Resumo
Intramuscular fat (IMF) content is a crucial parameter for estimating meat quality. Growing evidence indicates that gene regulation plays an important role in IMF deposition. This study aimed to determine the function of Mfsd2a in chicken intramuscular preadipocytes. In the present study, high Mfsd2a mRNA levels were observed in the liver and adipose tissues of broilers. Subsequently, we synthesized small interfering RNAs to silence the expression of Mfsd2a in chicken intramuscular preadipocytes. The following results suggested that CDK2, PCNA, CCND1, CCND2 and MKI67 were inhibited, with CCK-8 and EdU assays revealing that cell proliferation was inhibited. Scratch test showed that cell migration ratios were declined. We also found that Mfsd2a silencing decreased the mRNA levels of PPARγ, RXRG and their target genes. The similar results were found in some key genes that contribute to lipid synthesis, including C/EBPα, C/EBPß, FABP4, FASN, ACACA and ACSL1. Finally, Oil red O staining showed that IMF accumulation was blocked after Mfsd2a silencing. In conclusion, our results implied that Mfsd2a promotes the proliferation and migration of chicken intramuscular preadipocytes, as well as the differentiation and adipogenesis through PPARγ signaling pathway, which may provide a potential target to improve chicken meat quality.(AU)
Assuntos
Animais , Galinhas , Antígeno Nuclear de Célula em Proliferação , Adipogenia , SimportadoresResumo
DUBON, M.A.C.. Estudo de associação genômica e análises funcionais para a idade ao primeiro parto em bovinos da raça Nelore. Salvador. 2021. 56p. Dissertação (Mestre em Ciência Animal nos Trópicos) Escola de Medicina Veterinária e Zootecnia Universidade Federal da Bahia, 2021. A idade ao primeiro parto (IPP) é uma característica de grande importância econômica para o sistema de produção de bovinos, sendo alcançar o primeiro parto aos 24 meses de idade um importante objetivo de seleção. Porém, na raça Nelore a média de IPP tem sido estimada próxima de 36 meses. Assim, objetivou-se realizar um estudo de associação genômica ampla (GWAS) utilizando registros de IPP obtidos de 8.376 vacas da raça Nelore. Um total de 3.239 animais foram genotipados com um chip de SNPs desenvolvido especificamente para zebuínos, o GGP-Indicus 35K. Para análises de associação foi utilizado o método WssGBLUP, com SNPs adjacentes em janelas de 1,0 Mb. Após o controle de qualidade do banco de dados genotípico, 3.218 animais (2.161 machos e 1.078 fêmeas) genotipados com 30.519 SNPs permaneceram na análise. As 1.078 fêmeas genotipadas também possuíam o registro de IPP. A média e desvio-padrão de IPP na população estudada foram respectivamente 1041,7 e 140,62 dias, com herdabilidade de 0,0948±0,0203. A análise GWAS revelou 12 regiões genômicas, as quais foram localizadas nos cromossomos BTA1, 2, 4, 5, 8, 10, 12, 15, 18, 19, 21 e 24, as quais explicaram um total de 15,84% da variância genética aditiva de IPP. Um total de 90 genes que codificam proteína foram identificados nessas janelas, sendo os genes HSD17B2, SERPINA14, SERPINA1, SERPINA5, SERPINA6, STAT1, STAT4, NFATC1, ATP9B, CTDP1, THPO, ECE2, PSMD2, EPHB3, EIF4G1, EIF2B2, DVL3, POLR2H, MAGEF1, CAMK2N2, TMTC2, GPC6, PRR5L, LDLRAD3, COMMD9, LDLRAD3, HSD17B3, CACNA2D1, PCLO, ACACA, TADA2A e LHX1 bons candidatos para conterem variantes associadas IPP.
DUBON, M.A.C.. Genome-wide association study and functional analysis for age at first calving in Nellore cattle. Salvador. 2021. 56p. Dissertação (Mestre em Ciência Animal nos Trópicos) Escola de Medicina Veterinária e Zootecnia Universidade Federal da Bahia, 2021. The age at first calving (AFC) has great economic impact on the beef cattle system, and a calving at 24 months is an objective of selection. However, an AFC around 36 months has been observed for Nellore cattle. Thus, a genome-wide association study (GWAS) was carried out with 8,376 records of AFC in Nellore cows. 3,239 animals were also genotyped for the GGP-Indicus 35K, which has been developed specifically for Bos indicus. The WssGBLUP method was used, with adjacent SNPs in genomic windows of 1.0 Mb. After cleaning of dataset, 3,218 (2,161 males and 1,078 females) animals genotyped for 30,519 SNPs were used in GWAS analysis. The average and standard deviation of AFC were 1041.7 and 140.6 days, respectively. Estimate heritability of AFC was 0.0948±0.0203. The GWAS analysis found 12 genomic regions in BTA1, 2, 4, 5, 8, 10, 12, 15, 18, 19, 21 and 24, which explained a total of 15.84% of the additive genetic variance of IPP. A total of 90 protein coding genes were identified and the genes HSD17B2, SERPINA14, SERPINA1, SERPINA5, SERPINA6, STAT1, STAT4, NFATC1, ATP9B, CTDP1, THPO, ECE2, PSMD2, EPHB3, EIF4G1, EIF2B2, DVL3, POLR2H, MAGEF1, CAMK2N2, TMTC2, GPC6, PRR5L, LDLRAD3, COMMD9, LDLRAD3, HSD17B3, CACNA2D1, PCLO, ACACA, TADA2A, and LHX1 are related with fertility or growth, which make them candidates for association studies with AFC.
Resumo
A nutrição materna pode melhorar o desenvolvimento dos tecidos muscular e adiposo fetais, que tem influencia sobre o desempenho, características de carcaça e da carne da progênie. Adicionalmente, o uso de gordura protegida no rúmen em dietas de terminação para a progênie de vacas com nutrição adequada durante a gestação pode ser uma fonte doadora de ácidos graxos para aumento da deposição de gordura intramuscular na carne. Diante disso, objetivou-se avaliar os efeitos da suplementação proteica de vacas Nelore em pastejo durante o segundo e terceiro trimestre de gestação sobre o desempenho, as características de carcaça, qualidade da carne e a expressão de genes miogênicos e lipogênicos da progênie terminada em confinamento com dietas com ou sem inclusão de gordura protegida no rúmen. Quarenta e oito novilhos Nelore imunocastrados com 341 ± 7,54 kg de peso corporal inicial e 21 ± 0,7 meses de idade foram distribuídos em um delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 × 2 com os seguintes tratamentos: duas condições de manejo nutricional das vacas gestantes e duas dietas de terminação da progênie. Após 124 ± 21 dias de gestação até o parto, metade das vacas em pastejo receberam 1 kg/vaca/dia de suplemento proteico (SUPP; 36,9% de PB) e a outra metade apenas sal mineral (CTL). Novilhos nascidos de mães de ambos os grupos foram alocados em baias individuais (2 x 5 m) por 175 dias, incluindo 40 dias de adaptação às baias e as dietas. Metade de cada progênie foi alimentado sem (NFAT) ou com gordura protegida no rúmen (RPF; 6% de sais de cálcio), e ambas as dietas tinham 12,7% de bagaço de cana e 87,3% de concentrado. Peso corporal inicial e final dos novilhos, e peso das dietas e sobras foram registrados para medidas de desempenho em confinamento. Os novilhos foram abatidos em frigorifico comercial para avaliação das características de carcaça e amostragem do músculo longissimus thoracis para análises de expressão gênica. Além disso, foram coletadas amostras de carne do longissimus lumborum para analises qualitativas. De forma geral, a suplementação materna não afetou o desempenho em confinamento, características de carcaça e qualidade da carne (P > 0,05). Suplementação materna aumentou a expressão de MyHC I e CPT2 (P < 0,05) e tendeu a regular positivamente os genes FASN e ACACA (P < 0,10) da progênie. Alimentação com RPF diminuiu o consumo de matéria seca, peso corporal final, ganho médio diário e peso de carcaça (P < 0,05), sem efeito na eficiência alimentar (P = 0,60). Enquanto isso, a inclusão de RPF aumentou a expressão de MyHC I, MyHC IIx, IGFR1, COL3A1, FN1, ACACA (P < 0,05) e tendeu a regular positivamente o gene SREBF1 (P = 0,07). Em conclusão, a suplementação materna e o uso de RPF na dieta de terminação da progênie afetou a expressão de genes lipogênicos em músculo, sem efeitos fenotípicos sobre a carne. Adicionalmente, o manejo nutricional materno não afetou o desempenho nem características de carcaça da progênie. Em contraste, a alimentação de novilhos com RPF afetaram o ganho de peso em confinamento e peso das carcaças, sem efeito sobre a eficiência alimentar.
Maternal nutrition can improve the development of fetal muscle and adipose tissues, which has an influence on the performance, carcass and meat traits of the offspring. In addition, the use of rumen-protected fat in finishing diets for the offspring from dams with adequate nutrition during pregnancy can be a donor source of fatty acids to increase the deposition of intramuscular fat in meat. Therefore, this study aimed to evaluate the effects of protein supplementation of Nellore cows grazing during the second and third trimester of gestation on the performance, carcass characteristics, meat quality and the expression of myogenic and lipogenic genes of offspring finished in feedlot on diets with or without inclusion of rumen-protected fat. Forty-eight immunocastrated Nellore steers with 341 ± 7.54 kg of initial body weight were distributed in a completely randomized design using a 2 × 2 factorial arrangement with the following treatments: two nutritional management conditions of the dams and two finishing diets of the progeny. After 124 ± 21 days of gestation until calving, half of the grazed cows received 1 kg/cow/day of protein supplement (SUPP; 36.9% of CP) and the other half only mineral salt (CTL). Steers born from dams of both groups were housed in individual pens (2 x 5 m) for 175 days, including 40 days of adaptation to the pens and diets. Half of each offspring was fed without (NFAT) or rumen-protected fat (RPF; 6% calcium salts), and both diets had 12.7% sugarcane bagasse and 87.3% concentrate. Initial and final body weight of steers and weight of feed and orts were recorded for measures of feedlot performance. Steers were slaughtered in a commercial slaughterhouse to assess the carcass traits and sampling of the longissimus thoracis muscle for gene expression analyzes. In addition, meat samples from longissimus lumborum were collected for qualitative analysis. In general, maternal supplementation did not affect feedlot performance, carcass characteristics and meat quality traits (P > 0.05). Maternal supplementation increased the expression of MyHC I and CPT2 (P < 0.05) and tended to up-regulate the FASN and ACACA genes (P < 0.10) in the offspring. Feeding with RPF decreased the dry matter intake, final body weight, average daily gain and carcass weight (P < 0.05), with no effect on feed efficiency (P = 0.60). Meanwhile, feeding with RPF increased the expression of MyHC I, MyHC IIx, IGFR1, COL3A1, FN1, ACACA (P < 0.05) and tended to up-regulate SREBF1 gene (P = 0.07). In conclusion, maternal supplementation and the use of the RPF in the finishing diet of offspring affected the expression of lipogenic genes in muscle, with no phenotypic effects on meat. Additionally, maternal nutritional management did not affect the performance or carcass characteristics of the offspring. In contrast, feeding RPF to steers affected feedlot weight gain and carcass weight, with no effect on feed efficiency.
Resumo
Objetivou-se investigar o efeito da classe sexual (castrados e inteiros) sobre o desempenho, características de carcaça, qualidade de carne, expressão gênica e perfil proteômico do tecido muscular de bovinos precoces F1 Angus-Nelore. Utilizou-se 640 animais, submetidos à terminação em confinamento pós-desmama por período de 180 dias. Animais castrados apresentaram menores ganho médio diário, peso final, pesos de carcaça quente e fria e área de olho de lombo. Porém, tiveram maior espessura de gordura subcutânea. A carne dos castrados apresentou menores perdas por evaporação, perdas totais e força de cisalhamento, independentemente da quantidade de dias de maturação. Entretanto, animais desse tratamento tiveram maiores perdas por gotejamento, quando comparados a animais inteiros. Notou-se que independentemente da quantidade de dias de maturação, a carne de animais castrado apresentou maior Luminosidade (L*), intensidade de vermelho (a*), intensidade de amarelo (b*), chroma e hue. Todavia, a carne dos animais inteiros apresentou pH mais elevado em relação aos animais castrados. Observou-se maiores expressões dos genes lipogênicos: Acetyl-CoA carboxylase alpha (ACACA), Fatty acid binding protein 4, adipocyte (FABP4), Fatty acid synthase (FASN), Peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARG) e Stearoyl-CoA desaturase (SCD) no músculo longissimus thoracis de animais castrados, quando comparada aos inteiros. Nestes, observou-se níveis mais elevados de expressão dos genes: Peroxisome proliferator activated receptor alpha (PPARA) e da Sterol regulatory element binding transcription factor 1 (SREBF1). Observou-se que animais castrados apresentaram maiores níveis de gordura intramuscular em relação aos inteiros. A maior proporção de ácidos graxos monoinsaturados foi observada em animais castrados, representado principalmente pelo ácido oleico. No entanto, os inteiros apresentaram níveis mais elevados de ácidos graxos poliinsaturados, enquanto o conteúdo de ácidos graxos saturados não foi afetado. Ao avaliar o proteoma do músculo Longissimus thoracis, observou-se que a castração modulou a abundância de 15 proteínas distribuídas em 21 spots proteicos. A castração regulou positivamente as proteínas: Creatine kinase M-type (CKM), Frutose-bisfosfato aldolase (ALDOA), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) e Troponin T, fast skeletal muscle (TNNT3). Por outro lado, nos castrados observou-se regulação negativa das proteínas: 60 kDa heat shock protein, mitochondrial (HSP60), ATP synthase subunit beta, mitochondrial (ATP5F1B), Heat shock cognate 71 kDa protein (HSPA8), Malate dehydrogenase (MDH1), Myoglobin (GLNG), Phosphoglucomutase-1 (PGM1), Pyruvate dehydrogenase E1 component subunit beta, mitochondrial (PDHB), Triosephosphate isomerase (TPI1), Troponin I2, fast skeletal type (TNNI2). As proteínas Adenylosuccinate lyase (ADSL) e Alpha-enolase (ENO1), foram observadas apenas em amostras de animais castrados. A castração apesar de reduzir o desempenho animal é um manejo interessante a se adotar quando o objetivo é obter carne de melhor qualidade, devido seus efeitos na expressão de genes e proteínas que trazem benefícios aos atributos que definem essa característica desejada pelo consumidor.
The aim of this study was to investigate the effect of sex class (steers and bulls) on performance, carcass traits, meat quality, gene expression and proteomic profile of muscle tissue in F1 Angus-Nellore precocious cattle. A total of 640 animals were submitted to finishing in post-weaning confinement for a period of 180 days. Steers had lower average daily gain, final weight, hot and cold carcass weights, and ribeye area. However, they had greater subcutaneous backfat thickness. The meat from steers showed lower losses due to evaporation, total losses, and shear force, regardless of the number of days of maturation. However, animals in this treatment had higher drip losses when compared to bulls. It was noted that, regardless of the number of days of maturation, the meat from steers showed greater luminosity (L*), redness (a*), yellowness (b*), chroma and hue. However, meat from bulls had a higher pH than steers. Greater expressions of lipogenic genes were observed: Acetyl-CoA carboxylase alpha (ACACA), Fatty acid binding protein 4, adipocyte (FABP4), Fatty acid synthase (FASN), Peroxisome proliferator activated receptor gamma (PPARG) and Stearoyl-CoA desaturase (SCD) in the longissimus thoracis muscle of steers, when compared to of the bulls. In these, higher levels of gene expression were observed: Peroxisome proliferator activated receptor alpha (PPARA) and Sterol regulatory element binding transcription factor 1 (SREBF1). It was observed that steers had higher levels of intramuscular fat compared to bulls. A higher proportion of monounsaturated fatty acids was observed in steers, represented mainly by oleic acid. However, the bulls had higher levels of polyunsaturated fatty acids, while the content of saturated fatty acids was not affected. When evaluating the proteome of the Longissimus thoracis muscle, it was observed that castration modulated the abundance of 15 proteins distributed in 21 protein spots. Castration positively regulated the proteins: Creatine kinase M-type (CKM), Frutose-bisfosfato aldolase (ALDOA), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) e Troponin T, fast skeletal muscle (TNNT3). On the other hand, in steers negative regulation of proteins was observed: 60 kDa heat shock protein, mitochondrial (HSP60), ATP synthase subunit beta, mitochondrial (ATP5F1B), Heat shock cognate 71 kDa protein (HSPA8), Malate dehydrogenase (MDH1), Myoglobin (GLNG), Phosphoglucomutase-1 (PGM1), Pyruvate dehydrogenase E1 component subunit beta, mitochondrial (PDHB), Triosephosphate isomerase (TPI1), Troponin I2, fast skeletal type (TNNI2).The proteins Adenylosuccinate lyase (ADSL) e Alpha-enolase (ENO1) were observed only in samples from steers. Castration, despite reducing animal performance, is an interesting management to adopt when the objective is to obtain better quality meat, due to its effects on the expression of genes and proteins that bring benefits to the attributes that define the characteristics desired by the consumer.
Resumo
Este trabalho teve como objetivo quantificar os efeitos da suplementação protéica durante o terço médio da gestação de vacas de corte sobre o desempenho, metabolismo e fisiologia da progênie. O estudo foi dividido em duas repetições, e abrangeu 24 e 19 vacas de corte Tabapuã em cada período, respectivamente. Entre 102 ± 5 a 208 ± 6 dias de gestação, as vacas foram distribuídas em um delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 × 2 com os seguintes tratamentos: duas condições de manejo nutricional materno (MN) e sexo da progênie (SP). Vacas controle (CON; n = 24) foram alimentadas com uma dieta basal, composta por silagem de milho e bagaço de cana-de-açúcar; enquanto o grupo suplementado (SUP; n = 19) recebeu um suplemento contendo 40% de proteína bruta (PB) ao nível de 3,5 g/ kg de peso corporal (PC). A progênie foi avaliada do nascimento aos 445 dias de idade, nas seguintes fases: cria (0 - 210 dias), sequestro (255 - 320 dias), crescimento 1 (321 - 381 dias) e crescimento 2 (382 - 445 dias). Diferenças estatísticas foram consideradas quando P < 0,10. Animais SUP foram 3,8 kg; 16,4 kg e 30,8 kg mais pesado ao nascer, desmame e 445 dias de idade, respectivamente (P 0,049). Bezerros SUP tiveram maiores medidas morfométricas ao nascimento e desmame. Animais SUP apresentaram área de fibra muscular 26% maior que animais CON aos 30 dias de idade (P = 0,007). Houve interação NM × SP para regulação dos genes MyoD e FN1 (P 0,057) no Longissimus thoracis aos 7 dias. A suplementação materna também aumentou a expressão do gene mTOR (P = 0,056) aos 7 dias. Aos 445 dias de idade, animais SUP apresentaram menor expressão do gene CPT2 (P = 0,037), mas maior expressão dos genes ACACA e LPL (P 0,090). Fêmeas-SUP apresentaram maior expressão dos genes PPARG, FABP4 e SCD1 (P < 0,001) aos 445 dias de idade. A restrição protéica materna exibiu respostas dependentes do sexo nos níveis de insulina (P = 0,076) e IGF-1 (P = 0,002) ao desmame. No entanto, essas diferenças nos níveis hormonais desapareceram aos 445 dias de idade (P > 0,10). Filhos das mães SUP consumiram 11,3%; 9,2% e 7,9% de matéria seca (MS) adicional ao desmame, na fase de crescimento 1, e em todo o período de confinamento respectivamente (P 0,096). A eficiência alimentar para ganho de peso não foi afetada pela NM (P > 0,10). Houve interação NM × SP sobre digestibilidade da MO (P = 0,070) ao desmame; da MS e FDN (P 0,086) na fase de sequestro; e da MS, MO, PB, FDN e NDT (P 0,089) na fase de crescimento 2. No geral, na fase de crescimento 2, a digestibilidade dos nutrientes foi reduzida em machos-SUP. O comportamento ingestivo da prole foi afetado pela nutrição materna. Em conclusão, a suplementação pré-natal de proteína melhora o desempenho da prole, favorece a deposição de gordura intramuscular e aumenta o consumo, mas reduz a digestibilidade dos nutrientes para dietas de alta energia em machos.
This work aimed to quantify the effects of protein supplementation during the mid-gestation of beef cows on the performance, metabolism, and physiology of the offspring. This study was divided into two repetitions and comprising 24 and 19 Tabapuã beef cows in each period, respectively. From 102 ± 5 to 208 ± 6 days of gestation, cows were distributed in a completely randomized design in a 2 × 2 factorial arrangements with the following treatments: two conditions of maternal nutritional management (MN) and offspring sex (OS). Control cows (CON; n = 24) were fed a basal diet with corn silage and sugarcane bagasse; while the supplemented group (SUP; n = 19) received 3.5 g/kg of body weight (BW) of a supplement with 40% crude protein (CP) per day. The offspring were evaluated from birth to 445 days of age in the following phases: cow-calf (0 210 days), background (255 320 days), growing 1 (321 381 days), and growing 2 (382 445 days) phases. Statistical differences were considered when P < 0.10. The SUP offspring was 3.8 kg; 16.4 kg and 30.8 kg heavier at birth, weaning, and at 445 days of age, respectively (P 0.049). SUP calves had greater morphometric measurements at birth and weaning. SUP calves had 26% greater muscle fiber area compared to CON animals at 30 days of age (P = 0.007). An MN × OS interaction for regulation of MyoD and FN1 genes (P 0.057) was verified in the Longissimus thoracis muscle of the offspring at 7 days. Maternal supplementation also increased mTOR expression (P = 0.056) at 7 days. At 445 days of age, the SUP offspring showed lower expression of the CPT2 gene (P = 0.037), while the ACACA and LPL genes were more expressed (P 0.090). SUP-females at 445 days of age showed higher expression of PPARG, FABP4, and SCD1 genes (P < 0.001). Maternal protein restriction exhibited sex-dependent responses on insulin (P = 0.076) and IGF-1 (P = 0.002) levels at weaning. However, these differences in hormone levels disappeared at 445 days of age (P > 0.10). The offspring from SUP dams consumed 11.3%; 9.2% and 7.9% of dry matter (DM) additional at weaning, growing 1 phase, and in the entire confinement period respectively (P 0.096). The feed efficiency for weight gain was not affected by the MN (P > 0.10). There was an MN × OS interaction on the OM (P = 0.070) digestibility at weaning; on DM and NDF (P 0.086) at background phase; and on DM, OM, CP, NDF, and TDN (P 0.089) at growing 2. Overall in the growing 2 phase, the nutrients digestibility was reduced in SUP-males. The ingestive behavior of the offspring was affected by maternal nutrition. In conclusion, prenatal protein supplementation improves the offspring's performance, favors intramuscular fat deposition, and increases the offspring's intake pattern, but reduces the nutrients digestibility of high-energy diets in males.
Resumo
Objetivou-se avaliar a expressão de genes relacionados ao metabolismo lipídico, bem como identificar por meio da ferramenta de proteômica diferencial, as principais diferenças no perfil proteico do músculo longissimus thoracis (LT) e da espessura de gordura subcutânea (EGS) de progênies Nelore, filhos de touros com DEP contrastante para precocidade sexual e crescimento. Para isso, o presente estudo foi dividido em 3 manuscritos. Em síntese, foram utilizados 105 bovinos, machos não castrados, com idade média de 20 ± 2 meses e 400 ± 24 kg, provenientes de um mesmo rebanho, com informações genéticas para precocidade e crescimento. Os animais foram confinados por 100 dias e realizada a ultrassonografia de carcaça a cada 28 dias. Foram coletadas amostras de sangue para determinar as concentrações metabólicas e hormonais na última pesagem. Os animais foram abatidos após 100 dias e durante o abate foram colhidas amostras do músculo LT e da EGS entre a 12a e 13a costelas além de amostras da gordura visceral (GV). Todas essas amostras foram imediatamente congeladas em nitrogênio líquido e mantidas em freezer 80ºC até a realização das análises de expressão gênica por PCR em tempo real (RT-qPCR) e análise e SDS-PAGE, seguida de identificação proteica pela análise de espectrometria de massas acoplada a cromatografia liquida (LC-MS/MS). Durante a desossa foi avaliada a gordura intramuscular (MAR) no músculo LT. Também foram coletados bifes para lipídeos totais, perfil de ácidos graxos e solubilidade do colágeno. Os animais foram selecionados de acordo com a DEP de seus pais (touros). Do total de 105 animais, foram selecionados 6 pais com DEPs simultaneamente contrastantes para precocidade e crescimento, de forma que cada grupo experimental tivessem 3 pais. A partir dos pais, foram formados 2 grupos contrastantes denominados de alta DEP (H_EPD; N=16) e baixa DEP (L_EPD; N=16). Os animais do grupo H_EPD tiveram maior EGS (P=0,006); menor LDL (P=0,014); maior IGF-1 (P=0,064); maior solubilidade do colágeno (P=0,098); menor expressão do gene LPL, no LT (P=0,045). Também este grupo apresentou maior expressão dos genes envolvidos na lipogênese avaliados na EGS: ACACA (P=0,060), LPL (P=0,085), ACOX1 (P= 0,100), LEP (P=0,030), SDC (P= 0,009), e GAPDH (P=0,081), do que os animais do grupo L_DEP. Uma banda eletroforética foi detectada como diferentemente abundante no músculo LT (banda 16) e três bandas eletroforéticas foram detectadas como diferentemente abundantes na EGS (bandas 24, 30, 32). As vias KEGG do metabolismo de piruvato, glicólise/gluconeogênese, metabolismo de carbono, biossíntese de aminoácidos, dentre outras, foram enriquecidas para as proteínas diferencialmente abundantes identificadas no LT e na EGS. A seleção genética para precocidade e crescimento afeta o proteoma muscular e consequentemente o metabolismo lipídico e proteico de bovinos não castrados. O hormônio IGF-1, o gene LPL e as proteínas PKLR, PKM, ALDOA, DLD, GPI, VIM, ACTC1, OXCT1, GAPDH, LDHA, LDHB, MDH1, MDH2, IDH1, PGK1, SUCLG2 and ACY1 podem ser considerados futuros biomarcadores candidatos para EGS. Palavras-chave: Bovinos de corte. Espessura de gordura subcutânea. Vias metabólicas. Metabolismo proteico e lipídico. Proteômica.
This study aimed to evaluate the expression of genes related to lipid metabolism, as well as to identify, through the proteomics tool, differences in the protein profile of Longissimus thoracis (LT) and backfat thickness (BFT) proteins of Nelore progenies, offspring of bulls with contrasting factors of expected progeny difference (EPD) for precocity and growth. For this, the present study was divided into 3 manuscripts. In summary, 105 male bulls were used, with a mean age of 20 ± 2 months and 400 ± 24 kg, from the same herd, with the genetic information of precocity and growth. The animals remained confined for 100 days, and the carcass ultrasound was performed every 28 days. Blood samples were collected to determine the metabolic and hormonal profile. The animals were slaughtered after 100 days and during slaughter, muscle LT and BFT were collected between the 12th and 13th ribs, in addition to visceral fat (GV). All of these were immediately frozen in liquid nitrogen and kept in a freezer - 80ºC until the analysis of gene expression by real-time PCR (RT-qPCR) and analysis and SDSPAGE, followed by the identification of proteins by coupled mass spectrometry liquid chromatography (LC-MS / MS). During boning, the intramuscular fat (MAR) in the LT muscle was evaluated. Steaks for total lipids, fatty acid profile, and collagen solubility were also collected. The animals were selected according to a EPD from their parent bulls. Were selected 6 parents with EPD contrasting simultaneously for precocity and growth, so that each experimental group had 3 parents bulls. Then, were formed, 2 contrasting groups called high EPD (H_EPD; N = 16) and low EPD (L_EPD; N = 16), using 32 progenies. The animals in the H_EPD group had higher BFT (P = 0.006); lower LDL (P = 0.014); higher IGF-1 (P = 0.064); greater collagen solubility (P = 0.098); lower expression of the LPL gene, in LT (P = 0.045). This group also showed greater expression of the genes involved in lipogenesis evaluated in BFT: ACACA (P = 0.060), LPL (P = 0.085), ACOX1 (P = 0.100), LEP (P = 0.030), SDC (P = 0.009), and GAPDH (P = 0.081), than the animals in the L_EPD group. One electrophoretic band was detected as differently abundant in the LT muscle (band 16) and three electrophoretic bands were detected as differently abundant in the BFT (bands 24, 30, 32). The KEGG pathways of pyruvate metabolism, glycolysis/gluconeogenesis, carbon metabolism, amino acid biosynthesis, among others, were enriched for the differentially abundant proteins identified in the LT and BFT. The genetic selection for precocity and growth affects the muscle proteome and consequently the lipid and protein metabolism of noncastrated cattle. The IGF-1 hormone, the LPL gene, and the PKLR, PKM, ALDOA, DLD, GPI, VIM, ACTC1, OXCT1, GAPDH, LDHA, LDHB, MDH1, MDH2, IDH1, PGK1, SUCLG2, and ACY1 proteins can be considered future biomarkers candidates for BFT. Keywords: Beef Cattle. Backfat thickness. Metabolic pathways. Protein and lipid metabolism. Proteomics.
Resumo
Observa-se nos últimos anos grandes esforços da pesquisa para incorporar informações moleculares aos programas de melhoramento genético e acelerar o progresso de várias espécies. A utilização de ferramentas moleculares associadas ao melhoramento genético pode garantir novos avanços qualitativos e quantitativos, a médio e longo prazo no rebanho ovino brasileiro. Esta tese tem como objetivo analisar marcadores moleculares do tipo SNP (Single Nucleotide Polymorphism) localizados em genes selecionados por sua relação com características de desempenho, carcaça, qualidade de carne, perfil lipídico e adaptabilidade em ovinos, visando obter informações úteis para implementação em programas de melhoramento genético. Para tanto, foram realizados estudos de associação entre os polimorfismos e os fenótipos relacionados à carcaça, qualidade de carne, rendimento de cortes, composição de ácidos graxos da carne e características de crescimento. Em dois estudos foram genotipados 151 animais para 30 SNPs, utilizando-se a técnica de SNaPshot®. No primeiro estudo, os polimorfismos ACACA_1 (rs420069625), CAPN_1 e 2 (rs428593688 e rs160945890), CAST_3 (rs421224227), CTSB_1 (rs161888250), DGAT1_1 (rs410015353), EDG1_2 (rs159669780), UCP2_1 (rs160723758), MC1R_1 (rs409651063) apresentaram associação significativa com as características de carcaça e rendimento de cortes. Por sua vez, o segundo estudo avaliou a associação entre os polimorfismos e os dados de composição lipídica da carne, onde encontrou-se que os SNPs ACACA_1 (rs420069625), DGAT1_1 (rs410015353), GHR_1 (rs161146164), FASN_1 (rs161102729) estavam relacionados com a variação do perfil de lipídios no lombo e no pernil de ovinos. O terceiro estudo foi dedicado às características de crescimento, utilizando-se dados fenotípicos de 236 ovinos. Os animais foram genotipados para 15 SNPs, utilizando-se a técnica de SNaPshot®. Os genótipos dos polimorfismos ATP1A1_1 (rs599122362), GDF8_1 (rs119102826), GHRL_1 (rs428757090) e LEP_1 (rs424488761) influenciaram o peso e ganho médio diário de ovinos. Estes dados têm o potencial de colaborar no melhoramento genético de ovinos de corte, porém, como as associações dos polimorfismos podem variar entre populações/raças, esses achados precisam ser confirmados em outros estudos utilizando populações independentes
Great research efforts have been observed in recent years to incorporate molecular information into genetic improvement programs and accelerate the progress of several species. The use of molecular tools associated with genetic improvement can guarantee new qualitative and quantitative advances, in the medium and long term, in the Brazilian sheep herd. This thesis aims to analyze molecular markers of the SNP type (Single Nucleotide Polymorphism) located in genes select for their relation with traits such as performance, carcass, meat quality, lipid profile and adaptability in sheep, in order to obtain useful information for implementation in genetic improvement programs. Therefore, studies of association were carried out between polymorphisms and the phenotypes related to carcass, meat quality, cut yields, fatty acid composition of the meat and growth traits. In two studies, 151 animals were genotyped for 30 SNPs, using the SNaPshot® technique. In the first study, the polymorphisms ACACA_1 (rs420069625), CAPN_1 (rs428593688), CAPN_2 (rs160945890), CAST_3 (rs421224227), CTSB_1 (rs161888250), DGAT1_1 (rs410015353), EDG1_2 (rs159669780), UCP2_1 (rs160723758), MC1R_1 (rs409651063) showed significant association with carcass and cut yields traits. However, the second study evaluated the association between the polymorphisms and the data of lipid composition of the meat, where it was found that the SNPs ACACA_1 (rs420069625), DGAT1_1 (rs410015353), GHR_1 (rs161146164), FASN_1 (rs161102729) were related to the variation of the lipid profile from the loin and leg of the sheep. The third study was dedicated to the growth traits, using phenotypic data of 236 sheep. The animals were genotyped for 15 SNPs, using the SNaPshot® technique. The genotypes of the polymorphisms ATP1A1_1 (rs599122362), GDF8_1 (rs119102826), GHRL_1 (rs428757090) e LEP_1 (rs424488761) influenced the weight and average daily gain of sheep. These data have the potential to contribute to the genetic improvement of beef sheep, however, as the associations of polymorphisms may vary between populations/breeds, these findings need to be confirmed in other studies using independent populations.
Resumo
O objetivo desse estudo foi analisar a composição centesimal, características de qualidade da carne e expressão de genes envolvidos no metabolismo lipídico de tourinhos Nelore alimentados com dietas contendo silagem de espiga (snaplage). Foram utilizados 72 tourinhos Nelore com peso vivo médio inicial de 400 ± 27,4 kg em um delineamento inteiramente casualizado. As dietas experimentais foram controle, silagem de planta inteira, silagem de grão de milho reconstituído e grão de milho moído seco (CON), snaplage + milho grão moído (SNAP65, com 65% de snaplage) e snaplage (SNAP85, com 85% de snaplage). Após 86 dias de alimentação os animais foram abatidos e foram coletadas amostras do músculo longissimus thoracis (LT) entre 12ª e 13ª costelas para análise de expressão gênica e 24 horas após o abate foram coletadas amostras para análise de composição centesimal, perda de peso por cozimento (PPC), força de cisalhamento e cor. As dietas não afetaram o teor de gordura intramuscular (P > 0,05). Todavia, animais alimentados com SNAP85 apresentaram maior expressão de PPARG (P = 0,03). Além disso, o músculo de tourinhos alimentados com snaplage (SNAP65 e SNAP85) apresentaram maior expressão dos genes ACACA e SCD1 (P 0,03), em comparação com a dieta controle. Não houve efeito entre as dietas e interação dieta × tempo para pH, PPC, força de cisalhamento e para os índices de cor L*, a* e b* (P 0,11), tendo ocorrido apenas efeitos de tempo de maturação. PPC e o pH aumentaram com 14 dias de maturação, enquanto a força de cisalhamento reduziu com a maturação (P 0,04). De forma geral, o uso de snaplage, tem a capacidade de aumentar a expressão de genes lipogênicos e potencial para aumentar a síntese de novo de gordura intramuscular. Entretanto, a inclusão de snaplage em 65 ou 85% (base da MS) na dieta de confinamento de animais zebuínos, não afeta composição química, maciez e coloração. Palavras-chave: Lipogênese, marmoreio, snaplage.
The objective of this study was to evaluate the chemical composition, qualitative characteristics of beef, and genes involved in lipid metabolism in Nellore young bulls fed snaplage. Seventy-two Nellore young bulls with initial body weight of 400 ±27.4 kg were used in a completely randomized design. The experimental diets were control (CON, no snaplage), snaplage + ground corn (SNAP65, with 65% of snaplage) and snaplage (SNA85, with 85% of snaplage). After an experimental period of 86 days, the animals were slaughtered and muscle samples for expression analyses were taken from the Longissimus thoracis (LT) of the left half-carcass at the 13th rib, and twenty-four hours after slaughter, samples were taken to analyze chemical composition, pH, cooking loss, shear force, and color. There was no effect of diet in the intramuscular fat (P > 0.05) of diet. However, animals fed SNAP85 had greater expression of PPARG (P = 0,03). Additionally, the LT of bulls fed SNAP65 and SNAP85 had greater expression of ACACA e SCD1 (P 0,03) compared to control diet. There were no effects of diet and diet x aging time interaction for pH, cooking loss, shear force, and color (P 0,11), but the aging time affected all variables. Cooking loss and pH increased with 14 days of aging, whereas shear force decreased with aging time (P 0,04). In conclusion, the snaplage diet can increase the expression of lipogenic genes and has potential to increase de novo synthesis of intramuscular fat. However, the use of this diet in Zebu cattle does not affect chemical composition, shear force and color.
Resumo
O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos da associação entre aditivos ionóforos e não-ionóforos sobre o desempenho, características de carcaça e turnover lipídico ao longo do tempo no confinamento de tourinhos F1 Nelore Angus. Foram utilizados 72 animais, com peso corporal inicial de 417,4 ± 41,0 kg, que foram aleatoriamente alocados em 18 baias, totalizando 4 animais por baia, em um delineamento inteiramente casualizado. Os três tratamentos consistiam no fornecimento de monensina (MON), monensina e bacitracina de zinco (MONBZ) ou monensina e virginiamicina (MONVM). As doses de monensina, bacitracina de zinco e virginiamicina foram 25,0; 8,75 e 25,0 mg/kg matéria seca, respectivamente. O período de adaptação dos animais à dieta e às instalações foi de 27 dias e o período experimental durou 82 dias. A dieta era composta por 15% de silagem de milho e 85% de concentrado. Foi realizada biópsia do músculo longissimus thoracis no dia 7 do período experimental para análise de RT-qPCR. Também foram coletadas amostras de sangue nos dias 7 e 43 do período experimental para mensuração da concentração sérica de D-lactato. No abate também foram coletadas amostras de músculo. Não houve efeito significativo no desempenho total, eficiência alimentar, composição química da carne e na maioria das características de carcaça (P > 0,16). Os animais do tratamento MONVM apresentaram menor ganho médio diário (GMD) no início do confinamento (P = 0,02), já final do confinamento, os mesmos animais tenderam a apresentar maior GMD (P = 0,08). A concentração de D-lactato foi semelhante entre os três tratamentos e não foi afetada pelo tempo (P > 0,40). Os animais alimentados com MONVM tiveram maior número de refeições comparados com os animais alimentados com MON (P = 0,03). Por outro lado, os animais do tratamento MON tiveram maior seleção a favor das partículas médias (8 a 19 mm) do que o tratamento MONVM (P = 0,05). Enquanto que o tratamento MON também recusou mais as partículas pequenas (< 8 mm) do que os demais tratamentos (P < 0,01). A expressão dos genes SREBF1, PPARG, ACACA e SCD1 não foi influenciada pelos aditivos nem pelo tempo (P > 0,20). Todavia, a expressão dos genes LPL e CD36 aumentaram com o tempo (P = 0,02), enquanto que do gene FASN diminuiu (P = 0,07). O tratamento MONBZ apresentou maior expressão do PPARA no dia 7 e menor expressão no momento do abate (P = 0,07), já a expressão do CPT2 foi menor no tempo 7 para o tratamento MONBZ e maior no momento do abate para MONVM (P = 0,07). Diante disso, concluise que o uso isolado ou combinado dos aditivos não melhorou o desempenho dos animais nem as características de carcaça sugerindo que o uso pode ser realizado na forma isolada ou associada. Além disso, as alterações na expressão dos genes não foram suficientes para modificar a composição química da carne.
The objetive of the currently study was to evaluate the effects of combination between ionophores and non-ionofores additives on performance, carcass traits and lipid turnover over time in feedlot of Nellore Angus young bulls. Seventy-two animals were utilized, with initial body weight 417.4 ± 41.0 kg, and randomly allotted in 18 pens, totalizing 4 animals per pen, in a completely randomized design. The three treatments consisted of supplementation of monensin (MON), monensin plus zinc bacitracin (MONZB) or monensin plus virginiamycin (MONVM). Monensin, zinc bacitracin and virginiamycin doses were 25.0, 8.75 and 25.0 mg/kg dry matter, respectively. The facilities and diet adaptation period lasted 27 d and the experimental period 82 d. The diet consisted in 15% of corn silage and 85% of concentrate. It was performed muscle biopsy from longissimus thoracis on d 7 of the experimental period to RT-qPCR analysis. In addition, blood samples were collected on d 7 and 43 of the experimental period to measured serum Dlactate concentration. At slaughter were collected muscle samples. There was no significant effect on overall performance, feed efficiency and most of carcass traits (P > 0.16). Animals fed MONVM presented lower average daily gain (ADG) in the beginning of the feedlot (P = 0.02). On the other hand, in the end of the feedlot the same treatment presented greater ADG (P = 0.08). Serum D-lactate concentration was similar among the three treatments and was not affected by time (P > 0.40). Animals fed MONVM had higher number of meals compared to animals fed MON (P = 0.03). On the other hand, animals fed MON had greater preferential intake of middle particle size (8 to 19 mm) than animals fed MONVM (P = 0.05). While animals fed MON, also refuse more the small particles (< 8 mm) than other treatments (P < 0.01). The expression of SREBF1, PPARG, ACACAand SCD1 was not influenced by the additives either by time (P > 0.20). However, the expression of LPL and CD36 increased over time (P = 0.02), while FASN expression decreased (P = 0.07). MONZB presented greater expression of PPARA on d 7 and lower expression at slaughter (P = 0.07). CPT2 expression was lower on d 7 for MONZB and higher for MONVM at slaughter (P = 0.07). Thus, the alone or combined use of the additives did not improved animal overall performance either carcass traits, suggesting that additives can be used alone or combined. In addition, the changes in gene expression was not enough to modify chemical composition of the meat.
Resumo
Produtos cárneos que contenham propriedades organolépticas específicas e que atendam às exigências dos consumidores, são cada vez mais valorizados no mercado. Apesar da sua importância, as características de qualidade da carne em geral não são consideradas em programas de melhoramento genético animal, em razão do alto custo e dificuldade de mensuração. Marcadores moleculares identificados em análises genômicas, têm sido estudados em rebanhos Nelore. Trabalhos que visam o entendimento da expressão de genes e proteínas envolvidos na determinação de características relacionadas a gordura intramuscular da carne, são realizados com o intuito de auxiliar no entendimento da expressão dos genes relacionados a possíveis biomarcadores. Assim, inúmeros trabalhos que visam avaliar a expressão diferencial de genes podem ser encontrados na literatura, no entanto, devido a divergências entre o manejo e as raças estudadas, os resultados são discordantes, e a validação dos genes mais comumente encontrados, se faz necessário para que essas informações possam ser úteis em programas de melhoramento genético. Assim, este estudo teve como finalidade buscar na literatura genes diferencialmente expressos associados à característica de deposição de gordura intramuscular, avaliada por meio de duas técnicas, e validá-los em uma população de bovinos Nelore com fenótipo extremo para a característica gordura intramuscular por meio da técnica de PCR quantitativa em tempo real. Além disto, foi verificado se os genes diferencialmente expressos estão sendo traduzidos em proteínas diferencialmente expressas, por meio da técnica de espectrometria de massas avançada (LCMS/ MS). Para isso, foram selecionadas 24 amostras divergentes para cada método de avaliação de deposição de gordura. F0oram selecionados 5 genes para o método do escore visual (FABP4, DAGT1, DGAT2, SCD e PPARG) e oito genes para o conteúdo lipídico, medidos pelo método químico (SREBF1, LPL, ACACA, BARX2, EGR1, CDS1, STAT5A e HTATIP2). Foram observadas diferenças significativas nos níveis de expressão dos genes FABP4, DGAT1, DGAT2, BARX2, STAT5A e SDC. Além disso, as proteínas PRDM1 e CO1A2, reguladas pelo fator de transcrição STAT5A parecem exercer papel importante no processo de deposição de gordura intramuscular, podendo ser possíveis marcadores moleculares para o melhoramento dessa característica. Em relação às demais proteínas não identificadas em nossos estudos, os resultados sugerem a importância dos mecanismos póstranscricionais e pós-traducionais na regulação do metabolismo.
Meat products with specific organoleptic properties and that attend the requirements of consumers, are increasingly valued in the market. Despite its importance, meat quality traits have not been widely used in animal breeding programs because of the high cost and difficulty of measurement. Molecular markers identified in genomic analyzes have been studied in Nellore herds. Studies aimed at understanding the expression of genes and proteins involved in the determination of characteristics such as intramuscular fat from meat are performed with the aim of helping to understand the expression of the genes related to possible biomarkers. Several studies that aim the expression of differentially expressed genes can be found in the literature, however, because of differences between management and breeds studied the results are discordant, and the validation of the common genes found is necessary for this information to be useful in breeding programs. Thus, this study aimed to search the literature for differentially expressed genes related to the marbling trait, by means of the two techniques for the evaluation of this trait and to validate them in a commercial herd of Nellore cattle, by quantitative real time PCR techniques. Besides that, this study will verify if the differentially expressed genes are being translated into differentially expressed proteins, using advanced mass spectrometry technique (LC-MS/MS). For this, 24 divergent samples were selected for each intramuscular fat deposition evaluation method. Five genes were selected for the marbling, measured by visual score method (FABP4, DAGT1, DGAT2, SCD and PPARG) and eight genes for the lipid content, measured by the chemical method (SREBF1, LPL, ACACA, BARX2, EGR1, CDS1, STAT5A and HTATIP2). Significant differences in expression levels of FABP4, DGAT1, DGAT2, BARX2, STAT5A and SDC were observed. In addition, the PRDM1 and CO1A2 proteins, regulated by the transcription factor STAT5A, seem to play an important role in the intramuscular fat deposition process, and molecular markers may be possible to improve this characteristic. Regarding the other unidentified proteins in our studies, the results suggest the importance of post-transcriptional and post-translational mechanisms in the regulation of metabolism.
Resumo
AGUIAR, G. C. Uso do ácido esteárico (C18:0) na mitigação da depressão de gordura do leite induzida por ácido linoleico conjugado CLA trans-10, cis-12 em ovelhas leiteiras. p.72. Dissertação (Mestrado em Ciência Animal Área: Produção Animal). Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal. Lages, 2019. O objetivo deste estudo foi verificar se a suplementação com ácido esteárico C18:0 é capaz de aumentar o teor de gordura do leite e/ou superar os efeitos antilipogênicos do CLA trans-10, cis-12 em ovelhas lactantes. Vinte e oito ovelhas Lacaune (36 ± 3 DEL; 73 ± 8,1 kg PV) foram utilizadas em um delineamento inteiramente casualizado (n=7/tratamento) por 21 dias (7 dias de adaptação e 14 dias de coleta de dados), para avaliar da produção, composição e perfil de ácidos graxos do leite, além de avaliar a expressão de genes envolvidos na síntese lipídica da glândula mamária de ovelhas lactantes. Os animais foram submetidos a quatro tratamentos: a) CLA (6,4 g de CLA trans-10, cis-12, fornecido via oral); b) C18:0 (28 g de C18:0 fornecido individualmente misturado ao concentrado); c) CLAC18:0 (6,4 g de CLA trans-10, cis-12 mais 28 g de C18:0); d) Controle (sem adição de suplemento lipídico). A suplementação com C18:0 não alterou o teor e a produção de gordura e reduziu o teor de lactose do leite e o consumo de matéria seca de silagem. Em associação com o CLA (CLA18:0) não foi capaz de inibir os efeitos antilipogênicos do CLA trans-10, cis-12. Houve um aumento de C18:0 e ácidos graxos poliinsaturados nos tratamentos com CLA e uma redução nos ácidos graxos <16C. O Peso vivo, escore de condição corporal, produção de leite e demais componentes do leite não sofreram efeitos dos tratamentos. O C18:0 apresentou abundância de RNAm igual (FASN, LPL, FABP4, AGPAT6, SREBP1) ou superior (CD36 e PPAR-) ao Controle, e uma redução da expressão de ACACA PII e SCD. Quando C18:0 foi fornecido associado ao CLA (CLAC18:0) os genes apresentaram abundância de RNAm igual ao CLA (FASN, LPL, CD36, FABP4, SCD, AGPAT6, SREBP1, PPAR-). Concluindo, o C18:0 não aumentou o teor de gordura do leite e combinado ao CLA trans-10, cis-12 não foi capaz mitigar a depressão de gordura do leite.
AGUIAR, G.C. Use of stearic acid (C18:0) in the milk fat depression mitigation induced by Conjugated linoleic acid CLA trans-10, cis-12 in dairy sheep. p.72. Dissertation (Master in Animal Science Area: Animal Production). Santa Catarina State University. Program in Animal Science. Lages, 2019 The aim of this study was to verify whether supplementation with C18:0 stearic acid is able to increase milk fat content and / or to overcome the antilipogenic effects of CLA trans-10, cis-12 in lactating ewes. Twenty eight Lacaune ewes (36 ± 3 DEL; 73 ± 8.1 kg LW) were used in a completely randomized design (n = 7 / treatment) for 21 days (7 days of adaptation and 14 days of data collection), to evaluate the production, composition and profile of milk fatty acids, and to evaluate the expression of genes involved in lipid synthesis of the mammary gland of lactating ewes. Os animais foram submetidos a quatro tratamentos: a) CLA (6,4 g de CLA trans-10, cis-12, fornecido via oral); b) C18:0 (28 g de C18:0 fornecido individualmente misturado ao concentrado); c) CLAC18:0 (6,4 g de CLA trans-10, cis-12 mais 28 g de C18:0); d) Controle (sem adição de suplemento lipídico). C18:0 supplementation did not alter fat content and yield and reduced milk lactose content and silage dry matter intake. In combination with CLA (CLA18:0) it was unable to inhibit the antilipogenic effects of CLA trans-10, cis-12. There was an increase of C18:0 and polyunsaturated fatty acids in CLA treatments and a reduction in fatty acids <16C. Live weight, body condition score, milk yield and other milk components were not affected by the treatments. C18:0 showed mRNA abundance equal (FASN, LPL, FABP4, AGPAT6, SREBP1) or higher (CD36 and PPAR-) to the Control, and a reduction in ACACA PII and SCD expression. When C18:0 was supplied in association with CLA (CLAC18:0) the genes showed CLA-like mRNA abundance (FASN, LPL, CD36, FABP4, SCD, AGPAT6, SREBP1, PPAR-). In conclusion, C18:0 did not increase milk fat content and combined with CLA trans-10, cis-12 was not able to mitigate milk fat depression.
Resumo
HORSTMANN, Rafaella. Efeito do ácido esteárico (C18:0) sobre a produção, composição, perfil de ácidos graxos do leite e expressão de genes lipogênicos em ovelhas. p.65. Dissertação (Mestre em Ciência Animal Área: Produção Animal). Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Ciência Animal. Lages, 2019. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da suplementação com ácido esteárico (C18:0) sobre a produção, composição, perfil de ácidos graxos do leite e expressão de genes envolvidos na síntese lipídica da glândula mamária de ovelhas lactantes. Foram utilizadas 30 ovelhas primíparas e multíparas Lacaune (66,5 ± 9,43 kg), em final de lactação (122 ± 12 DEL), produzindo 1,01 ± 0,3 kg de leite/dia. O período experimental foi de 21 dias, sendo 7 dias de adaptação e 14 dias de coleta de dados, em um delineamento inteiramente casualizado. Os tratamentos foram: Controle e C18:0 (28 g/animal/d de C18:0). Quando comparado ao Controle, C18:0 reduziu o consumo de matéria seca (CMS) de silagem em 13,1% (P = 0,0003) sem efeitos sobre o peso vivo (PV) e escore de condição corporal (ECC). O C18:0 diminuiu a produção de leite (8,1%, P = 0,05), a produção de lactose (3,3%, P = 0,0004) e o teor de lactose (3,4%, P = 0,0002), em comparação ao Controle. Não foram observados efeitos de tratamento sobre a produção e teor de gordura, proteína e sólidos totais. A expressão gênica de acetil-CoA carboxilase alfa transcrita do Promotor II (ACACA PII) e sintase de ácidos graxos (FASN) foram reduzidas em 30% (P = 0,02) e 26,1% (P = 0,04), respectivamente. A suplementação com C18:0 não promove efeitos sobre o teor de gordura no leite de ovelhas em final de lactação e reduz o CMS, a produção de leite, os teores de lactose e a expressão de genes envolvidos na síntese de novo de ácidos graxos.
HORSTMANN, Rafaella. Effect of stearic acid (C18:0) on the production, composition, fatty acid profile of milk and expression of lipogenic genes in sheep. p.65. Dissertation (Master in Animal Science Area: Animal Production). Santa Catarina Satate University. Program in Animal Science. Lages, 2019. The objective of this work was to evaluate the effect of supplementation with stearic acid (C18:0) on the yield, composition, milk fatty acid profile and expression of genes involved in the lipid synthesis in the mammary gland of lactating ewes. Thirty Lacaune primiparous and multiparous ewes (66.5 ± 9.43 kg) were used at the late lactation (122 ± 12 DIM), producing 1.01 ± 0.3 kg milk/d. The experimental period was 21 days, with 7 days of adaptation and 14 days of data collection, in a completely randomized design. Treatments were: Control and C18:0 (28 g/ewe/d C18:0). When compared to the control, C18:0 reduced the dry matter intake (DMI) of silage (13.1%, P = 0.0003) without effects on body weigth (BW) and body score condition (BSC). The C18:0 treatment decreased milk yield (8.1%, P = 0.05), lactose yield (3.3%, P = 0.0004) and lactose content (3.4% P = 0.0002), compared to Control. No treatment effects were observed for the yield and fat content, protein and total solids. The gene expression of acetyl-CoA carboxylase alpha transcribed from Promoter II (ACACA PII) and fatty acid synthase (FASN) were reduced by 30% (P = 0.02) and 26.1% (P = 0.04), respectively. Supplementation with C18:0 have no effect on fat milk content in late lactating ewes and reduces DMI, milk yield, lactose content and expression of genes involved in de novo fatty acid synthesis.
Resumo
A gordura é responsável por muitas das características do leite e pode ser marcadamente afetada pela dieta. Em vacas leiteiras, mudanças na dieta que levam a distúrbios metabólicos, como acidose ruminal subaguda (ARS), causam depressão na gordura do leite (DGL) através da alteração na concentração de precursores ou inibidores da lipogênese mamária. Já em porcas, a redução no teor de gordura do leite tem o intuito de diminuir o custo energético da lactação e o catabolismo das reservas corporais, e a suplementação com o ácido linoleico conjugado (CLA) pode ser uma ferramenta nutricional, apesar de ainda se conhecer pouco sobre sua forma de ação nesses animais. O presente estudo visou avaliar as mudanças na síntese e composição da gordura do leite e as consequências metabólicas da ARS em vacas leiteiras e o efeito do CLA na composição do leite e expressão de genes lipogênicos na glândula mamária de porcas lactantes. No experimento 1, doze vacas foram distribuídas aleatoriamente, em um quadrado latino com 3 períodos de 21 dias, nos seguintes tratamentos: 1) Indução de ARS, 2) Recuperação, e 3) Controle. O teor de gordura do leite foi reduzido entre os dias 3 e 14 pela ARS (P < 0,05), enquanto que os teores de proteína e lactose foram aumentados nos dias 14 a 21 e 3 a 21, respectivamente (P < 0,05). A proporção de acetato:propionato e as concentrações de propionato e lactato foram maiores durante ARS em comparação com o Controle (P < 0,05). A concentração plasmática de insulina aumentou durante a ARS, enquanto que os ácidos graxos não-esterificados (AGNE) e -hidroxibutirato (BHB) diminuíram (P < 0,05). A proporção de C18:1 trans-10:trans-11 no leite aumentou durante o período de indução de ARS (P < 0,05), mas o CLA trans-10, cis-12 não foi detectado. Os ácidos graxos ímpares foram aumentados e os ramificados foram reduzidos pela ARS (P < 0,05). No experimento 2, vinte porcas de uma linhagem comercial foram distribuídas aleatoriamente em um dos seguintes tratamentos, por 18 dias: 1) Controle (sem CLA), e 2) 1% de CLA misturado na ração. Comparado com o Controle, o tratamento com CLA diminuiu o teor de gordura do leite em 20% (P = 0,004) e reduziu o teor de proteína do leite em 11% (P < 0,0001). Apesar da redução no teor de gordura e proteína, o peso ao desmame dos leitões não foi diferente entre os tratamentos (P = 0,60). Na glândula mamária, o CLA reduziu a expressão de todos os genes avaliados (ACACA, FASN, SCD1, LPL, AGPAT6 e DGAT1) exceto a proteína de ligação a ácido graxo 3 (FABP3). No tecido adiposo, o CLA não teve efeito na expressão de todos os genes avaliados. Como o tratamento com CLA reduziu o teor de proteína, consequentemente a expressão gênica da -caseína e -lactalbumina também foi reduzida. Estes resultados indicam que a ARS reduz o teor de gordura do leite e altera os metabólitos relacionados a DGL em vacas, porém esta não é associada somente à biohidrogenação ruminal e o CLA reduz o teor de gordura do leite das porcas sem afetar negativamente o desempenho da leitegada e seu efeito se dá sobre a expressão dos genes envolvidos em todas as vias lipogênicas.
Milk fat is responsible for many of the milk characteristics and can be markedly affected by diet. In dairy cows, dietary changes that lead to metabolic disorders, such as subacute ruminal acidosis (SARA), cause milk fat depression (MFD) by altering the concentration of precursors or inhibitors of mammary lipogenesis. In sows, the reduction in milk fat content is intended to decrease the energy cost of lactation and catabolism of body reserves, and supplementation with conjugated linoleic acid (CLA) can be used as a nutritional tool, although it is still known little about its action on these animals. The present study aims to evaluate changes in the synthesis and milk fat composition and the metabolic consequences of SARA in dairy cows and the effect of CLA on milk composition and lipogenic gene expression in the mammary gland of lactating sows. In experiment 1, twelve cows were randomly assigned in a Latin square design with 21-d periods, in the following treatments: 1) Induction of SARA, 2) Recovery, and 3) Control. The milk fat content was reduced on days 3 to 14 by SARA (P < 0.05), while protein and lactose contents were higher on days 14 to 21 and 3 to 21, respectively (P < 0.05). The proportion of acetate:propionate, and propionate and lactate concentrations were higher during SARA compared to Control (P < 0.05). Plasma insulin concentration increased during SARA, whereas non-esterified fatty acids (NEFA) and -hydroxybutyrate (BHBA) decreased (P < 0.05). The proportion of trans-10: trans-11 C18:1 in the milk increased during the induction period of SARA (P < 0.05), but the trans-10, cis-12 CLA was not detected. The odd fatty acids were increased, and the branched fatty acids were reduced by SARA (P < 0.05). In experiment 2, twenty sows from a commercial genotype were randomly assigned to one of the following treatments, for 18 days: 1) Control (without CLA), and 2) 1% of CLA mixed in the ration. Compared to Control, CLA treatment reduced milk fat content by 20% (P = 0.004) and reduced milk protein content by 11% (P < 0.0001). Despite the reduction in fat and protein content, weaning weight of piglets was not different between treatments (P = 0.60). In the mammary gland, CLA reduced the expression of all evaluated genes (ACACA, FASN, SCD1, LPL, AGPAT6 and DGAT1) except the fatty acid binding protein 3 (FABP3). In adipose tissue, CLA had no effect on the expression of all evaluated genes. As the CLA treatment reduced the protein content, consequently the gene expression of -casein and -lactalbumin was also reduced These results indicate that SARA reduces milk fat content and alters MFD related metabolites in cows, but this is not only associated with ruminal biohydrogenation, and CLA reduces the fat content of milk in sows, without negatively affecting the performance of litter and its effect is on the expression of the genes involved in all lipogenic pathways.
Resumo
O presente trabalho consiste de quatro manuscritos desenvolvidos usando os mesmos animais. O objetivo do primeiro estudo foi avaliar o efeito de castração sobre as características de carcaça e qualidade da carne de Nelore abatidos em diferentes pesos corporais (PC). Trinta e seis bezerros Nelore (Bos taurus indicus) com média inicial de 256,1 ± 3,05 kg de PC e 8,2 ± 0,07 meses de idade foram utilizados, sendo que a metade foi aleatoriamente selecionada para a castração cirúrgica uma semana antes do desmame. Os bezerros desmamados foram confinados recebendo uma mesma dieta, e seis bezerros de cada condição sexual foram distribuídos aleatoriamente para serem abatidos quando a média do PC atingisse 280, 380 e 480 kg. Portanto, este estudo foi realizado seguindo delineamento inteiramente casualizado com tratamentos arranchados em esquema fatorial com 2 condições sexuais (castrado vs. inteiro) e 3 pesos de abate (280, 380, e 480 kg). As características de qualidade da carne foram avaliadas aos 1, 7 e 14 dias postmortem. O efeito de interação foi encontrado (P <0,01) para a gordura intramuscular e para a gordura renal, pélvica e cardíaca. A carcaça de boi inteiro foi mais pesada (P <0,05) do que de castrados. A carcaça do boi inteiro teve maior (P <0,05) espessura de cobertura. Castração reduziu a força de cisalhamento e aumentou o índice de fragmentação miofibrilar aos 14 dias postmortem. As carcaças do abate aos 480 kg apresentaram um resfriamento mais lento, um sarcômero mais longo e uma menor força de cisalhamento quando avaliada a 1 dia postmortem. A redução na força de cisalhamento de 1 para 14 dias post-mortem foi reduzida (P <0,05) à medida que se aumentou o peso corporal ao abate. Conclui-se que, excetuando a gordura da carcaça, a castração e o peso corporal na colheita afetam as características de carcaça e carne independentemente. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a sensibilidade à glicose de bovinos Nelore castrados e inteiros ao longo do desenvolvimento corporal. Além disso, foram avaliadas a expressão gênica de biomarcadores relacionados ao metabolismo da glicose, crescimento muscular e deposição de lipídios. Para tanto, os mesmos animais do primeiro estudo foram utilizados, e este estudo foi realizado seguindo delineamento inteiramente casualizado com tratamentos arranchados em esquema fatorial com 2 condições sexuais (castrado vs. inteiro) e 3 pesos de abate (280, 380, e 480 kg). Dois testes de tolerância à glicose (TTG) foram realizados aos 380 e 480 kg de PC. Longissimus dorsi (LD) foi amostrado logo após a sangria para a expressão gênica. A composição da carcaça e o desempenho animal foram avaliados. Animais não castrados tiveram maior PC final (P = 0,02) e tendência para aumentar a eficiência alimentar (P = 0,08) em relação aos castrados. Os bovinos inteiros tiveram maior rendimento de carne magra (P = 0,02) e proteína (P = 0,01) do que os castrados. Efeito de interação foi encontrado para o ganho de gordura de carcaça (P = 0,01), e os castrados ganharam mais gordura de carcaça do que os inteiros apenas de 380 a 480 kg de PC. A taxa fracional de acumulação de proteína da carcaça (FAR) diminuiu à medida que os bovinos aumentaram o PC (P <0,01). Nem o nível basal da glicose nem a área sob a curva (AUC) pós-infusão foram afetados pela castração ou PC dos bovinos (P > 0,05). A expressão de genes relacionados ao metabolismo da glicose no LD não foi afetada pela castração ou PC dos bovinos (P> 0,05). Foi observada uma tendência de aumento na expressão de LD de acetil-CoA carboxilase alfa (ACACA) pela castração (P = 0,086). Efeitos de interação (P <0,05) foram encontrados para a expressão do receptor de IGF-1 (IGF1R) e da proteína F-box 32 (FBXO32) no LD, e para ambos os genes, os novilhos apresentaram a maior abundância de mRNA aos 380 kg de PC, enquanto os inteiros tiveram a maior abundância aos 480 kg de PC. A expressão de serpin A3-6 no LD tendeu (P = 0,08) a reduzir com aumento do PC de 280 para 480 kg. Em conclusão, apesar do aumento na gordura da carcaça pela castração e aumento do PC, a sensibilidade corporal de bovinos Nelore à glicose não muda. Para o terceiro estudo, as amostras de LD coletadas no momento do abate foram utilizadas para comparar o proteoma e o fosfoproteoma de bovinos Nelore castrados ou não durante os diferentes estádios de crescimento. A proteína muscular extraída foi separada em 2D-PAGE e corada sequencialmente com Pro-Q Diamond e Coomassie coloidal. Posteriormente, realizou-se uma análise comparativa do perfil protéico, e os spots diferencialmente abundantes foram excisados para identificação de proteínas por MALDI-TOF/TOF. A castração afetou (P <0,05) a abundância de 6 fosfoproteínas e 10 spots de proteína total, enquanto o peso corporal afetou (P <0,05) abundância de 34 fosfoproteínas e 29 spots de proteína total. A castração diminuiu (P <0,05) a abundância de duas enzimas glicolíticas da fase de produção de energia, sugerindo que o aumentou na via da glicólise promove síntese de glicerol-3P para dar suporte a uma maior deposição de gordura em novilhos. Em relação ao estágio de crescimento, além das proteínas estruturais da cadeia leve reguladora de miosina 2 (MYLPF) e da actina alfa 1 (ACTA1), a maioria das proteínas identificadas estão relacionada ao metabolismo energético, incluindo o metabolismo do glicogênio, glicólise, fosforilação oxidativa, metabolismo da creatina-fosfato, e metabolismo citosólico de NADH. Esses resultados sugerem que a diminuição da taxa de crescimento muscular reduz a glicólise e a geração de ATP no músculo. No quarto estudo utilizou-se apenas os doze bovinos Nelore abatidos aos 480 kg de PC. O objetivo deste estudo foi avaliar as diferenças no proteoma e fosfoproteoma entre bovinos Nelore castrados e inteiros durante a conversão do músculo em carne, bem como após 14 dias de maturação. Foram utilizados 12 bezerros machos Nelore (247 kg e 8 meses) e seis bezerros foram selecionados aleatoriamente para a castração cirúrgica uma semana antes do desmame. Os bezerros desmamados foram alimentados com a mesma dieta e foram abatidos após 230 dias de confinamento. O músculo Longissimus foi amostrado logo após a sangria (0d pós-morte), na desossa (1d pós-morte) e após a maturação (14d pós-morte) para análise de proteoma. As características de carcaça foram avaliadas na desossa e a força de cisalhamento da carne foi medida ao 1, 7 e 14 dias postmortem. O extrato de proteína muscular foi separado por 2D-PAGE e corado sequencialmente para fosfoproteína (Pro-Q Diamond) e para proteína total (Coomassie coloidal). Os spots diferencialmente abundantes entre a condição sexual ou entre os tempo pós-morte foram excisados para identificação de proteínas por MALDI-TOF/TOF. A castração aumentou (P <0,05) a abundância de enzimas glicolíticas, enquanto que a proteína da fosforilação oxidativa ATP5B foi reduzida (P <0,05). Além disso, a abundância de troposina T isoforma rápida (TNNT3) foi aumentada pela castração (P <0,05), enquanto a isoforma lenta (TNNT1) tendeu a diminuir (P <0,10). A creatina quinase tipo-M foi marcadamente fragmentada no postmortem. A abundância de PGM1 fosforilada aumentou durante as primeiras 24 horas pós-morte e foi altamente correlacionada com o pH da carcaça. A abundância de uma proteína de choque termico 71 kDa (HSC70) aumentou marcadamente após a maturação. Além disso, a abundância das proteínas miofibrilares fosforiladas ACTA1 e MYLPF foram positivamente correlacionadas com o encurtamento do sarcômero. Em conclusão, nossos dados demonstraram que a abundância e a fosforilação das enzimas glicolíticas afetam a qualidade da carne durante a conversão do músculo em carne. No geral, a castração aumentou acentuadamente a gordura da carcaça e a gordura intramuscular, enquanto que a sensibilidade corporal à glicose e a conversão do músculo na carne parecem ser semelhantes entre bovinos castrados e não castrados.
The current work consists of four manuscripts developed using the same animals. The objective of the first study aimed to evaluate the castration effect on carcass and meat traits of Nellore cattle harvested at different body weights (BW). Thirty-six Nellore (Bos taurus indicus) calves averaging 256.1 ± 3.05 kg of BW and 8.2 ± 0.07 months old were used, within then half was randomly selected for surgical castration one-week prior weaning. Weaned calves were fed with the same diet, and then six calves from each sex condition were randomly assigned to be harvested when the average BW of both sex conditions reaches 280, 380, and 480 kg. Therefore, this study was carried out as a complete randomized design following a 2 (sex condition) by 3 (weight at harvest) factorial arrangement of treatments. Beef traits were evaluated at 1, 7, and 14 d postmortem. Interaction effect was found (P < 0.01) for intramuscular fat and for kidney, pelvic and heart fat. Bull carcass was heavier (P < 0.05) than steer. Steer carcass had greater (P < 0.05) backfat thickness. Castration reduced shear force and increased myofibrillar fragmentation index at 14 d postmortem. Carcasses from cattle harvested at 480 kg had slower chilling, longer sarcomere, and lower shear force at 1 d postmortem. Shear force change from 1 d to 14 d postmortem reduced (P < 0.05) as harvest body weight increased. In conclusion, despite of carcass fatness, castration and body weight at harvest affect carcass and meat traits independently. The second study aimed to evaluate the glucose sensitivity of bulls and steers throughout body development. In addition, it was evaluated gene expression of biomarkers related to glucose metabolism, muscle growth and lipid deposition. Therefore, the same animals from the first study were used, and this study was carried out as a complete randomized design following a 2 (sex condition) by 3 (weight at harvest) factorial arrangement of treatments. Two glucose tolerance tests (GTT) were performed at 380 and 480 kg. Longissimus dorsi (LD) was sampled just after stunning for gene expression. Carcass composition and animal performance were evaluated. Bulls had greater final BW (P = 0.02) and tended to increase G:F ratio (P =0.08) compared with steers. Bulls had greater carcass yield of lean (P = 0.02) and protein (P = 0.01) than steers. An interaction effect was found for carcass fat gain (P = 0.01), and steers gained more carcass fat than bulls only from 380 to 480 kg of BW. Carcass protein fractional accretion rate (FAR) decreased as cattle BW increased (P < 0.01). Neither glucose basal level nor area under the curve (AUC) post-infusion were affected by castration or cattle BW (P > 0.05). Expression of genes related to glucose metabolism in the LD were not affected by castration or cattle BW (P > 0.05). Castration tended (P = 0.086) to upregulate LD expression of Acetyl-CoA carboxylase alpha (ACACA). Interaction effects (P < 0.05) were found for LD expression of IGF-1 receptor (IGF1R) and F-box protein 32 (FBXO32), and for both genes steers had the greatest mRNA abundance at 380 kg while bulls had the greatest abundance at 480 kg of BW. The LD expression of serpin A3-6 tended (P = 0.08) to be downregulated as cattle BW increased from 280 to 480 kg. In conclusion, despite of the carcass fatness enhancement by castration and increasing BW, Nellore cattle whole-body sensitivity to glucose does not change. For the third study, the LD sampled at the harvest were used to compare the proteome and phosphoproteome of Nellore bulls and steers during different growth stages. Extracted muscle protein was separated in a 2D-PAGE and stained sequentially with Pro-Q Diamond and Colloidal Coomassie. Afterward, a comparative analysis of protein profile was performed, and differentially abundant protein spots were excised for protein identification by MALDI-TOF/TOF. Castration affected (P < 0.05) abundance of 6 phosphoproteins and 10 protein spots, while body weight affected (P < 0.05) abundance of 34 phosphoproteins and 29 protein spots. Castration decreased (P < 0.05) the abundance of two glycolytic enzymes of the energy-yielding phase, suggesting that glycolysis pathway enhanced glycerol-3P supply for a greater fat deposition on steers. Regarding the growth stage, despite the structural proteins myosin regulatory light chain 2 (MYLPF), and actin alpha 1 (ACTA1), most of identified proteins were related to energy metabolism, including glycogen metabolism, glycolysis, oxidative phosphorylation, creatine-phosphate metabolism, and cytosolic NADH metabolism. These results suggest that decreasing muscle growth rate decreases muscle glycolysis and ATP generation. The fourth study used only the twelve Nellore cattle harvested at 480 kg of BW. The aim of this study was to evaluate the differential proteome and phosphoproteome between bulls and steers during conversion of muscle to meat, as well as after 14 d of aging. Twelve male Nellore calves were used (247 kg, and 8 months old) and six calves were randomly selected for surgical castration one week before weaning. Post-weaning calves were fed the same diet and were harvested after 230 d on feeding. Longissimus muscle was sampled just after stunning (0d postmortem), at deboning (1d postmortem) and after aging (14d postmortem) for proteome analysis. The carcass traits were evaluated at deboning and meat shear force was measured at 1, 7, and 14 d postmortem. Muscle protein extract was separated by 2D-PAGE and stained sequentially for phosphoprotein (Pro-Q Diamond) and for total protein (Colloidal Coomassie). Differentially abundant protein spots between sex condition or across postmortem time were excised for protein identification by MALDI-TOF/TOF. Castration upregulated (P < 0.05) the abundance of glycolytic enzymes, while the oxidative phosphorylation protein ATP5B was downregulated (P < 0.05). In addition, abundance of troponin T fast isoform (TNNT3) was upregulated by castration (P < 0.05), while the slow isoform (TNNT1) tended to decrease (P < 0.10) abundance. The creatine kinase M-type was markedly fragmented postmortem. Abundance of phosphorylated PGM1 increased during the first 24 h postmortem and was highly correlated with carcass pH. The abundance of one spot of heat shock cognate 71 kDa protein (HSC70) markedly increased after aging. Further, abundance of the phosphorylated myofibrillar proteins ACTA1 and MYLPF were positively correlated with sarcomere shortening. In conclusion, our finds demonstrated that abundance and phosphorylation of glycolytic enzymes affect meat quality during conversion of muscle to meat. Overall, castration markedly increased carcass fatness and intramuscular fat, whereas whole body glucose sensitivity and conversion of muscle to meat seems to be similar between bulls and steers.
Resumo
Objetivou-se avaliar a expressão de genes no músculo (Longissimus dorsi) relacionados com a composição tecidual e fisicoquímica da carne de borregos de diferentes grupos genéticos terminados em sistema de Integração Lavoura Pecuária. Foram utilizados 28 borregos, sendo 14 animais da raça Somalis Brasileira e 14 Santa Inês, machos, inteiros, com idade de 120 ± 15 dias e com peso vivo médio inicial de 18 ± 3 kg, mantidos em sistema de terminação a pasto com suplementação concentrada na proporção de 2% do peso corporal, formuladas para ganho de peso de 200 g/dia. Os animais ao atingirem 28 kg de peso corporal, foram destinados ao abate, para isto, foram submetidos a jejum pré-abate de sólidos e líquidos por 16 e 12 h, respectivamente. Foram coletadas amostras do músculo Longissimus dorsi para as análises de expressão gênica e fisicoquímica (proteína, lipídio, umidade e cinzas, perda de peso por cocção, força de cisalhamento e capacidade de retenção de água). Para a determinação da composição tecidual (músculo, gordura e osso) foi utilizado o músculo Biceps femoris (pernil). Verificaram-se diferenças significativas (P<0,05) entre os grupos genéticos para composição tecidual, química (lipídio e umidade) e os aspectos físicos não diferiram. Foram observados a expressão de seis genes relacionados à síntese lipídica (Acetyl CoA Carboxylase (ACACA), Fatty Acid Synthase (FASN), Stearoyl-CoA Desaturase (SCD), Lipoprotein Lipase (LPL), Cell Death-Inducing DFFA-Like Effector A (CIDEA) e Thyroid Hormone Responsive (THRSP)) e seis genes relacionados à síntese muscular (Myostatin (MSTN), Growth Differentiation Factor 8 (GDF8), Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF1), Insulin-Like Growth Factor 2 (IGF2), Delta-Like 1 Homolog (DLK1), Growth Hormone Receptor (GHr)) nas duas raças. No entanto, observou-se apenas a expressão diferencial do gene THRSP (Thyroid Hormone Responsive), sendo mais expresso na raça Somalis Brasileira (P>0,05). Considerando a espessura de gordura subcutânea como critério de abate, os grupos genéticos Somalis Brasileira e Santa Inês possuem diferentes pesos de abate. Foram descritos 12 genes em dois grupos genéticos deslanados de grande importância produtiva e comercial para o Nordeste brasileiro, onde as expressões dos mesmos estão relacionadas com aspectos quanti-qualitativos da carne destes animais. A expressão diferencial do gene THRSP, possivelmente promoveu ao grupo Somalis Brasileira, uma maior acúmulo de gordura em sua carcaça.
The aim of this study was to evaluate the expression of genes in the longissimus dorsi muscle related to the tissue and physicochemical composition of meat from ram lambs of different breeds finished in a Crop-Livestock Integration system. Twenty-eight uncastrated ram lambs of two breeds 14 Somalis Brasileira and 14 Santa Inês at 120 ± 15 days of age, with an average initial live weight of 18 ± 3 kg, were kept in a pasture-based finishing system receiving concentrate supplementation at 2% of their body weight that was formulated to provide a daily gain of 200 g. Upon reaching 28 kg body weight, after being deprived of solid and liquid feed for 16 h and 12 h, respectively, the animals were sent for slaughter. Samples of the longissimus dorsi muscle were harvested for analyses of gene expression and physicochemical properties (protein, lipid, moisture, ash, cooking loss, shear force, and water holding capacity). The biceps femoris muscle (leg) was used for the determination of tissue composition (muscle, fat, and bone). Significant differences (P < 0.05) were detected between the breeds for tissue and chemical (lipid and moisture) composition, whereas the physical aspects did not differ. We observed the expression of six genes related to lipid synthesis (acetyl-CoA carboxylase [ACACA], fatty acid synthase [FAS], stearoyl-CoA desaturase [SCD], lipoprotein lipase [LPL], cell death-inducing DFFAlike effector A [CIDEA], and thyroid hormone responsive [THRSP]) and six genes related to molecular synthesis (myostatin [MSTN], growth differentiation factor 8 [GDF8], insulinlike growth factor 1 [IGF1], insulin-like growth factor 2 [IGF2], delta-like 1 homolog [DLK1], and growth hormone receptor [GHr]) in both breeds. However, only the differential expression of the THRSP gene was observed, which was more expressive in the Somalis Brasileira breed (P > 0.05). Considering the subcutaneous fat thickness as a criterion for slaughter, the Somalis Brasileira and Santa Inês groups have different slaughter weights. This study described 12 genes related to quantitative-qualitative aspects of the meat from two woolless breeds of great productive and commercial importance to the Brazilian northeast region and their expressions. The differential expression of the THRSP gene possibly promoted greater accumulation of fat in the carcass of the Somalis Brasileira group.
Resumo
A hipótese testada neste projeto é que a restrição alimentar altera a composição da microbiota intestinal e a expressão gênica hepática em frangos de corte, e estas alterações podem influenciar a deposição tecidual das aves. Outra hipótese, é que a genética do frango influencia estas variáveis, e pode alterar a sua resposta frente a restrição alimentar. Os objetivos específicos foram analisar a resposta de duas linhagens de frangos de corte (crescimento rápido Cobb ou lento Label Rouge) a dois programas de restrição alimentar (quantitativa ou energética) sobre: 1) o desempenho zootécnico; 2) a deposição tecidual; 3) a microbiota de íleo e ceco; 4) a expressão de genes relacionados ao metabolismo hepático. Para tal, dois experimentos foram conduzidos, sendo que no experimento I foram utilizados 480 frangos de corte, machos, da linhagem comercial Cobb500TM e no experimento II foram utilizados 480 frangos de corte, machos, da linhagem Label Rouge. Até os 21 dias as aves receberam mesma dieta e foram criadas em temperatura termoneutra. Aos 22 dias, oito grupos de 20 aves foram distribuídos dentro de cada um dos três tratamentos experimentais: 1. Controle (ad libitum 3,176 Mcal/kg de EM e 19% PB); 2. Restrição energética (2,224 Mcal/kg EM e 19% PB) até os 43 dias de idade, com consumo equiparado ao controle; 3. Restrição quantitativa (restrição de 70%, ou seja, as aves restritas ingeriram apenas 30% da quantidade de ração consumida pelo grupo controle 3,176 Mcal/kg EM e 19% PB) durante 7 dias, seguido de realimentação ad libitum até os 43 dias de idade. A restrição alimentar energética diminuiu o ganho de peso e o peso da carcaça e piorou a conversão alimentar em ambas as linhagens; diminuiu as contagens do grupo Lactobacillus e aumentou as contagens de Enterococcuse Enterobacteriaceae nas aves de crescimento rápido; favoreceu a proliferação de Lactobacillus, e diminuiu as populações de Enterococcus e Enterobacteriaceae nos cecos dos frangos de crescimento lento; induziu a expressão gênica das enzimas ACACA e FASN nas aves de crescimento lento e da enzima CPT1-A nas aves de crescimento rápido; e reduziu a massa de gordura corporal nas aves de crescimento rápido. Durante a semana de restrição alimentar quantitativa, não foi verificado ganho de peso em ambas as linhagens. A restrição levou a: diminuição das contagens do grupo Lactobacillus e aumento de Enterococcuse Enterobacteriaceaenas aves de crescimento rápido; indução da expressão gênica de ACACA, FASN e SREBP-1 e repressão da expressão de CPT1-A nas duas linhagens. No período de realimentação, foi observado comportamento hiperfágico, melhor ganho de peso e melhor conversão alimentar nas aves restritas. O ganho compensatório não foi suficiente para alcançar o mesmo peso vivo. Nos frangos de crescimento rápido, a deposição tecidual foi semelhante ao controle, porém nas aves de crescimento lento ocorreu maior deposição de gordura e menor deposição de proteína corporal nas aves restritas. Em conclusão, apesar da resposta das variáveis ganho de peso e conversão alimentar aos programas de restrição alimentar ter sido semelhante nos dois grupos genéticos, a composição e a estabilidade da microbiota intestinal de frangos de corte foram dependentes da linhagem. Adicionalmente, encontramos evidências sobre a relação entre expressão de genes lipogênicos hepáticos e a deposição de lipídeos na carcaça de frangos de corte, além de demonstrar modificações no padrão de deposição tecidual em função da velocidade de crescimento da linhagem.
The hypothesis of this project is that feed restriction alters the composition of gut microbiota and hepatic gene expression in broilers, and these changes can influence the tissue deposition of birds. The second hypothesis is that the broiler genetics influence on these variables, and can change the response in front of feed restriction. The specific objectives were investigated the response of broilers (fast Cobb or slow-growing Label Rouge strains), in front of two feed restriction programs (energetic or quantitative), on: 1) growth performance; 2) tissue deposition; 3) ileal and cecal microbiota; 4) expression of genes related to hepatic metabolism. For this, two experiments were conducted. In the experiment I, were used 480 male Cobb500TM broilers, and in the experiment II, were used 480 male Label Rouge broilers. Up to 21 days of age, the birds received the same diet and were created in thermoneutral temperature. At 22 days of age, birds were divided into 3 experimental treatments (8 replicates of 20 birds): T1. Control (ad libitum 3.176 Mcal/kg ME and 19% CP); T2. Energetic restriction (2.224 Mcal/kg ME and 19% CP) up to 42 days with consumption equivalent to control; T3. Quantitative restriction (70% restriction, i. e., restricted broilers ingested only 30% of the quantity consumed by the control group 3.176 Mcal/kg ME and 19% CP) for 7 days, followed by refeeding ad libitum until 42 days. Energetic restriction reduces body weight gain and carcass weight and increased feed conversion ratio in both strains; reduced the Lactobacillus and increased the Enterococcus and Enterobacteriaceae copies in fast-growing broilers; promoted the Lactobacillus proliferation and reduced Enterococcus and Enterobacteriaceae populations in ceca of slow-growing broilers; induced the gene expression of ACACA and FASN in slow-growing, and CPT1-A in fast-growing broilers; and reduced the fat mass in fast-growing broilers. During the quantitative feed restriction period, was not verified body weight gain, independently of strain. The restriction leads to: reduction in Lactobacillus and increase in Enterococcus and Enterobacteriaceae copies in fast-growing broilers; induction of ACACA, FASN and SREBP-1 and reduction in CPT1-A gene expression in both strains. During the refeeding period, was observedhyperphagic behavior, better body weight gain and lower feed conversion ratio in restricted birds. The compensatory growth was not sufficient to achieve the same 42d body weight than the control treatment. For slow-growing broilers, there was greater fat deposition and lower protein deposition after refeeding, whereas for fast-growing broilers, no difference between control and restricted birds were found. In conclusion, although the body weight gain and feed conversion ratio response of two genetic groups in front of feed restriction programs is similar, the composition and stability of the intestinal microbiota are strongly dependent on host. Additionally, the present data provide evidence on the relationship between hepatic lipogenic gene expression and lipids deposition in broilers carcass, and demonstrated that changes in the tissue deposition is directly related to growth rate in broilers
Resumo
O objetivo deste estudo foi analisar composição centesimal e expressão de genes envolvidos no metabolismo lipídico no músculo longissimus dorsi (LD) de tourinhos Nelore e Angus alimentados com grão de milho inteiro ou silagem de milho mais concentrado. Foram utilizados 34 animais, com peso vivo médio inicial de 381,2 ±11,8 kg, em um delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2 x 2 (2 raças e 2 dietas). A dieta tradicional continha 30% de silagem de milho e 70% de um concentrado à base de milho e farelo de soja. A dieta com grão de milho inteiro continha 85% de grão de milho inteiro e 15% de um pellet comercial a base de farelo de soja e minerais. Após o abate, foram coletadas amostras do músculo LD entre 12ª e 13ª costelas para análise da composição centesimal e expressão gênica. A expressão gênica foi analisada utilizando a técnica de RT-qPCR. A carne de animais Angus apresentou maior extrato etéreo em relação aos animais da raça Nelore (P < 0,05). No entanto não houve efeito (P> 0,05) das dietas sobre o teor de EE na carne. O músculo LD dos animais Nelore alimentados com silagem de milho apresentaram maior expressão dos genes lipoproteína lipase (LPL), proteína de ligação ao ácido graxo 4 (FABP4), Acetil coA carboxilase alfa (ACACA), estearoil coA dessaturase (SCD1) e carnitina palmitoil transferase 2 (CPT2) (P < 0,01). Porém a expressão do gene ácido graxo sintase (FAS) foi maior no músculo LD de animais Nelore (P < 0,01) e de animais recendo grão de milho inteiro (P < 0,01), e a expressão do acil-coenzima A oxidase 1 (ACOX) foi maior para os Angus alimentados com grão de milho inteiro (P = 0,04). O músculo LD dos animais Nelore apresentaram maior expressão do receptor ativado por proliferador de peroxissomas (PPAR) (P<0,01) e menor expressão dos elementos reguladores de esterol ligados as proteínas (SREBP-1c) (P = 0,03). Em relação às dietas, a expressão de PPAR aumentou quando os animais foram alimentados com grão de milho inteiro e o inverso ocorreu para a expressão de SREBP-1c. Já os animais Angus alimentados com silagem de milho mais concentrado apresentaram maior expressão do PPAR (P < 0,01). Animais da raça Angus apresentaram maior deposição de gordura intramuscular. Todavia, a dieta com grão de milho inteiro não foi capaz de aumentar a gordura de marmoreio devido à redução na expressão da SREBP-1c.
The objective of this study was to analyze the centesimal composition and the expression of genes involved in the lipid metabolism of the longissimus dorsi (LD) muscle of Nellore and Aberdeen Angus young bulls fed whole shelled corn (WSC) and a maize silage diet. Thirty-four animals with average initial body weight of 381.2 ±11.87 kg, in a completely randomized design arranged in a 2 × 2 factorial scheme (2 breeds and 2 diets). The traditional diet contained 30% of corn silage and 70% of a corn and soybean meal-based concentrate. The diet with WSC contained 85% whole shell corn and 15% of a soybean meal and mineral-based commercial pellet. After slaughter, we collected samples from the LD muscle, between the 12th and 13th ribs, for centesimal composition and gene expression analyses. Gene expression was analyzed using the qRT-PCR technique. The meat from Angus animals showed higher ether extract when compared to Nellore animals (P<0.05). However, there was no effect (P > 0.05) of the diets over ether extract in the meat. The LD muscle of the Nellore animals fed corn silage presented higher expression of the lipoprotein lipase (LPL), fatty acid binding protein 4 (FABP4), acetyl CoA carboxylase alpha (ACACA), stearoyl-CoA desaturase (SCD1) and carnitine palmitoyltransferase 2 (CPT2) genes. However, the expression of the fatty acid synthase (FAS) gene was higher in the LD muscle of Nellore animals (P<0.01) and of animals fed WSC (P<0.01). The expression of acyl-coenzyme A oxidase 1 (ACOX) was higher for Angus animals fed WSC (P=0.04). The LD muscle of Nellore animals presented higher expression of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) (P<0.01), and lower expression of sterol regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1c) (P= 0.03). Regarding the diets, the expression of PPAR increased when the animals were fed WSC and the opposite occurred for the expression of SREBP-1c. The Angus animals fed corn silage in addition to concentrate presented higher expression of the PPAR (P<0.01). Animals of the Angus breed showed greater deposition of intramuscular fat. However, the diet with WSC was incapable of increasing fat marbling due to the decreased expression of SREBP-1c.