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      氨基酸新功能及其對脂質代謝和能量平衡的調控
      發布時間:2018/09/18
        一、 精氨酸對脂質代謝和能量分配的作用:

        日糧添加1%精氨酸,可提高肥育豬胴體瘦肉率,降低脂肪率,改善豬肉質性狀,提高肌肉組織4E-BP1、rpS6和eIF4E的磷酸化水平,降低總eIF4G的含量,促進機體蛋白質的合成,減少脂肪的沉積。

        精氨酸可差異調控肥育豬肌肉和脂肪組織脂肪代謝相關酶活性和基因表達,從而降低機體脂肪率、提高肌內脂肪含量,改善肉品質。

        添加精氨酸能夠降低血清中腸道菌群的代謝產物濃度,通過改變脂質信號轉導分子濃度來增強機體蛋白質合成和減少脂肪的沉積。

        提高了肥育豬背最長肌粗蛋白含量和脂肪含量。

        提高了肥育豬背最長肌肌糖原含量,而降低了乳酸含量,顯著提高了屠宰后45 min的肌肉pH值。

        提高了肥育豬肌肉組織中油酸(C18:1n-9)含量,而降低了硬脂酸(C18:0)和亞油酸(C18:2n-6)含量

        二、 谷氨酸對生長豬胴體性狀和脂質代謝的調控

        常脂日糧添加谷氨酸鈉,生長豬的眼肌面積顯著降低,脂肪率和肌內脂肪含量顯著升高;高脂日糧添加谷氨酸鈉,生長豬肌內脂肪含量顯著降低;可顯著降低背最長肌中MUFA含量、增加PUFA含量;高脂日糧添加谷氨酸鈉,可增加股二頭肌中SFA的含量,降低 MUFA含量。提示谷氨酸鈉能正向調節肌肉脂肪酸組成,從而改善豬肉品質。

        日糧中添加谷氨酸鈉和脂肪都能促進肝臟中脂肪酸的裝載。谷氨酸鈉可增加背部脂肪組織而降低腎周脂中游離脂肪酸的供給,日糧脂肪則使得包含腎周脂在內的脂肪組織的脂肪酸供給加強。

        常脂日糧中添加谷氨酸鈉可上調背脂中與脂肪合成相關基因的表達,高脂日糧中添加谷氨酸鈉則可上調背脂中與脂肪分解相關基因的表達。

        常脂或高脂日糧中添加谷氨酸鈉并不影響生長豬脂肪和肝臟組織中與脂肪酸β-氧化相關的CPT-1基因的表達。

        三、 支鏈氨基酸對脂質代謝和能量分配的調控

        日糧氮營養素的高效利用體現在肌肉組織的增長。支鏈氨基酸BCAA在促進肌肉蛋白質合成方面有著明顯優勢,而在脂質代謝方面的研究較少。

        支鏈氨基酸成員中的亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸在機體代謝中競爭相同的關鍵酶(BCAT和BCKDC),說明三者比例平衡的重要性。

        以BCAA的平衡為理論基礎,初步開展了低蛋白日糧補充不同比例的BCAA對生長豬脂質代謝的影響。

        生長豬10-30 kg階段,與20%CP相比,17%CP補充BCAAs比例為1:0.25:0.25和1:0.75:0.75顯著增加股二頭肌的肌內脂肪含量,而比例大于1:0.25:0.25 則提高胴體的脂肪率。

        與20%的日糧蛋白水平,17%的蛋白水平結合平衡的BCAAs可改善不同部位肌肉組織n-3 PUFA含量以及n-6/n-3 PUFA,以1:0.75:0.75組最佳。該結果進一步提示氨基酸代謝與脂肪酸代謝之間存在互作。

        不同的支鏈氨基酸比例特異性調控不同部位肌肉組織的脂肪代謝,主要通過調節脂肪合成與分解的限速酶以及脂肪酸結合蛋白與轉運蛋白相關的基因表達。

        前期關于脂質代謝的研究主要集中于肌肉組織和脂肪組織,其能量平衡還與兩種組織之間的相互作用有關,這種作用關系直接影響到肌肉生長、脂肪沉積和肌內脂肪的形成。

        進一步提出問題:

        肌肉組織和脂肪組織通過肌細胞因子Myokine和脂肪細胞因子Adipokine進行“對話”,為氨基酸的營養調控提供了新的效應靶點。

        前期研究發現,肌細胞因子Myostain通過激活ERK1/2通路抑制3T3-L1細胞分化,脂肪細胞因子Chemerin通過激活ERK1/2通路抑制C2C12細胞分化。

        氨基酸是否調控肌細胞因子或脂肪細胞因子的分泌?通過這些因子調節肌肉組織和脂肪組織的脂質代謝與能量分配。

        四、亮氨酸對肌細胞因子和脂肪細胞因子分泌的調節

        利用Transwell小室將分化后的C2C12肌管細胞與3T3-L1成熟的脂肪細胞進行共培養,考察亮氨酸對脂質代謝調控相關細胞因子表達的調節。

        肌細胞與脂肪細胞共培養條件下,亮氨酸上調mTOR而下調AMPKβ1磷酸化蛋白的表達水平,細胞事件趨于消耗能量的蛋白合成。

        經分泌蛋白質組學分析,篩選得到 4 個倍數大于1.2的上調蛋白和 6 個倍數小于0.75的下調蛋白,其具體功能有待進一步挖掘。

        脂肪細胞與肌細胞共培養條件下,亮氨酸促進脂肪細胞因子Chemerin、肌細胞因子IL-6和生長因子家族IGFBP-3的分泌表達,而降低IGFBP-2, 5, 6的分泌表達。這些因子將繼續發揮細胞之間的能量調節作用。

        共培養條件下,亮氨酸上調脂肪細胞PPARγ和FAS的基因表達,促進脂肪的合成。同時,我們發現mTOR信號通路抑制劑雷帕霉素顯著抑制與脂肪生成相關的基因,促進脂肪的分解。

        五、谷氨酰胺調節脂肪細胞和巨噬細胞的互作

        胰島素抵抗的形成過程中,脂肪細胞周圍的血管生成減少,巨噬細胞的滲透增強

        谷氨酸依賴谷氨酰胺合成酶(GS)生成谷氨酰胺,GS在分化成熟的脂肪細胞中高表達,而在巨噬細胞中的表達量非常低。推測脂肪細胞為巨噬細胞提供谷氨酰胺作為能量來源。

        前脂肪細胞分化過程中的分子事件,c/EBPβ、PPARγ以及c/EBPα的表達都需要谷氨酰胺。

        脂肪細胞與巨噬細胞共培養增加了促炎性因子(IL-6、MCP-1、RANTES)的分泌表達。

        六、 N-氨甲酰谷氨酸NCG對育肥豬生長發育

        添加800gNCG對28 ~ 33 kg 環江香豬胴體性狀的影響,發現NCG可顯著降低脂肪率和均膘厚,顯著提高屠宰率。

        七、半胱胺改善豬肉品質

        添加包膜半胱胺能夠提高肥育豬的生長性能、胴體性能;改善豬肉保水性及風味;

        保持長時間貯存條件下肉色狀態;添加量為70ppm,對改善生長性能、胴體性能及肉質的效果相對較好。

        八、研究展望:

        開展精氨酸通過營養感受體調控棕色脂肪以及白色脂肪棕色化相關方面的研究;

        開展亮氨酸調控豬肌肉組織和脂肪組織能量代謝平衡方面的研究;

        開展亮氨酸中間代謝產物HMB和α-KIC對豬脂質代謝的調節作用;

        日糧蛋氨酸限制不僅調控脂肪代謝,且改善機體的整體代謝,相關機制都有待進一步揭示;

        以脂肪細胞為中心,研究其與肌細胞、肝細胞、乳腺上皮細胞和血管內皮細胞之間的互作,為改善豬的脂質代謝與能量分配提供參考。

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