혈장 대사체학을 통해 갑자기 젖을 뗀 쇠고기 송아지의 탄수화물, 지질, 단백질 대사의 주요 변화가 밝혀졌습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8176(2023) 이 기사 인용

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1H NMR 기반 대사체학을 사용하여 갑작스러운 이유가 쇠고기 송아지의 혈액 대사체에 미치는 영향을 연구했습니다. 20마리의 앵거스 송아지(체중 258 ± 5kg, 5~6개월)를 어미와 함께 계속 방목하는 이유하지 않은(NW) 그룹 또는 어미에서 갑자기 분리된 이유한(W) 그룹에 무작위로 배정했습니다. 연구의 d 0에 별도의 방목장. 코티솔 및 대사체학에 대한 체중, 행동 및 혈액 샘플을 연구의 0, 1, 2, 7 및 14일에 측정했습니다. 1일과 2일에 W 송아지는 풀을 뜯고 반추하는 데 더 적은 시간을 보냈고 소리를 내고 걷는 데 더 많은 시간을 보냈으며 코티솔, NEFA, 3-하이드록시부티레이트, 베타인, 크레아틴 및 페닐알라닌의 농도가 더 높았고 티로신의 풍부함도 적었습니다(P < 0.05) NW 송아지와 비교. 14일째 NW 송아지와 비교하여 W 송아지는 아세테이트, 포도당, 알란토인, 크레아티닌, 크레아틴, 크레아틴 인산염, 글루타메이트, 3-하이드록시부티레이트, 3-하이드록시이소부티레이트 및 7가지 AA(알라닌, 글루타메이트)가 상대적으로 더 많았습니다(P < 0.01). , 류신, 라이신, 페닐알라닌, 트레오닌 및 발린)이지만 저밀도 및 초저밀도 지질 및 불포화 지질의 상대적 풍부도는 적습니다(P < 0.05). PCA와 OPLS-DA 모두 0일차에서 그룹 간 군집이나 차별을 보이지 않았고 14일차까지 차이가 증가했습니다. 혈액 대사체학은 갑작스러운 이유 후 처음 2일 동안 송아지의 스트레스의 급성 영향을 정량화하는 유용한 도구입니다. 우유 섭취 중단으로 인한 영양 변화와 사료 섭취에 대한 의존도 증가로 인한 탄수화물, 지질, 단백질 대사의 변화.

갓 태어난 송아지와 반추 전 쇠고기 송아지의 영양 요구 사항은 발달되지 않은 반추위를 우회하는 우유에서 흡수된 단백질, 지방, 탄수화물(주로 유당), 비타민 및 미네랄을 통해서만 충족됩니다1. 목초지에서 사육된 송아지의 반추동물 단계에서 반추동물 단계로의 전환은 고형사료의 소비와 반추위 발효가 증가하고 동물이 미생물 단백질과 VFA2,3에 더욱 의존하게 되면서 점차적으로 발생합니다. 반추 동물의 가장 뛰어난 특징 중 하나는 프로피오네이트, 젖산염 및 AA1의 높은 포도당 생성 잠재력입니다. 생후 3~6개월에 어미에서 송아지를 갑자기 떼어내는 것(이유)은 육우 생산 시스템의 표준 관행입니다4. 젖을 뗀 송아지는 행동, 대사, 생리적, 면역학적 변화를 일으키는 영양적, 사회적, 심리적 스트레스를 경험할 수 있습니다5,6. 그러므로 이유식에서는 동물 복지, 대사 기능, 송아지의 영양 요구 사항을 고려해야 합니다2. 이전 연구에서는 이유 후 처음 48시간 동안 더욱 분명하게 나타나는 이유 송아지의 행동, 스트레스 호르몬 및 면역학의 변화에 중점을 두었습니다5,7,8,9. 코르티솔과 같은 스트레스 호르몬의 이화 효과는 혈액 내 NEFA 농도 증가와 이유 후 ADG 감소의 일부를 설명할 수 있습니다10,11. 그러나 목초지에서 송아지의 우유 섭취를 중단하면 사료의 낮은 농도로 인해 식이 지방이 감소하고 섬유질 및 반추위 발효가 증가하므로 장기적인 대사 변화가 발생할 것으로 예상됩니다. 놀랍게도, 젖을 뗀 송아지의 대사 기능 변화에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 이 정보는 대사 스트레스를 완화하고 복지를 개선하며 이유 후 동물 생산량 감소를 최소화하기 위한 새로운 전략을 개발하는 데 사용될 수 있습니다.

대사 기능은 세포, 조직 및 기관 기능에 영향을 미치는 지질, 당, AA와 같은 대사물로 구성된 혈액 대사체에 반영됩니다12,13. 대사체는 게놈, 전사체, 프로테옴의 하류에 있으며 표현형에 가장 가까운 '오믹스'입니다. 이는 대사체가 생물학적 기능 변화의 가장 좋은 지표일 수 있다는 제안으로 이어졌습니다. 혈액 대사체의 또 다른 중요한 특징은 신진대사에 영향을 미치는 외부(예: 식이) 요인과 내부(예: 유전자형) 요인의 통합을 나타낸다는 것입니다15. 돼지의 경우 이유는 대사 기능과 혈액 대사체 모두의 변화와 관련이 있으며 이러한 변화는 아르기닌 보충으로 부분적으로 대응될 수 있습니다17. 이전 연구에서는 초유를 먹인 새끼 송아지에서 글루타메이트, 히스티딘, 메티오닌, 페닐알라닌, 티로신, 트립토판, 발린, 류신, 이소류신 및 프롤린의 혈청 함량이 증가하고 글루타민이 감소한 것으로 나타났습니다13. 그러나 상업적 조건에서 이유 후 방목 쇠고기 송아지의 혈액 대사 물질의 변화를 평가하는 연구는 발표되지 않았습니다.

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>