KRÓNIKUS ELEKTROMOS STIMULÁCIÓ HATÁSA HÚSNYULAK HOSSZÚ HÁTIZMÁNAK ZSÍRSAVPROFILJÁRA SZABÓ A. 1, HUSVÉTH F. 2, SZENDRŐ ZS. 3, ROMVÁRI R. 1 1 Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Diagnosztikai és Onkoradiológiai Intézet, 7400, Kaposvár, Guba S. u. 40. 2 Veszprémi Egyetem, Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Állatélettani és Takarmányozástani Tanszék, Keszthely, 8361 Keszthely, Deák Ferenc u. 16. 3 Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, Kisállattenyésztési Tanszék, 7400, Kaposvár, Guba S. u. 40. E-mail: szabo.andras@sic.hu Abstract - Effetcs of chronic electrical stimulation on the fatty acid profile of meat type rabbits m. longissimus dorsi Pannon white rabbits (2x10, male) were treated with transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) for a trial period of 50 days, four weeks of age at the beginning. The m. longissimus dorsi was investigated by means of gas chromatography to follow the changes induced. Rabbits were fed an experimental diet complemented with 4% of sunflower oil. Statistically provable differences exist between the groups C16:0 (palmitic acid), C18:0 (stearic acid), C18:1 n9 (oleic acid), C18:2 n6 (linoleic acid), C20:1 n9 (gondoic acid), C20:5 n3 (eicosapentaenoic acid) and C22:6 n3 (docosahexaenoic acid). The electrical stimulation may have partly identical effects on the muscle composition, when investigated from the aspect of physical load. However, authors hypothesize also another changes in the muscle stucture, which need further examinations. Key words: rabbit, fatty acid profile, m.ld, transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) BEVEZETÉS A transcutan elektromos idegstimulációt (TENS) a humán és az állatorvosi gyakorlatban széles körben használják. A módszer azon a jelenségen alapul, hogy az elektromos áram igen hatékonyan képes izomkontrakciót kiváltani. Nemcsak a szívizom vonatkozásában (szívritmus szabályozás), hanem sima (FURGALA et al., 2001) és harántcsíkolt izmok esetében (DES LIONS et al., 1997) is történt számos alkalmazás. Mindazonáltal állatkísérletekben a nem invazív, transcutan kezelés ritkább, mint a műtéti úton beültetett elektródák használata. Bár az elektromos stimuláció hatásait számos területen kiaknázzák, az izomra gyakorolt effektusokat csak kevesen vizsgálták. A vágóhídi technológia részét képező elektromos kezelés következtében beálló változások tekintetében több forrás is rendelkezésre áll, melyek membránkárosodást (BIRKHOLD és SAMS, 1993) és egyéb szövettani változásokat említenek (SAMS, 1991). YANAR (2000) a sarcolemma sérüléseiről számolt be. Az említett források egyértelműen arra utalnak, hogy az ilyen típusú kezelés erős befolyást gyakorol az izomra, bár ezen eredmények leggyakrabban post 107
mortem kezelést követő helyzetre utalnak. Az élő állapotra való transzponálás így probléma, hiszen in vivo bizonyos mértékű adaptációval kell számolni. Jelen vizsgálat előzményét fizikai terheléses kísérletek adják, ennek megfelelően a TENS kezelés célja fokozott izommunka kiváltása volt. Az eredményeinket is ilyen aspektusból tárgyaljuk, a TENS okozta terhelést egyfajta tréningnek megfelelően elemezzük. A szerzők további itt nem tárgyalt eredményei rámutatnak, hogy az elektromos kezelés számos egyéb hatást fejt ki az izomra. Ez a kísérleti összefoglaló a TENS segítségével előidézett erős izommunka hatásait kívánja feltárni az izom zsírsav összetételére. ANYAG ÉS MÓDSZER Kísérletünkben 2x10 hímivarú Pannon fehér nyulat kezeltünk, 4 hetes életkortól 50 napon át, a Kaposvári Egyetem nyúltelepén. Az állatokat kettesével, 500x800 mm-es ponthegesztett ketrecekben helyeztük el, ivóvíz (szelepes itatóból) és a kísérleti takarmány ad libitum állt rendelkezésre. A testtömeget és a takarmányfogyasztást heti gyakorisággal mértük. A kísérleti takarmány zsírsavanalízisének eredményét az 1. táblázat tartalmazza. 1.táblázat. A kísérleti takarmány zsírsav összetétele Table 1. Fatty acid composition of the experimantal diet Zsírsav Részarány (%) C14:0 0.85 C16:0 14.03 C18:0 4.22 C18:1 n9 21.03 C18:2 n6 48.39 C18:3 n6 0.00 C18:3 n3 5.18 C20:1 n9 0.21 C20:4 n6 1.23 C20:5 n3 0.38 C22:4 n6 0.29 C22:5 n3 0.32 A nyulakat 4 hetes korban két csoportra osztottuk. Az egyik kontroll volt, míg a másik 50 napig, naponta kétszer TENS kezelést kapott. Az öntapadó elektródákat a m. longissimus dorsi (m.ld.) két pontján rögzítettük, e területeken (2x2 cm) a szőrt rövidre nyírtuk és alkalmanként kontakt géllel átnedvesítettük. A - pólust a cranialisan, a + pólust pedig caudalisan helyeztük el (1. ábra). A készülék beállításai a következők voltak: 1 csatorna (2 elektróda/nyúl), 30Hz, 20µs impulzushossz, 10 ma, 2x20 perc kezelés/nap, mely humán kezelésekben kuratív dózisnak felel meg. 108
1.ábra. Nyulak TENS kezelése Figure 1. TENS treatment of rabbits A kezelést követően a nyulakat elvéreztettük, majd a m. longissimus dorsi-ból 6-8g mintát vettünk egyedenként, melyeket fagyasztva tároltunk a zsírsav analízisig. A homogenizációt követő lipid extrakciót FOLCH et al. (1957) módszere szerint végeztük, majd a zsírsavakat metanol, benzol és kénsav (75:25:4) keveréket használva metilésztereztük. A gázkromatográfiás analízist Carlo Erba HRGC 5300 típusú gépen végeztük Supelco Omegawax 320 típusú kolonnával és lángionizációs detektorral. Az egyes zsírsavak azonosítása kvalitatív standardok segítségével (PUFA2, Supelco), a csúcsterületek értékelése pedig Shimadzu C-RGA integrátorral történt. Az egyes zsírsavak arányát az összes zsírsav tömegszázalékában adtuk meg. A statisztikai értékelést SPSS 10 (1999) szoftverre alapoztuk. Az alkalmazott kezelések megfeleltek az állatkísérleteket szabályozó törvényi feltételeknek. EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK Mindkét kísérleti csoportban mértük a testtömeggyarapodást és a takarmányfogyasztást. E tekintetben a két csoport között nem volt igazolható különbség. A gázkromatográfiás vizsgálatok eredménye a kezelt és a kontroll csoport között jelentős különbséget mutat a zsírsavprofilban. A két csoport m.ld. zsírsavprofilját a 2. táblázat mutatja. 109
2.táblázat A kezelt és a kontroll csoport m.ld. zsírsavprofilja Table 2. Fatty acid profil of the treated and control rabbits m.ld. TENS CONTROL Mean SD Mean SD C14:0 1,63 0,24 1,72 0,32 C16:0 18,90 0,61 21,48 1,60 C16:1(n-7) 4,90 0,33 4,51 0,38 C18:0 5,64 0,12 5,96 0,14 C18:1(n-9) 20,84 0,30 22,38 1,54 C18:2(n-6) 29,56 1,05 25,62 0,83 C18:3(n-3) 3,45 0,21 2,94 0,29 C20:1(n-9) 0,20 0,012 0,12 0,021 C20:4(n-6) 3,98 0,02 4,24 0,43 C20:5(n-3) 0,20 0,009 0,27 0,019 C22:4(n-6) 0,95 0,066 0,97 0,11 C22:6(n-3) 0,17 0,023 0,19 0,013 C22:5(n-3) 0,79 0,14 0,92 0,094 C22:6(n-3) 0,17 0,023 0,19 0,013 C22:5(n-3) 0,79 0,14 0,92 0,094 Korábbi tapasztalatainkkal azonos módon a TENS kezelés is ellentétes irányú változást idézett elő a palmitát (C16:0) és palmitoleát (C16:1 n7) esetében. A palmitinsav arányának csökkenését ANDERSSON et al. (2000) is megfigyelték, humán sportélettani vizsgálatokban. Eredményeikben e zsírsav az izom foszfolipid frakciójában mutatott jelentősebb aránycsökkenést. MCCLELLAND et al. (1995) vizsgálatai is a palmitát fokozott anyagcseréjére utalnak fizikai terhelés alatt, a plazma szabad zsírsavai közül ennek koncentrációja a terhelés hatására igen érzékenyen változik. Mindkét irodalmi forrás, és saját eredményeink is arra utalnak, hogy aerob terhelés mellett a palmitát anyagcseréje felgyorsul, e zsírsav fokozottan vesz részt a β-oxidációban. Fenti megállapításainkat kiegészíti a palmitoleát (C16:1 n7) arányának emelkedése az izomban, bár a két csoport között itt nem volt statisztikailag igazolható különbség. A két zsírsav ellentétes arányváltozása feltehetően azok szoros biokémiai kapcsolatából fakad. A sztearinsav (C18:0) arányában beállt csökkenés sajtát korábbi eredményeinkkel egyező tendencia. A sztearát a palmitát mellett a második legjelentősebb zsírsav az oxidatív energianyerésben. MCCLELLAND et al. (1995) a fizikai terhelés során a plazma szabad zsírsavai közül a sztearátot detektálta a legnagyobb koncentrációban. Bár a plazmában való jelenlét arra utal, hogy a zsírsav adiposában deponált triglicerid (TG) eredetű, HELGE et al. (1999) rámutattak, hogy az izom foszfolipid (PL) frakciójának sztearát tartalma is módosul terhelést követően, patkányban. Saját vizsgálatunkban nem kezeltük külön az izom TG és PL frakciókat, de feltételezzük, hogy mindkét frakció érintett. Az olajsav (C18:1 n9) prekurzora a sztearát, melyből az a 9 deszaturáz segítségével képződik. Emiatt a prekurzor és a termék arányainak ellentétes irányú változása 110
mindenképp indokolt lenne, melyet korábbi kísérleteinkben gyakran tapasztaltunk. Jelen eredményekben az oleát aránya is szignifikánsan csökkent. Bár nehéz ezen jelenségre magyarázatot találni, feltételezzük, hogy a változások nem egy frakción belül történtek, így a teljes változás értelmezhetősége nehezebb. A linolsav (C18:2 n6) aránya szignifikánsan megnőtt. ANDERSSON et al. (1998) eredményeiben ezzel ellentétes változást írt le, míg HELGE et al. (1999) azonos tendenciáról számolt be a PL frakcióban, emberben. Korábbi, terheléses vizsgálatainkban nem tapasztaltunk hasonlóan intenzív változást. Amennyiben a linolsav és az arachidonsav (C20:4 n6) arányt tekintettük, gyakran szignifikáns különbség volt bizonyítható a csoportok között. Az elektromos terhelés nagy valószínűséggel igen intenzív izommunkának felel meg, mely ezen zsírsav arányát is képes volt módosítani. A linolénsav részarányában enyhe növekedést tapasztaltunk, az azonban nem volt statisztikailag igazolható. A C20:1 n9 aránya szignifikánsan megemelkedett. Várakozásainknak megfelelően az arachidonsav aránya csökkent, míg a prekurzor linolsavé emelkedett. Ezen változást nemcsak arra vezetjük vissza, hogy a prekurzortermék arány megváltozott, hanem bizonyos mértékű membrán sérülést is feltételezünk. Miután a PL frakció igen nagy arányban tartalmaz arachidonátot, a membrán károsodásnak pedig gyakori jele az arachidonát aránycsökkenés, jelen változás véleményünk szerint főleg a membránt érinti. A fent említett zsírsavak mellett a C22:6 n3 esetében mértünk szignifikáns csökkenést. Ennek megfelelő változásról ANDERSSON et al. (2000) számolt be humán kísérletben, az izom foszfolipid frakciójában. E zsírsav arányának alakulása minden bizonnyal kapcsolatban áll a linolénsav tekintetében leírtakkal, a linolénsav ugyanis itt prekurzornak tekinthető. Összefoglalva megállapítható, hogy a TENS kezelés analógnak tekinthető a hagyományos fizikai terheléssel, amennyiben a zsírsav összetételre gyakorolt hatásait vizsgáljuk. Ilyen megközelítésben az elektromos stimuláció nagyszámú izomkontrakciónak feletethető meg. A zsírsavprofilban a hosszú láncú, valamint a többszörösen telítetlen zsírsavak arányváltozása figyelhető meg. A szerzők további vizsgálatokat tartanak szükségesnek, főleg a membrán és a triglicerid frakció szelektív zsírsav összetétel elemzése szempontjából. IRODALOMJEGYZÉK ANDERSSON, A., SJODIN, A., OLSSON, R., VESSBY, B. (1998): Effects of physical exercise on phospholipid fatty acid composition in skeletal muscle. Am. J. Physiol. 274:432-438. ANDERSSON, A., SJODIN, A., HEDMAN, A., OLSSON, R., VESSBY, B. (2000): Fatty acid profile of skeletal muscle phospholipids in trained and untrained young men. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 279:744-51. BIRKHOLD, S.G., SAMS, A.R. (1993): Fragmentation, tenderness, and post-mortem metabolism of early-harvested broiler breast fillets from carcasses treated with electrical stimulation and muscle tensioning. Poultry Sci. 72(3):577-582. DES LIONS A.J., MICHAUX, J,M, DENOIX, J.M. (1997): Muscular electrostimulation in the horse: effects on morphometric and blood parameters. Pratique Vet. Equine. 29(3):173-178. FOLCH, J. M., LEEAS, M., SLOANE-STANLEY, G. H. (1957): A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. J. Biol. Chem. 226:495-509. 111
FURGALA, A., THOR, P.J., KOLASINSKA-KLOCH, W., KRYGOWSKA-WAJS, A., KOPP, B., LASKIEWICZ, J. (2001): The effect of transcutaneous nerve stimulation (TENS) on gastric electrical activity. J. Physiol. Pharmacol. 52:603-610. HELGE, J.W., AYRE, K.J., HULBERT, A.J., KIENS, B., STORLIEN, L.H. (1999): Regular exercise modulates muscle membrane phospholipid profile in rats. J. Nutr. 129:1636-1642. MCCLELLAND, G., ZWINGELSTEIN, G., TAYLOR, C.R., WEBER, J.M. (1995): Effect of exercise on the plasma nonesterified fatty acid composition of dogs and goats: species with different aerobic capacities and diets. Lipids 30:147-153. SAMS, A.R., BIRKHOLD, S.G., MILLIS, K.A. (1991): Fragmentation and tenderness in breast muscle from broiler carcasses treated with electrical stimulation and high-temperature conditioning. Poultry Sci. 70(6):1430-1433. YANAR, M. (2000): The effects of electrical stimulation on selected biochemical and histological characteristics of different mutton carcasses. Nahrung, 44(2)118-121. 112