TÁMOP /1/A

Átírás

1 Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A projekt TERMELÉSÉLETTAN Debreceni Egyetem Nyugat-magyarországi Egyetem Pannon Egyetem A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

2 A növekedés szabályozása, a hústermelés élettani alapjai

3 Tartalmi összefoglalás A fejezet tárgyalja a növekedési hormon hatását a fejlődő (növendék) állatok gyarapodásának intenzitására, valamin testösszetételük befolyásolására Foglalkozik a növekedési hormon hatásának fokozása érdekében használatos eljárások élettani alapjaival Bemutatja az IGF és az egyéb növekedési faktorok hatásának élettani alapjait a hústermelő állatokban

4 Hipofízisirtás borjakban Kemény (1974) Hypophysectomia 21 napos korban 21,6 kg Kontroll ikerborjú, 21 napos 21,8 kg Ugyanez a hypophysisétől megfosztott borjú, 3 év múlva 166,6 kg Ugyanez a kontroll borjú, 3 év múlva 503 kg

5 A bovin növekedési hormon (bst) aminosav szekvenciája; WALLIS (1978) 60 H 2 N COOH

6 Jerkebárányok hízlalási paraméterei, a vérplazma hormonjainak koncentrációja és a húsipari test összetétele napi bgh (0,1 mg / Hkg /nap) 12 héten keresztül történő injektálását követően ( JOHNSSON és mtsai.,1985) Paraméterek Kontroll bgh A kontroll % - ban kifejezve Élőtömeg gyarapodás (g/nap) ,0 Végleges testtömeg (kg) 41,8 46,6 111,5 Tak. Értékesítés (kg száraz tak./ kg testtömeg) 4,49 3,94 88,0 Húsipari testtömeg (kg) 21,70 23,0 110,0 Zsíros gyapjú 0,99 1,49 150,0 28-órás átlagos hormonkoncentráció a 18. héten Plazma GH (ng/ ml) 0,50 2,40 480,0 Plazma inzulin (µu/ ml) 53,0 83,9 158,0

7 Jerkebárányok húsipari testösszetétele napi bgh (0,1 mg / Hg kg/nap) injektálását követően (táblázat folytatása) Paraméterek Kontroll bgh A kontroll % - ban kifejezve Sovány hús (kg) 9,2 11,4 124 Csont (kg) 2,4 2,8 117 Fehérárú (kg) összes zsír 11,1 9,6 86,5

8 A GH néhány biológiai hatása I. A GH által stimulált folyamatok A) Sejtosztódás Sejtszám növekedés DNS polimeráz aktivitás B) Fehérje metabolizmus N -retenció Sejtek aminosav- felvétele Aminosavak beépülése a fehérjékbe RNS polimeráz aktivitás Messenger RNS meghosszabbodás Ornitin-dekarboxiláz aktivitás (poliamin-szintézis) C) Lipidmetabolizmus Zsírsav oxidáció Zsírsavak kiszabadulása az adiposa szövetből

9 A GH néhány biológiai hatása (MACHLIN, 1976) D) Szénhidrát metabolizmus Szöveti glikogén raktározás Inzulin felszabadulás a hasnyálmirigyből különböző stimulánsok hatására Perifériás inzulin rezisztencia (glükóz intolerancia) Vérplazma glükózszint növekedés E) Ásványianyag metabolizmus Ca és P beépülés a csontokba Ca-forgalom Na, K, P-retenció II., A GH által gátolt folyamatok A) Zsírszintézis és zsírsejt méret

10 Növekedési hormon (ng ml -1 ) A vérplazma növekedési hormon koncentrációjának napszakonkénti változása négy növendék bárányban (Davis és mtsai., 1977) A napszakok órákban (h)

11 A központi idegrendszer hatása a növekedési hormon (GH)szekréciójára (BAILE és mtsai., 1985) GABA - gamma-aminovajsav; SRIF szomatosztatin; GRF - növekedési hormon relasing factor; GH - növekedési hormon; IGF=szomatomedin α-adrenerg (-) GABA (-) Szubsztansz-P Kolinerg Dopaminerg (+) Opioátok (+) α-adrenerg (+) α-adrenerg (+) (-) (-) SRIF (+) GRF GABA (+) 5-HT (+) Hipophysis (-) (-) GH Máj IGF (-)

12 Növekedési hormon (ng ml -1 ) A GH vérszérum koncentrációjának változása humán pancreas GRF-44-NH 2 intravénás injektálását követően növendékbikákban sóoldat -10 μg - sóoldat µg μg - 25 µg - 50 μg -50 µg μg -100 µg Injektálás ideje Idő (perc)

13 Növekedési hormon (ng ml -1 ) A GH vérszérum koncentrációjának változása juh GRF-44-NH 2 intravénás injektálását követően növendék bárányokban sóoldat - sóoldat -10 μg -25 μg - 50 μg -0,5 100 µg μg kg -1-0,0625 µg kg -1-0,125 µg kg -1-0,25 µg kg -1-1,0 µg kg -1 Injektálás ideje Idő (perc)

14 Növekedési hormon, ng/ml A szérum növekedési hormon (ST) koncentrációinak alakulása húshasznú üszőkben 2,5 µg/ ttg. kg növekedési hormon releasing faktor (GRF) intravénás adagolását követően; SIMPSON és mtsai., (1992). GRF CON Az adagolás tól eltelt idő percben kifejezve

15 Napi 1 µg/ ttg.kg növekedési hormon releasing faktor (GRF) s. c. adagolásának hatása hízóüszők hízlalási teljesítményre; ENRIGHT és mtsai., (1993) Kontroll GRF Szign. Kezdeti tömeg, (kg) 344,4 345,7 NS Befejező tömeg, (kg) 446,3 453,0 NS Napi tömeggyarapodás, (kg) 1,17 1,26 NS Takarmányértékesítés 8,27 7,36 P<0,01 NS = nem szignifikáns

16 Növekedési hormon releasing faktor ellen immunizált (GRFi)* és kontroll (HSAi)** hízóüszők növekedési hormon (ST) koncentrációi a vérszérumban; SIMPSON és mtsai., (1991). Növekedési hormon, ng/ml GRFi HSAi Az immunizálástól eltelt idő percben kifejezve * a GRF elleni immunizáció 5 µg/ ttg.kg mennyiségű antipeptid (FK33-824) intravénás adagolásával történt ** a kontroll egyedek 5 µg/ ttg.kg mennyiségű humán szérumalbumin ellen kifejlesztett antipeptidet kaptak intravénásan

17 Növekedési hormon releasing faktor ellen immunizált (GFRi) és kontroll (HSAi) hízóüszők csípőmagassága, testtömege és faggyúrétegének vastagsága (11. és 12. bordák között); SIMPSON és mtsai.,(1991) Csípőmagasság, cm Faggyúréteg, cm Testtömeg, kg GRFi HSAi GRFi HSAi GRFi HSAi A kísérlet kezdetétől eltelt napok

18 Szomatosztatin ellen immunizált növendékbikák tömeggyarapodása (RODER & GARBER, 1989) Napi átlagos tömeggyarapodás (kg) Változat Kontroll SS immunizált SE nap 1,09 1,14 0, nap 1,20 1,33* 0,05 *p < 0,10

19 Rekombinált bovin növekedési hormon (rbst) hatása hízóbikák teljesítményére; DALKE és mtsai., (1992) Az adagolt rbst mennyisége Szign. Kezdeti tömeg, (kg) NS Befejező tömeg (kg) NS Napi tömeggyarapodás, (kg) 1,70 1,68 1,72 1,79 NS Napi szárazanyag-felvétel, kg/ ttg.kg 1,88 1,82 1,82 1,74 L** Takarmányértékesítés 6,20 5,91 5,85 5,45 L** L = lineáris ; **P < 0,05; ***P < 0,01

20 Élősúly (kg) Somatostatin (SRIF) ellen immunizált bárányok növekedési intenzítása Immunizálás SRIF ellen: Globulin ellen (kontroll): o o Passziv immunizáció : Kor (hetek)

21 Szintetikus (recombinált) DNS segítségével előállított STH Egy humán STH szekrécióját kodoló gén előállítása (Goedel et al. 1979) Szintetikus aminósaclánc (DNA 1-23) + rh DNS a humán hipofízis sejt DNS szekvenciája (24-191) E. coli plasmid rh STH Rh = rekombinált humán (emberi)

22 Napi 4 mg rekombinált bovin (rbst) és ovin növekedési hormon (rost) s. c. adagolásának hatása hízóbárányok teljesítményére; McLAUGHLIN és mtsai., (1993) Kontroll rbst rost Szign. Állatszám Napi tömeggyarapodás, g (131%) 370 (127%) P<0,05 Takarmányértékesítés 8,45 6,74 (80%) 6,77 (80%) P<0,05

23 Kg Rekombinált bovin növekedési hormonnal (rbst) kezelt hízóbikák vágott testtömegének fehérjemennyisége; DALKE és mtsai., (1992) Adag, rbst (mg/ttkg)

24 Kg Rekombinált bovin növekedési hormonnal (rbst) kezelt hízóbikák vágott testtömegének zsírmennyisége; DALKE és mtsai., (1992) Adag, rbst (mg/ttkg)

25 Kg Rekombinált bovin növekedési hormonnal (rbst) kezelt hízóbikák vágott testtömegének vízmennyisége; DALKE és mtsai., (1992) Adag, rbst (mg/ttkg)

26 Monoklonális ellenanyagok hatása a növekedési hormon aktivitásának fokozására ASTON, 1987

27 Az immunoglobulin (IgG) szerkezete A molekula két polipeptidből áll: a., nehéz lánc (fehér és világos részek) b., könnyű lánc (bíbor és sötétkék részek)

28 Antigén-ellenanyag reakció az állati szervezetben kötőhelyek ellenanyag antigén Precipitáció

29 Bovin növekedési hormon (bgh)* aktivitásának** fokozása monoklonális ellenanyaggal (OA11) hipofízis-törpe egerekben (n=6); ASTON és mtsai., (1987) 35 SO4 beépülés a bordaporcokba 2 1,5 1 0, ,8 3,3 4,2 Monoklonális ellenanyag (OA11) Log 10 ABT 50 *A kísérleti állatok naponta 50 µg bgh injekcióban részesültek ** A GH aktivitását az SO 4 bordaporcokba épülésének mértékén keresztül minősítették; mértékegysége: dpm / mg x 10-3

30 Bovin növekedési hormon (bgh) aktivitásának fokozása a peptidlánc eltérő szekvenciáira irányuló antiszérum restrikcióján (korlátozásán) keresztül, hipofízis-törpe egerekben; ASTON és mtsai., (1987) **MAB+Kontroll + 50 μg bgh Az antiszérum által blokkolt peptidegység (Ig) *Kontroll Sóoldat *Kontroll Ig = ovalbuminnal immunizált juhokból származó Ig **MAb = monoklonális ellenanyag Növekedés mértéke ( 35 SO 4 felvétel)

31 A növekedési hormon hatásmechanizmusának vázlata és a hatásfokozó antitest feltételezett szerepe: ASTON és mtsai. (1991) GH receptorok nem növekedési célra R1 Máj R2 GH receptorok növekedési célra IGF-1 IGF-1BP Hipofízis Kötő fehérje Kötő fehérje Izom Hormon Zsír Homológ GH Egyéb MAb Prolaktin vagy placentális laktogén MAb= Monoklonális antitest

32 A test összes fehérjetartalma (kg-ban) A növekedési hormon es peptidegysége ellen irányuló aktív és passzív vakcinázás hatása hízóbárányok vágótömegének fehérjetartalmára; 4,5 ASTON és mtsai., (1991). 4 3,5 3 Kezeletlen kontroll (ovalbumin) *Passzív **Aktív *Passzív = 0,1 mg/ ttg.kg GH + ovalbuminhoz kötött antipeptid ( Ig) **Aktív = 0,1 mg/ ttg.kg GH + aktív immunizáció ovalbuminhoz kötött Ig peptidszekvencia

33 A vérszérumból izolált növekedési faktorok I. SALMON és DAUGHDAY, (1957) - Szulfatizációs faktor: serkenti az [ 35 S ] szulfát beépülését a porcszövetekbe - A későbbiekben (1972) szerzők más biológiai aktivitást is tulajdonítanak neki, így elnevezik Szomatomedinnek (SM) II. FROESCH és mtsai., (1978) - Egy olyan faktort izolál a vérszérumból mely inzulin-szerű aktivitással bír, mivel ezt inzulin elleni antitesttel nem tudja inaktiválni elnevezik: el nem nyomható inzulin-szerű aktivitásnak (NSILA) - Későbbi kutatásokban két peptidfaktor: IGF-1 és IGF-2 III. PIERSON és TEMIN, (1972) - Az in vitro sejtosztódás csak vérszérum jelenlétében mehet végbe normálisan; multiplication stimulating activity (MSA)

34 Az IGF tulajdonságai IGF-1 kb Da molekulasúly 70 AA-ból álló peptid a bovin és a humán szérumból azonos szerkezetben izolálták IGF-2 kb Da molekulasúly 67 AA-ból álló peptid a humán és a bovin 3 aminósavban eltér

35 A plazma IGF-I koncentrációinak alakulása növendékbárányokban különböző formájú bovin (methionil; M-bST és alanil; A-bST) és ovin (ost) 4 mg/ nap dózisú intravénás adagolását követően; McLAUGHLIN és mtsai., (1993). Plazma IGF (ng/ml) A kísérlet kezdete napokban 4 mg/nap O-bST 4 mg/nap A-bST kontroll

36 Az inzulinszerű növekedési faktor (IGF) endokrin, parakrin és autokrin aktivitásának vázlata. A vázolt folyamatokat a növekedési hormon (szomatotropin) szabályozza; McGUIRE és mtsai., (1992). Hipofízis MÁJ IGF IGF Célsejt Célsejt

37 Napi fehérje-degradáció Az IGF-I hatása a fehérje-degradációra patkányból származó miotubulus kultúrákban; HONG és FORSBERG, (1994) DMEM / 0,5 % BSA ng/ml IGF-1 - DMEM ( Dulbecco szerint módosított Eagle medium)= inkubációs anyag - BSA = Bovin szérumalbumin

38 TCA-val precipitálható DPM (ezer) Az inzulin és az IGF-I hatása a fehérjeszintézisre sertés embrionális eredetű miotubulus kultúrákban; HEMBREE és mtsai., (1991) TCA = triklórecetsav DMEM BSA BSA/IGF BSA/INS DPM = differenciálódott sertés miofibrillum DMEM (Dulbecco szerint módosított Eagle medium) = inkubációs anyag BSA = bovin szérumalbumin Kezelések

39 Az inzulinszerű növekedési faktorok élettani hatása; FLORINI (1987) Serkenti: - A sejtek aminosav felvételét - A fehérjeszintézist - A sejtek glükóz-felvételét - A DNS szintézist - Az RNS szintézist - A sejtproliferációt - A sejtosztódást Gátolja: A fehérjék lebomlását az izmokban

40 Az IGF-I mint genetikai marker a húsmarha nemesítésében Borjazási százalék növelése (REDDY és mtsai., (1996) - Fajta: Angus - Vizsgálat: - Eredmény: Következtetés: A vérplazma IGF-I cc. it mérték növendéküszőkben a választást követő 28., 42. és 56. napon. A nagyobb IGF-I cc.-val rendelkező vonal 7%-al jobb borjazási eredménnyel rendelkezett mint a kisebb vérplazma cc.-jú. A választást követő vér IGF-I cc. hasznos szelekciós marker lehet a borjazási százalék növelésére.

41 Ellenőrző kérdések A növekedési hormon (STH) milyen szabályozó folyamatokon keresztül serkenti a fiatal állatok növekedését? Az STH hogyan befolyásolja a vágottárú összetételét? Mit tud az inzulin-szerű növekedési faktorokról (IGF), milyen élettani szerepük van a növekedés szabályozásában?

42 KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET! Következő előadás címe: A hímivarú állatok szaporodásbiológiai folyamatai és azok szabályozása Előadás anyagát készítették: Dr. Husvéth Ferenc