Mehanizam fiziološke regulacije tributirina i njegova primjena u životinjskoj proizvodnji
Posljednjih godina antibiotici se naširoko koriste u stočarstvu za sprječavanje bolesti životinja i poboljšanje proizvodnih učinaka. Korištenje antibiotika učinkovito je sredstvo za razvoj intenzivne i velike proizvodnje. Međutim, zbog pretjerane uporabe antibiotika, pojavila se ozbiljna ovisnost o drogama, koja dovodi do rezistencije bakterija i rezidua antibiotika, što ozbiljno ugrožava zdravlje ljudi i životinja. Stoga je istraživanje novih alternativa antibioticima posljednjih godina postalo žarište istraživanja. Razvoj zelenih, učinkovitih i sigurnih alternativa antibioticima primarni je zadatak za razvoj stočarstva u Kini i globalno. Tributirin (TB) je proizvod esterifikacije maslačne kiseline i glicerola, s dugim poluživotom i bez toksičnih nuspojava. Može se razgraditi gušteračnom lipazom u životinjskom crijevu kako bi se proizvele 3 molekule maslačne kiseline i 1 molekula glicerola, koje se zatim krvlju prenose u različita tkiva i organe u tijelu da ispolje svoje učinke. Dodavanje tuberkuloze prehrani može poboljšati rast životinja, pospješiti razvoj crijeva, poboljšati imunitet i osigurati zdravlje životinjskog tijela. Ovaj rad daje pregled fizikalno-kemijskih svojstava, metaboličkih putova, fizioloških funkcija, mehanizama djelovanja i primjene TBC-a u stočarskoj proizvodnji, s ciljem pružanja teoretskih referenci za regulaciju zdravlja crijeva i istraživanja u životinjskoj proizvodnji korištenjem TBC-a kao novog dodatka stočnoj hrani.
1. Obilježja i metabolički putovi TBC-a
1.1 Fizikalno-kemijska svojstva TBC-a
TB, također poznat kao glicerol tributirat, proizvod je esterifikacije 3 molekule maslačne kiseline i 1 molekule glicerola. To je tipičan derivat maslačne kiseline, koji pripada kratkolančanim esterima masnih kiselina, molekulske formule C15H26O6 i relativne molekulske mase 302,36. Molekularna struktura prikazana je na slici 1. TB je općenito bezbojna uljasta tekućina s blagom aromom masnoće i blago gorkog okusa. Izuzetno ga je teško otopiti u vodi, ali je lako topljiv u etanolu, kloroformu i eteru, s talištem od -75 stupnjeva i vrelištem od 305-310 stupnjeva, što njegova fizikalno-kemijska svojstva čini relativno stabilnim.
1.2 Metabolički putevi TBC-a
TBC, budući da je vrsta lipida, ima metaboličke putove usko povezane s metabolizmom lipida i mehanizmima apsorpcije. Tijekom probave lipida u životinjskom organizmu, lipaza ima najjače djelovanje na trigliceride, zatim na digliceride, a najslabije na monogliceride, posebno 2-monogliceride. U procesu apsorpcije masti, monogliceridni put igra dominantnu ulogu, pri čemu su 2-monogliceridi glavni put apsorpcije jer pankreasna lipaza specifično hidrolizira 1,3 položaja triglicerida da proizvede 2-monogliceride i slobodne masne kiseline kiseline. I 1-monogliceride i 2-monogliceride mogu u potpunosti apsorbirati crijevne epitelne stanice i ući u limfu, a neki ulaze u krvotok i ispoljavaju svoje učinke. Postoje enzimi u mikrosomima koji dalje esterificiraju monogliceride u trigliceride, pri čemu se prednost daje 2-monogliceridima.
TB je tipičan derivat masne kiseline kratkog lanca. Budući da je sadržaj lipaze u ustima i želucu životinje vrlo nizak, a TBC se teško razgrađuje želučanom kiselinom, njezina probava i apsorpcija uglavnom se odvijaju u crijevima. Djelovanjem pankreasne lipaze i mikroorganizama stražnjeg crijeva u crijevima, TBC se postupno i polako razgrađuje na glicerol, maslačnu kiselinu i vrlo malu količinu monobutirina. Proizvedeni glicerol može prodrijeti kroz staničnu membranu i ući u stanicu kako bi sudjelovao u metabolizmu, dok se apsorpcija i transport maslačne kiseline uglavnom odvijaju kroz dva puta: prvo, osiguravanje energije za crijevne stanice. Crijeva preferirano odabiru maslačnu kiselinu za opskrbu energijom. Nakon ulaska u stanicu, maslačna kiselina se razgrađuje u acetil-CoA kroz -oksidaciju, ulazeći u ciklus trikarboksilne kiseline za opskrbu tijela energijom ili stvaranjem ketonskih tijela u jetri, koja se oksidiraju za opskrbu energijom za ekstrahepatična tkiva. Drugo, sintetiziranje triglicerida unutar tijela. Kada tijelu više nisu potrebne masne kiseline za opskrbu energijom, maslačna kiselina, glicerol i monobutirin ponovno sintetiziraju trigliceride pohranjene u adipocitima.
2. Fiziološke funkcije i mehanizmi djelovanja TBC-a
2.1 Opskrba energijom
Maslačna kiselina važan je nutrijent za crijevne stanice, pri čemu se stanice debelog crijeva prvenstveno oslanjaju na maslačnu kiselinu kao izvor energije. TBC, koji se razgrađuje pankreasnom lipazom u crijevima, proizvodi maslačnu kiselinu, osiguravajući energiju za stanice crijevne sluznice, pri čemu do 75% energije za crijeva dolazi iz maslačne kiseline.
2.2 Regulacija funkcije crijevne barijere
Tuberkuloza može poslužiti kao izvor energije za epitelne stanice crijevne sluznice, pospješujući proliferaciju i sazrijevanje gastrointestinalnih epitelnih stanica, poboljšavajući morfološku strukturu crijeva životinje, povećavajući kontaktnu površinu između hrane i crijeva i poboljšavajući sposobnost tijela da apsorbira hranjive tvari . Smanjenjem crijevne propusnosti, promicanjem aktivnosti crijevnih probavnih enzima, promicanjem izlučivanja mucina i ekspresijom tijesnih spojnih proteina, TBC jača funkciju crijevne barijere kod životinja.
2.3 Regulacija ravnoteže crijevne mikrobiote
Nakon ulaska u crijevo, TBC proizvodi butirat djelovanjem pankreasne lipaze. Butirat može smanjiti kiselost probavnog trakta, ući u bakterije i razgraditi se kako bi proizveo ione vodika i ione butirata, što dovodi do unutarstaničnog zakiseljavanja. To uzrokuje odumiranje velikog broja štetnih bakterija koje ne podnose kiseline kao što su Escherichia coli i Salmonella, dok se korisne bakterije koje toleriraju na kiselinu kao što su Lactobacillus i Bifidobacterium razmnožavaju u velikom broju, održavajući ravnotežu crijevne mikrobiote kod životinja.
2.4 Regulacija imunološke funkcije
TBC ima određeni regulatorni učinak na imunološki sustav životinja, sudjelujući u regulaciji imunološkog sustava organizma. TBC se razgrađuje u crijevima kako bi proizveo butirat, koji ima protuupalni učinak inhibicijom aktivacije puta nuklearnog transkripcijskog faktora-κB (NF-κB), smanjujući ekspresiju gena proupalnih citokina kao što je faktor tumorske nekroze (TNF). - ), interleukini (IL) IL-1, IL-2, IL-6, IL-8 i IL-12. Tuberkuloza može poboljšati imunološku funkciju životinja različitim putovima, pojačavajući aktivnost imunoloških tvari, promičući proliferaciju regulatornih T stanica (Tregs), povećavajući ekspresiju protuupalnih citokina, smanjujući ekspresiju proupalnih citokina i pojačavajući antioksidativni kapacitet za jačanje imuniteta životinja.
2.5 Regulacija metabolizma
Brojne studije pokazale su da kratkolančane masne kiseline imaju važnu ulogu u energetskoj homeostazi i metabolizmu lipida stimulirajući hormonalne i neuralne signale u različitim tkivima, regulirajući metabolizam životinja. Tuberkuloza, koju lipaza gušterače razgrađuje u crijevima i proizvodi butirat, sudjeluje u regulaciji metaboličkog zdravlja u tijelu.
3 Primjena TBC-a u stočarskoj proizvodnji
Kao prekursor butirata, TB je izvrstan dodatak butiratu sa stabilnim fizikalno-kemijskim svojstvima, siguran je i netoksičan, rješava probleme neugodnog mirisa i hlapljivosti butirata i poteškoće s izravnim dodavanjem. Ima široku primjenu u području prehrane životinja. Kao dodatak hrani, TB može izravno djelovati na probavni trakt životinja, osiguravajući energiju za crijeva, poboljšavajući zdravlje crijeva i regulirajući rast i zdravstveni status životinja.
3.1 Poboljšanje učinka rasta
Dodavanje tuberkuloze u hranu naširoko se primjenjuje u različitim scenarijima uzgoja životinja. Nadopunjavanje odgovarajuće količine TBC-a u ishrani može povećati prosječni dnevni prirast pokusnih životinja, smanjiti omjer hrane i prirasta i poboljšati učinak rasta životinja, uz preporučene stope dodavanja u rasponu od 0.{{4 }}75% do 0,25%.
3.2 Poboljšanje zdravlja crijeva
Tuberkuloza može imati pozitivnu ulogu u zdravlju crijeva životinja poboljšanjem crijevne morfologije, reguliranjem ravnoteže crijevne mikrobiote i jačanjem crijevne barijere i antioksidativnih kapaciteta. Dodavanje TBC-a može značajno povećati aktivnost serumske glutation peroksidaze (GSH-Px), tripsina i pepsina u amura, poboljšavajući probavni i antioksidativni kapacitet crijeva. Kao izvor energije za crijeva, tuberkuloza može učinkovito poboljšati i popraviti crijevnu morfologiju, povećati probavne i apsorpcijske sposobnosti, promicati proliferaciju korisnih bakterija, poboljšati strukturu mikrobiote, ublažiti reakcije na oksidativni stres, pospješiti razvoj crijeva i osigurati zdravlje tijelo.
3.3 Zamjena upotrebe antibiotika
Trenutačno postoji relativno malo izvješća o zamjeni antibiotika s tuberkulozom, kako u zemlji tako iu inozemstvu. Dodavanje tuberkuloze u prehranu ima slične učinke na rast kao i dodavanje antibiotika odbijenoj prasadi, a tuberkuloza i antibiotici imaju sinergističke učinke. TBC može stimulirati apetit prasadi izazvane LPS-om, ublažiti oštećenje crijeva i zastoj u rastu reguliranjem upalnih čimbenika, ekspresijom faktora rasta fibroblasta ileuma 19 (FGE19) i fermentacijom intestinalnog acetata. Dugotrajna uporaba antibiotika može promijeniti strukturu crijevne mikrobiote, utječući na ekspresiju anionskih izmjenjivača, transportnih receptora butirata i proteina uskog spoja, što dovodi do oštećenja crijeva. Dodavanje tuberkuloze može ublažiti oštećenje crijeva izazvano antibioticima i osigurati zdravlje crijeva. Međutim, trenutna istraživanja tuberkuloze kao zamjene za antibiotike još uvijek su relativno ograničena i potrebna su daljnja istraživanja za širu primjenu.
4. Zaključak
Općenito, tuberkuloza ima višestruke biološke funkcije, poput opskrbe tijela energijom, održavanja cjelovitosti crijeva, reguliranja strukture crijevne mikrobiote i sudjelovanja u imunološkim i metaboličkim odgovorima.
(Izvadak iz: Acta Animal Nutrition 2020, 32 (12): 5547-5555)
Anthony Liang- Hangzhou Well Sunshine Biotech Co., LTD, svibanj 2024.
Well Sunshine Group, već je dvanaest godina usmjerena na proizvodnju i razvoj proizvoda natrijevog butirata.
