Stresul caloric modifică caracteristicile grăsimilor și expresia Hsp70 în celulele somatice lactate din lactație
Harel Eitam
1 Institutul de Științe Animale, Departamentul de Științe și Genetică a Ruminantelor, Centrul de Cercetare Newe Ya’ar, Organizația de Cercetări Agricole, P.O. Caseta 1021, Ramat Yishay, 30095 Israel
2 Departamentul de Biologie Evolutivă și de Mediu, Facultatea de Știință și Educație Științifică, Universitatea din Haifa, Haifa, 31905 Israel
Arieh Brosh
1 Institutul de Științe Animale, Departamentul de Științe și Genetică a Ruminantelor, Centrul de Cercetare Newe Ya’ar, Organizația de Cercetări Agricole, P.O. Caseta 1021, Ramat Yishay, 30095 Israel
Alla Orlov
1 Institutul de Științe Animale, Departamentul de Științe și Genetică a Ruminantelor, Centrul de Cercetare Newe Ya’ar, Organizația de Cercetare Agricolă, P.O. Caseta 1021, Ramat Yishay, 30095 Israel
Ido Izhaki
3 Departamentul de Biologie Evolutivă și de Mediu, Facultatea de Științe și Educație Științifică, Universitatea din Haifa, 31905 Haifa, Israel
Ariel Shabtay
1 Institutul de Științe Animale, Departamentul de Științe și Genetică a Ruminantelor, Centrul de Cercetare Newe Ya’ar, Organizația de Cercetare Agricolă, P.O. Caseta 1021, Ramat Yishay, 30095 Israel
Abstract
Introducere
În regiunea mediteraneană, precum și în multe țări din întreaga lume, efectivele de vite de vită sunt cultivate sub un regim extins. Ecosistemele mediteraneene se disting prin sezonalitate ridicată în ceea ce privește disponibilitatea resurselor (Sternberg et al. 2000). Acest lucru implică faptul că bovinele de vită cu pășunat liber se pot confrunta cu o reducere a calității nutriționale a furajelor prin ingredientele sale chimice, digestibilitatea și energia metabolizată, în special în timpul anotimpurilor calde și uscate (Aharoni și colab. 2004; Brosh și colab. 2004) care poate dura până la 8 luni (Main 1986).
Furajele de slabă calitate pot afecta în mod dăunător reproducerea (Randel 1990) și, de asemenea, pot interfera cu succesul înțărcării vițeilor prin efectul său negativ asupra producției de lapte. Într-adevăr, în ultimele două decenii s-a înregistrat o scădere semnificativă continuă a producției de vițel a efectivelor de bovine cu pășunat liber, în Israel în ultimele două decenii (Ungar și colab. 2005). Deoarece nivelurile scăzute ale consumului de energie scurtează durata și afectează în mod negativ producțiile totale de lapte în timpul perioadei de lactație (Jenkins și Ferrell 1992) și prelungesc perioada de la fătare la primul est postpartum (Randel 1990), este foarte probabil ca scăderea continuă în producția de vițel poate proveni din efectele adverse ale calității furajelor reduse asupra caracteristicilor laptelui la vacile de vită care alăptează.
De asemenea, bovinele de lapte pot prezenta stres caloric (cetoza). Cetoza apare în primele 2 luni după fătare și este cauzată de un echilibru energetic negativ sever care rezultă din producția ridicată de lapte, aportul insuficient de energie și mobilizarea excesivă a grăsimii corporale (de Roos și colab. 2007). În ultimele secole, vacile de lapte au fost selectate pentru un randament ridicat de lapte, indiferent de cerințele nutriționale efective ale vițelului care alăptează. Comparând răspunsurile vacilor de vită și de lapte cu stresul caloric și/sau cetoza, poate fi posibil să se urmărească dacă modificările caracteristicilor laptelui reflectă mecanisme evolutive prin care vacile care alăptează au făcut față provocărilor nutriționale din habitatul lor.
La nivel celular, inducerea proteinei de șoc termic 70 (Hsp70) a fost asociată cu dezvoltarea toleranței la stresul caloric (Kregel 2002). Hsp70 este un membru al super-familiei Hsp care prin sinteză rapidă, specifică și masivă ajută organismele să facă față diferitelor stresuri (Craig și Lindquist 1988; Welch 1990). Cu toate acestea, membrii acestei familii Hsp sunt prezenți constitutiv în celule. Familiile Hsp induse și exprimate constitutiv sunt bine cunoscute sub numele de chaperone moleculare care ajută la plierea normală a diferitelor polipeptide, ajută proteinele pliate greșit să obțină sau să recâștige stările lor native, reglează degradarea proteinelor și ajută la translocarea proteinelor în diferite compartimente celulare (Hartl și Hayer-Hartl 2002; Kovacs și colab. 2005).
Producția de lapte la bovine de vită este considerată determinantul major al efectelor materne asupra ratei de creștere a vițeilor până la înțărcare (Meyer și colab. 1994). Laptele afectează foarte mult performanța vițelului și nevoile nutriționale ale barajului, afectând astfel indirect și ratele de reîncărcare (Mallinckrodt și colab. 1993).
În lumina celor de mai sus, dezvoltarea unui indice fiziologic și molecular care ar servi pentru a testa răspunsul vacilor de vită care alăptează liber la stresul caloric atât la nivel productiv, cât și la nivel de auto-protecție este inevitabil. Un astfel de indice poate fi de mare ajutor atunci când vine să testeze adecvarea raselor de bovine de vită la habitate provocatoare de nutriție. Prezentul studiu se concentrează pe răspunsurile compensatorii ale vacilor de vită care alăptează la un consum pe termen lung de dietă cu conținut scăzut de energie și proteine, prin studierea producției și caracteristicilor laptelui (conținut, compoziție a acizilor grași) și a expresiei genice a celulelor somatice din lapte. Unele dintre aceste răspunsuri (randamentul laptelui, compoziția acizilor grași și expresia proteinelor în celulele somatice din lapte) sunt comparate cu vacile lactate ketotice.