fost publicate în următoarele lucrări: Berning, R., O. Portmann, M. Kaske, R. Dühlmeier, H.-P. Sallmann, M. Coenen și colab. J. Rehage (2003): Suplimentarea dietetică a diferitelor grăsimi la bovine: Efecte asupra răspunsurilor la insulina pancreatică și asupra reacției la insulina periferică. În: J. KAMPHUES și P. WOLF (eds.): Proceedings of the 7th Conference of the European Society of Veterinary and Comparative Nutrition, 3-4 octombrie 2003, Hannover, Germania Proc. 7 Conf. ESVCN 2003, 99 REHAGE, J., R. BERNING, O. PORTMANN, M. KASKE, R. DÜHLMEIER, M. COENEN u. H.-P. SALLMANN (2004) Suplimentarea dietetică a diferitelor grăsimi la bovine: efecte asupra răspunsului la insulina pancreatică și a reacției la insulina periferică. Proc. XXXIII Congres Mondial de Buiatrie; Quebec, Canada
Introducere pagina 3 a experimentelor cu clamp hiperinsulinemic sau hiperglicemic. Următoarele întrebări ar trebui cercetate în cadrul acestei teze: 1. Care sunt modificările care apar în ceea ce privește tiparul de acizi grași al fosfolipidelor musculare la bovine după patru săptămâni de suplimente alimentare cu lipide bogate în n6 sau n3? 2. Grăsimile nesaturate din alimente au o influență asupra dinamicii răspunsului la insulină pancreatică la bovine, determinată în clema de glucoză hiperglicemică (HGC)? 3. Există diferențe în ceea ce privește absorbția glucozei mediată de insulină a țesuturilor periferice la bovine în funcție de starea suplimentului alimentar de grăsime, examinată în clema de glucoză hiperinsulinaemică euglicemică (EHGC)? 4. Suplimentele de grăsime din hrana pentru bovine au ca rezultat rate diferite de eliminare a insulinei, în funcție de tiparul de acizi grași al suplimentelor?
Prezentare generală a literaturii, pagina 7 Scopul este de a realiza un raport de acizi grași polinesaturați și acizi grași saturați de 0,45 în dieta totală; în plus, raportul dintre acizii grași ω6 și acizii grași ω3 ar trebui să fie sub 4,0 (VATANSEVER și colab. 1998, ENSER și colab. 1998, WOOD și colab. 1999). Efectele pozitive ale proporțiilor ridicate de acizi grași polinesaturați (PUFA) în alimentația umană sunt în primul rând în ceea ce privește riscul de boli coronariene (efect antiaterosclerotic), o reducere a lipidelor din sânge și o influență pozitivă asupra rezistenței la insulină la pacienții cu diabet zaharat mellitus ocupat. În plus, a fost dovedit un efect anticancerigen al acizilor linoleici conjugați. În schimb, mulți acizi grași saturați din alimente tind să aibă un efect negativ asupra parametrilor menționați; pentru mai multe informații, consultați trans. 1.
Prezentare generală a literaturii pagina 19 I. Lipoliza alimentează lipide lipide neutre lipaze fosfolipide lipoliză fosfolipaze galactolipide galactozidaze II. Biohidrogenarea acizilor grași liberi nesaturați C18: 2n6 cis9.12 C18: 3n3 cis 9.12.15 acid linoleic acid a-linolenic izomerază acid acid linomerat 3n3 cis9, trans11, cis15 reductază C18: 1n7 trans11 acid transvaccenic C18: 2n3 trans11, cis15 reductază C18: 1n7 C18: 1n3 C18: 1n3 trans 11 trans 15 cis 15 reductază C18: 0 C18: 0 acid stearic acid stearic Fig. 1: reprezentare schematică a acidului stearic Fig. Biohidratarea ruminală a acizilor grași nesaturați la bovine (pe baza HARFOOT și HAZLEWOOD 1988, HAGEMEISTER 1990, JENKINS 1993, BERGNER și SOMMER 1994, IP și colab. 1999, CORL și colab. 2001, ABU GHAZALEH și colab. 2002, CHALUPA 2002)