Informácie

Prečo nie sú cicavce schopné produkovať esenciálne mastné kyseliny?

Prečo nie sú cicavce schopné produkovať esenciálne mastné kyseliny?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Prečo ich musíme prijímať z našej stravy a ak ich nebudeme prijímať v strave, budeme čeliť chorobám? Prečo potom nemáme enzýmy, ktoré sú potrebné na syntézu EFA?


No, esenciálne mastné kyseliny, ktoré ľudí neprodukovať, nie sú tie isté, ktoré nedokážu vyprodukovať iné druhy. Napríklad, zatiaľ čo mačky produkujú svoj vlastný vitamín C, a preto sa u nich nikdy nevyvinie skorbut, nedokážu si produkovať vlastný taurín a ochorejú, ak ho nekonzumujú dostatok.

Ak chcete odpovedať na otázku, prečo druh môže stratiť schopnosť produkovať esenciálnu aminokyselinu, musíte zvážiť, čo tento druh väčšinu času jedí. Ak je jeho strava aj tak bohatá na aminokyseliny, jedinci, ktorí stratia schopnosť ich syntetizovať, buď nepociťujú žiadne náklady, alebo - čo je pravdepodobnejšie - dokonca prospech neplytvaním zdrojmi syntetizujúcimi zlúčeniny, ktoré môžu byť už v potrave hojne zastúpené a ak sa nepoužívajú, musia sa vylúčiť.

Ukazuje sa, že táto strata schopnosti syntetizovať svoje vlastné mastné kyseliny je obzvlášť častým dôsledkom vyvíjajúceho sa parazitického životného štýlu, čo dáva zmysel: ak len kradnete cudzie kyseliny, prečo sa obťažovať výrobou vlastných? Dokonca aj mimo parazitov existuje zaujímavá diskusia o tom, prečo sa deväť aminokyselín nevyhnutných pre všetky živočíchy mohlo vyvinúť z článku o genomike, kde sa diskutuje o tom, ktoré aminokyseliny naozaj robiť ktoré si musíte vyrobiť sami a ktorých konzumácia vám prejde v závislosti od životného štýlu a stravovacích návykov vášho druhu.


Omega-3 mastná kyselina

Omega-3 mastné kyseliny, tiež nazývaný Omega-3 oleje, ω−3 mastné kyseliny alebo n-3 mastné kyseliny, [1] sú polynenasýtené mastné kyseliny (PUFA) charakterizované prítomnosťou dvojitej väzby, ktorá je vo svojej chemickej štruktúre vzdialená tri atómy od koncovej metylovej skupiny. [2] V prírode sú široko rozšírené, sú dôležitými zložkami metabolizmu živočíšnych lipidov a hrajú dôležitú úlohu v ľudskej strave a vo fyziológii človeka. [3] [4] Tri typy omega-3 mastných kyselín, ktoré sa podieľajú na ľudskej fyziológii, sú kyselina α-linolénová (ALA), ktorá sa nachádza v rastlinných olejoch, a kyselina eikosapentaénová (EPA) a kyselina dokosahexaénová (DHA), ktoré sa bežne vyskytujú v morské oleje. [3] Morské riasy a fytoplanktón sú primárnymi zdrojmi omega-3 mastných kyselín (ktoré sa hromadia aj v rybách). Bežné zdroje rastlinných olejov obsahujúcich ALA zahŕňajú vlašské orechy, jedlé semená, olej zo semien šalvie, olej z rias, ľanový olej, olej Sacha Inchi, Echium olej a konopný olej, zatiaľ čo zdroje živočíšnych omega-3 mastných kyselín EPA a DHA zahŕňajú ryby, rybie oleje, slepačie vajcia, kalamáre a krillový olej.

Cicavce nie sú schopné syntetizovať esenciálnu omega-3 mastnú kyselinu ALA a môžu ju získať iba prostredníctvom stravy. Môžu však použiť ALA, ak je k dispozícii, na vytvorenie EPA a DHA vytvorením ďalších dvojitých väzieb pozdĺž uhlíkového reťazca (desaturácia) a jeho predĺžením (predĺženie). Totiž ALA (18 uhlíkov a 3 dvojité väzby) sa používa na výrobu EPA (20 uhlíkov a 5 dvojitých väzieb), z ktorej sa potom vyrába DHA (22 uhlíkov a 6 dvojitých väzieb). [1] [2] Schopnosť vytvárať omega-3 mastné kyseliny s dlhším reťazcom z ALA môže byť starnutím narušená. [5] V potravinách vystavených vzduchu sú nenasýtené mastné kyseliny náchylné na oxidáciu a žltnutie. [2] [6]

Zdá sa, že suplementácia omega-3 mastnými kyselinami neovplyvňuje riziko rakoviny alebo srdcových chorôb. [7] Štúdie doplnkov rybieho oleja navyše nedokázali podporiť tvrdenia o prevencii srdcových infarktov alebo mŕtvice alebo akýchkoľvek následkov vaskulárnych ochorení. [8] [9]


Požiadavky na potraviny

Aké sú základné požiadavky na výživu zvierat? Krmivo pre zvieratá by malo byť dobre vyvážené a malo by poskytovať živiny potrebné pre telesné funkcie a minerály a vitamíny potrebné na udržanie štruktúry a regulácie potrebné pre dobré zdravie a reprodukčnú schopnosť. Tieto požiadavky na človeka sú graficky znázornené na obrázku

Pre ľudí vyvážená strava zahŕňa ovocie, zeleninu, obilniny a bielkoviny. (kredit: USDA)


Mozgové lipidy a starnutie

12.6.1 Desaturázy a vzťah medzi omega-3 mastnými kyselinami a antioxidantmi

ALA je v pečeni desaturovaná a predlžovaná. Hoci starnutie je sprevádzané postupným znižovaním funkcie buniek, zdá sa, že pečeň si zachováva svoju funkciu relatívne dobre, pokiaľ nie je postihnutá nejakou chorobou ( Anantharaju a kol., 2002). Jeho aktivita však zďaleka nestačí na to, aby poskytla dostatok DHA iným orgánom, vrátane mozgu. DHA teda musí byť dodávaná stravou a postupujúci vek môže viesť k zmenám v trávení tukov. Nie je jasné, či vekom podmienené zníženie zjavného trávenia tukov je všeobecným javom ovplyvňujúcim všetky tuky (Peachey a kol., 1999), alebo ak zahŕňa konkrétne mastné kyseliny.

Aktivity desatoráz, najmä delta-6-desaturázy (prvý enzým pri syntéze nenasýtenejších mastných kyselín s dlhým reťazcom (pôsobí na ALA a LA), je ešte potrebné vyhodnotiť, ale bezprostredne po ňom sú oveľa menej aktívne. narodení a v podstate nulové v mozgu zvierat. Ich aktivity v pečeni sa s vekom výrazne znižujú (Hrelia a kol., 1989 Bourre a Piciotti, 1992). Výsledkom je, že DHA pochádza buď z hepatálnej transformácie ALA z potravy, alebo priamo zo stravy. Kapacity astrocytov by sa však nemali zanedbávať (Williard a kol., 2001). Málo DHA sa syntetizuje na hematoencefalickej bariére, ale časť sa môže produkovať v choroidálnom plexe, pretože má vysokú delta-6-desaturázovú aktivitu (Bourre a kol., 1997a).

Dôvodom na očakávanie prínosu ALA v strave je to, že je metabolickým prekurzorom EPA a DHA. Rozsah jeho konverzie je však v skutočnosti kontroverzný, dokonca aj medzi vyšetrovateľmi, ktorí používajú podobné technológie sledovania. Emken a kol. (1994) uvádza, že až 15 % ALA sa premieňa na EPA+DHA, zatiaľ čo Pawlosky a kol. (2001) zistili, že len 0,2 % bolo prevedených. Miera konverzie sa môže líšiť aj podľa pohlavia, veku a patofyziologických podmienok (Williams a Burdge, 2006 Goyens a kol., 2006). Aktivita delta-6 desaturázy je znížená u starých potkanov kŕmených stravou obsahujúcou ALA, ale nie je znížená u potkanov kŕmených stravou s deficitom ALA (Dinh a kol., 1993). Aktivita delta-desaturázy sa nemení len s vekom, ovplyvňuje ju aj obsah polynenasýtených mastných kyselín v strave a rovnováha omega-6/omega-3. Potkany R, ktorým bola podaná diéta s nedostatkom ALA a potom kŕmené normálnou dostatočnou stravou, sa zotavili len čiastočne (Dinh a kol., 1995 ).

Preto sa DHA tiež považuje za základnú živinu (Muskiet a kol., 2004). To je v súlade so skutočnosťou, že omega-3 (a omega-6) mastné kyseliny sú nevyhnutné pre mozog, ako sa pôvodne ukázalo v štúdiách na mozgových bunkách plodu. Tieto bunky sa množia a vychytávajú a uvoľňujú neurotransmitery iba vtedy, ak je v médiu ARA alebo DHA, a nie ak médium obsahuje iba LA alebo ALA (Bourre a kol., 1983 Tixier-Vidal a kol., 1986). Vegetariáni potrebujú oveľa viac ALA ako bežná populácia kvôli ich obmedzenému príjmu DHA v potrave. ALA sa premieňa na DHA relatívne slabo a existuje aktívna konkurencia o enzým zapojený do omega-6 mastných kyselín (Davis a Kris-Etherton, 2003). Je jednoznačne potrebná ďalšia práca, aby sa určilo, koľko ALA sa premení na EPA a DHA (ak nejaké existujú), najmä v mozgoch starších ľudí.


Degradácia mastných kyselín mitochondriami v nervových bunkách v porovnaní s inými tkanivami

Okrem určitých neurónov hypotalamu prebieha oxidácia mastných kyselín prevažne v astrocytoch. 21, 22, 23, 39, 40 Po absorpcii bunkami sa NEFA enzymaticky aktivujú na deriváty acyl-CoA. V aktivovanej forme môžu byť mastné kyseliny buď esterifikované na membránové lipidy, alebo mitochondriálne degradované β-oxidácia na poskytnutie bunkovej energie (obrázok 1). V oboch homogenátoch nervových buniek a mitochondriách získaných z mozgového tkaniva hlodavcov sa prejavuje slabá oxidačná degradácia mastných kyselín s dlhým reťazcom (C12 do C18) bola zistená. V týchto štúdiách sú akékoľvek obmedzenia zo strany BBB vylúčené. Miera oslobodenia 14 CO2 z 14C-značených mastných kyselín alebo spotreba kyslíka meraná s izolovanými bunkami alebo mozgovými mitochondriami odhalila slabú oxidáciu mastných kyselín. 41 Pre ilustráciu, pri použití palmitoyl-karnitínu ako substrátu sa spotreba kyslíka izolovanými mitochondriami potkanieho mozgu počas fosforylácie ADP odhadla na 20 nanoatómov kyslíka za minútu na miligram proteínu pri 25ଌ, čo je osemkrát menej ako v srdci. mitochondriách za porovnateľných podmienok. 41 Na rozdiel od mastných kyselín s dlhým reťazcom sa kyselina oktánová so stredne dlhým reťazcom v mozgu rýchlo oxiduje. 15 Oxidácia cerebrálneho oktanoátu sa však javí ako špeciálny prípad z dvoch dôvodov: Po prvé, oxidácia oktanoátu väčšinou prebieha v astrocytoch a na rozdiel od mastných kyselín s dlhým reťazcom nie je jeho oxidácia mitochondriami pod kontrolou acylkarnitínu/ karnitínový antiporter.

Veľký počet štúdií preukázal, že mitochondrie mozgu majú vysokú spotrebu kyslíka s pyruvátom alebo glutamátom ako donormi vodíka v porovnaní s mitochondriami srdca a kostrového svalstva. Preto bolo prekvapivé pozorovanie, že mitochondrie mozgu nepoužívajú ako zdroj vodíka mastné kyseliny s dlhým reťazcom, na rozdiel od mitochondrií zo srdcového svalu alebo obličiek, dvoch tkanív, ktoré vykazujú vysoký obrat ATP.

Nízka úroveň oxidácie mastných kyselín s dlhým reťazcom izolovanými mozgovými mitochondriami sa pripisuje (i) nízkej rýchlosti translokácie esterov mastných kyselín s dlhým reťazcom-CoA cez vnútornú mitochondriálnu membránu a (ii) nízkej enzymatickej kapacite β- oxidačná dráha. Prvý návrh podporuje objav, že mozgovo špecifický izoenzým karnitín palmitoyltransferázy 1 má nízku aktivitu. 42 Okrem toho enzymatická kapacita β-oxidácia v mozgových mitochondriách je pozoruhodne nižšia ako v mitochondriách z iných vysokoenergetických tkanív. 41 Najmä aktivita tiolázy 3-ketoacyl-koenzýmu A, terminálneho enzýmu štyroch krokov β-oxidačná dráha, je veľmi nízka. Aktivita tohto enzýmu v mozgu má len 0,7% aktivity v mitochondriách srdca potkana. Ostatné enzýmy z β-oxidačná dráha, ako je acyl-CoA dehydrogenáza alebo enoyl-CoA-dehydrogenáza, má �% a 19% dráhu srdcových mitochondrií. 41

Na rozdiel od nízkej aktivity mitochondriálnej 3-ketoacyl-koenzým A tiolázy, neuróny majú obzvlášť vysokú aktivitu cytoplazmatickej acyl-CoA tioesterázy 7 s dlhým reťazcom. 43 Acyl-CoA tioesteráza 7 sa považuje za regulačný bod v metabolizmus mastných kyselín na udržanie nízkej koncentrácie acyl-CoA v neurónoch, čo je prospešné z dôvodu nízkej kapacity ukladania lipidov a nízkej β- oxidácia mastných kyselín. Bolo navrhnuté, že acyl-CoA tioesteráza 7 zaručuje homeostázu mastných kyselín v neurónoch, najmä pri zmenách metabolizmu mastných kyselín v neurónoch vyvolaných hladovaním. Nakoniec sa navrhlo, že acyl-CoA tioesteráza má ochrannú funkciu proti škodlivým účinkom spôsobeným nadbytkom mastných kyselín.

Stručne povedané, pomalá rýchlosť βZdá sa, že oxidácia mastných kyselín je jedinečnou vlastnosťou mozgového tkaniva, najmä mitochondrií neurónov. Pre porovnanie, v tkanive srdca a obličiek je 60% až 80% energetickej potreby zabezpečených oxidáciou mastných kyselín.


VÝSLEDKY

Generovanie myší fasn KO špecifických pre mliečnu žľazu.

Myši so špecifickými bunkami prsného epitelu Fasn KO boli vyvinuté krížením myší homozygotných pre floxované Fasn alely (5) s transgénnymi myšami nesúcimi Cre rekombinázový transgén kontrolovaný WAP promótorom (Jackson Laboratory). Knokaut z Fasn v tomto modeli sa vyskytuje iba v prsných epiteliálnych bunkách, nie v prsnom tukovom tkanive a iba počas tehotenstva a laktácie. Ak chcete zistiť, či viacpočetné tehotenstvo zvýšilo účinok Fasn KO, samice myší boli podrobené jednému, dvom alebo trom tehotenstvám. V deň laktácie L15 prvého tehotenstva (L15P1) sa počas laktácie pozorovalo farbenie FASN vo veľkom počte epitelových buniek, čo naznačuje neúplný knockout. Farbenie však do značnej miery chýbalo pri L17 druhej gravidity (L17P2) a ďalej sa znížilo pri L16 tretej gravidity (L16P3). Na rozdiel od toho sa veľmi silné farbenie FASN pozorovalo u myší WT počas všetkých troch tehotenstiev. Panenské myši tiež vykazovali pozitívne farbenie FASN (obr. 1A).

Obr.Delécia génu syntázy mastných kyselín špecifická pre epitelové bunky (Fasn) v mliečnej žľaze. Pravé inguinálne prsné žľazy boli odobraté, narezané a zafarbené pomocou IHC na FASN. A: FASN knockout (KO) matky vykazovali len čiastočnú deléciu FASN po prvom tehotenstve a ďalšiu deléciu na konci laktácie v druhom a treťom tehotenstve. Vekovo zodpovedajúce panenské žľazy vykazovali veľmi silné farbenie FASN v adipocytoch a pozitívne farbenie v epiteli. Matky divokého typu (WT) vykazovali silne pozitívne farbenie počas všetkých troch tehotenstiev. B: delécia FASN bola heterogénna a vyskytovala sa postupne v priebehu laktácie. FASN-pozitívne epitelové bunky boli prítomné v deň laktácie L2 a L10 tretieho tehotenstva. Do L16 boli takmer všetky epitelové bunky negatívne na FASN a iba adipocyty vykazovali pozitívne farbenie. Všetky obrázky sú zobrazené v rozlíšení × 20. LXPZ, laktačný deň X gravidity Z. Panenské žľazy sú podľa veku.

Napriek evidentne postupnému odstraňovaniu Fasn v priebehu viacpočetných tehotenstiev sa v priebehu obdobia laktácie pozorovala aj časovo závislá delécia. Na L2 tehotenstva 3 (L2P3) sa približne polovica epitelových buniek zafarbila silne pozitívne na FASN. Tento počet sa znížil na menej ako 25 % pomocou L10P3 a FASN takmer úplne chýbal vo všetkých epitelových bunkách pomocou L16P3 (obr. 1B).

Fasn KO v laktujúcej mliečnej žľaze znižuje rast a prežitie mláďat.

Pretože FASN je zodpovedný za produkciu mastných kyselín s krátkym a stredne dlhým reťazcom v mlieku (30) a mastné kyseliny sú dôležitými nutričnými zložkami mlieka pre rastúce mláďatá matky, snažili sme sa zistiť, ako FASN KO ovplyvňuje rast mláďat kojených matkami KO. pre každé tehotenstvo. Neboli pozorované žiadne významné rozdiely v priemernej veľkosti vrhu alebo veku matky pri pôrode medzi matkami WT a KO pre všetky tri tehotenstvá (tabuľka 1). V prvej gravidite všetky mláďatá vykazovali podobnú rýchlosť rastu bez ohľadu na genotyp matky (obr. 2A). Je zaujímavé, že hoci rastové krivky boli podobné, pozorovali sme výrazne vyššiu mieru úmrtnosti pred odstavením u mláďat od KO matiek ako u mláďat ošetrovaných matkami WT. Zatiaľ čo 75 % mláďat matiek WT sa dožilo veku odstavu (L25), iba 61 % mláďat matiek KO sa dožilo veku odstavu počas prvej gravidity (P = 0,01 ObrB). V druhej gravidite došlo k výraznému zníženiu rýchlosti rastu mláďat od KO matiek v porovnaní s mláďatami od matiek WT (obr. 2C). Žiadne mláďatá od matiek KO neprežili po L19, zatiaľ čo 75 % mláďat matiek WT sa dožilo veku odstavenia (P < 0,0001 Obr. 2D). V tretej gravidite vykazovali mláďatá KO matiek podobný trend v raste mláďat v porovnaní s druhou graviditou (obr. 2E). Taktiež žiadne mláďatá z tretej gravidity matiek KO neprežili po L9, zatiaľ čo všetky mláďatá matiek WT sa dožili veku odstavenia (P < 0,0001 Obr. 2F). Celkovo rast a trendy prežitia mláďat matiek KO v priebehu troch tehotenstiev korelujú s progresívnou deléciou FASN.

Tabuľka 1. Štatistika vrhu pre krivky rastu a prežívania

Hodnoty predstavujú priemer ± SE. WT, divoký typ KO, Fasn (syntáza mastných kyselín) knockout.

Obr.Delécia FASN bráni rastu a prežitiu dojčiacich mláďat. Priemerná hmotnosť mláďat a ich prežitie sa monitorovali od L2 do L25 po prvom (A), druhý (B) a tretí (C) tehotenstva. Chybové úsečky predstavujú SE. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001. P hodnoty pre krivky prežitia sú uvedené na paneli.

Už skôr bolo hlásené, že homozygotná aj heterozygotná KO FASN vedie k vývojovým komplikáciám (7). Na ďalšiu demonštráciu špecifickosti fenotypu FASN KO boli mláďatá z druhého tehotenstva matiek KO genotypizované, aby sa určilo, či rastové komplikácie mohli byť spôsobené neočakávanou expresiou rekombinázy WAP-Cre a predčasným KO FASN. Ako sa očakávalo, mláďatá preukázali 50% mendelovskú dedičnosť Cre rekombinázového transgénu (údaje nie sú uvedené), čo poskytuje dôkaz, že predčasná smrť mláďat KO nebola výsledkom chybnej expresie WAP-Cre u mláďat.

Delécia FASN indukuje predčasnú involúciu a bunkovú smrť.

Vrhy KO matiek typicky zahynuli všetky spolu v časovom rámci 2–3 dní (obr. 3) a mliečne žľazy KO matiek boli okamžite odobraté po smrti všetkých ich mláďat. Odobrali sme mliečne žľazy od dojčiacich, vekovo zodpovedajúcich matiek WT z rovnakého tehotenstva a v rovnaký deň laktácie ako u KO matiek, aby sme analyzovali všetky zmeny, ktoré sa vyskytli v KO mliečnych žľazách počas obdobia laktácie. Aj keď sa rozdiel v tehotenstve 1 javil ako menej dramatický, analýza celoplošných mliečnych žliaz ukázala konzistentný a výrazný rozdiel v hustote žliaz u matiek KO v porovnaní s matkami WT pre všetky tri tehotenstvá. Všetky panenské myši rovnakého veku vykazovali normálne stromovité vetvenie (obr. 4A). Bližšie vyšetrenie s farbením H&E ďalej preukázalo výrazný rozdiel v alveolárnej hustote medzi KO a WT mliečnymi žľazami. Adekvátna tvorba aktívne secernujúcich alveol bola evidentná u KO myší na L15P1. Avšak v porovnaní s myšami WT mali KO myši menej alveolov a vykazovali väčší podiel adipocytov.

Obr.Smrť pred odstavením nastáva ako celý vrh. Prežitie mláďat sa monitorovalo pre každý vrh po druhom (A) a tretí (B) tehotenstvá KO mamičiek. Každý riadok predstavuje prežitie mláďat v jednom vrhu od KO matky. Vrhy zvyčajne zahynuli v priebehu 2 až 3 dní.


Obr.KO prsné žľazy sú v alveolárnych štruktúrach riedke. A: ľavé inguinálne prsné žľazy boli odobraté a celé namontované v uvedený deň laktácie každej gravidity. B: pravé inguinálne prsné žľazy boli odobraté a zafarbené H&E v uvedený deň laktácie každého tehotenstva. Panenské žľazy sú vekovo prispôsobené.

Na rozdiel od prvého tehotenstva sa zdalo, že mliečne žľazy z KO myší v druhom a treťom tehotenstve prechádzajú involúciou v deň L16–17, zatiaľ čo vekovo zodpovedajúce myši WT rovnakého dňa laktácie a tehotenstva vykazovali veľké a aktívne vylučujúce alveoly ( ObrB).

Aby sme overili, že KO žľazy zaznamenali skorú involúciu, porovnali sme prsné žľazy WT a KO v rôznych časových bodoch počas každého obdobia laktácie a vykonali sme test TUNEL na analýzu bunkovej smrti. Ako sa očakávalo, žľazy z myší WT aj KO zaznamenali involúciu L25P1. KO žľazy, v súlade s tým, že majú menej alveol v L15, tiež vykazovali menej epitelových buniek v L25 v porovnaní s myšami WT (obr. 5A). V druhom tehotenstve sa u WT žliaz vyvinuli zrelé alveoly a hojne sa vylučovali v L12 a L17, zatiaľ čo KO žľazy vykazovali znížený počet alveol v L12 a vykazovali histologické známky involúcie v L17 (obr. 5B). V treťom tehotenstve sme analyzovali žľazy na L2, L10, L16 a L19, aby sme získali komplexnejšie pochopenie histologickej progresie počas laktačnej fázy u KO myší. Na L2 vykazovali myši WT aj KO porovnateľný vývoj aktívne secernujúcich alveol. Avšak pri L10 bol zjavný nesúlad v počte a veľkosti alveol a pri L16 a L19 žľazy jasne prechádzali involúciou (obr. 5C), pretože sa zdali veľmi podobné žľazám L25P1. Farbenie TUNEL neukázalo žiadny rozdiel v bunkovej smrti na L15P1 (obr. 5D), ani L2 a L10 tretieho tehotenstva (obr. 5F). Avšak v súlade s ich výraznými histologickými zmenami došlo k štatisticky významnému zvýšeniu TUNEL-pozitívnych buniek na L17P2 a L6P3, čo potvrdzuje bunkovú smrť a involúciu v týchto časových bodoch (obr. D–G). Pozitívna a negatívna kontrola TUNEL s použitím štiepenia DNázou I a bez enzýmu rTdT potvrdili výsledky farbenia TUNEL (obr. 5H).

Obr.Delécia FASN indukuje skorú involúciu a bunkovú smrť. Pravé inguinálne prsné žľazy boli odobraté, narezané a zafarbené na histológiu pomocou H&E (A–C) alebo na bunkovú smrť prostredníctvom testu TUNEL (D–F). Červené šípky ukazujú na TUNEL-pozitívne bunky. G: Farby TUNEL boli kvantifikované spočítaním počtu TUNEL-pozitívnych buniek na mm2 tkaniva. H: štiepenie DNázou I sa použilo ako pozitívna kontrola TUNEL a na negatívnu kontrolu sa nepoužil žiadny enzým rTdT. Chybové úsečky predstavujú SE. ***P < 0,001.

FASN KO bráni dozrievaniu mliečnej žľazy, ale nie sekrečnej aktivácii počas laktácie.

Ako sme už uviedli, delécia FASN sa postupne zvyšovala v priebehu laktácie a viacpočetných tehotenstiev. Preto sme sa pýtali, či sa KO žľazy striktne zapájali skoro, ako dôsledok zvýšenej delécie FASN, alebo či mali aj vývojové deficity počas laktácie. Žľazy zažívajúce involúciu, či už WT alebo KO, mali oveľa menšiu veľkosť lúmenu ako aktívne laktujúce žľazy. Avšak analýza meraní lúmenu v skorších časových bodoch počas laktácie preukázala štatisticky významný rozdiel (P < 0,001) medzi žľazami WT a KO v dňoch L12 a L10, ale nie v dňoch L2 (obr. 6A). Je zaujímavé, že porovnanie FASN-pozitívnych a FASN-negatívnych lúmenov neukázalo žiadny rozdiel vo veľkosti lúmenu ani v L2, ani v L10 v KO žľazách s mozaikovou deléciou FASN (obr. 6B). Napriek rozdielom pozorovaným vo veľkosti lúmenu, KO žľazy stále vykazovali primeranú tvorbu lipidových kvapiek na luminálnej strane epitelových buniek vo všetkých štádiách laktácie (obr. 6, C–E). To platilo aj v lúmenoch, kde bol FASN deletovaný, ako ukazuje imunofluorescenčné dvojité farbenie na adipofilín a FASN na L10P3 (obr. 6F).

Obr.Delécia FASN bráni alveole. A: luminálne merania od myší WT a KO boli spriemerované a porovnané pre príslušné dni laktácie každej gravidity. B: merania FASN-pozitívnych lúmenov a FASN-negatívnych lúmenov u KO myší boli spriemerované a porovnané pre L2P3 a L10P3. C–E: rezy mliečnej žľazy z prvého, druhého a tretieho tehotenstva boli zafarbené na adipofilín ako marker sekrečnej aktivácie, v tomto poradí. F: prsné žľazy z L10P3 boli zafarbené na adipofilín (červená), FASN (zelená) a DAPI (modrá). Chybové úsečky predstavujú SE. ***P < 0,001.

Fasn KO v laktačnej mliečnej žľaze mení lipidový profil v mlieku.

FASN je zodpovedný za produkciu mastných kyselín s krátkym a stredne dlhým reťazcom (<16 uhlíkov), ako aj za podstatnú časť mastných kyselín s dlhým reťazcom (16 – 20 uhlíkov), zatiaľ čo potravinové zdroje sú hlavným zdrojom pre veľmi dlhé mastné kyseliny s reťazcom (>20 uhlíkov) (28). Pretože sme identifikovali deficit v raste a prežívaní mláďat ošetrovaných KO matkami, predpokladali sme, že FASN KO v mliečnej žľaze matky ovplyvňuje profil mastných kyselín v mlieku, a teda mláďatá čiastočne podľahli predčasnej smrti. podvýživou. Na testovanie tejto hypotézy sme vykonali analýzu FAME na mlieku odobratom od dojčiacich matiek v dňoch L2, L10 a L18 počas každého tehotenstva a kvantifikovali sme prítomnosť každej mastnej kyseliny.

Analýza mlieka z prvého tehotenstva ukázala významné poklesy v 14:0 (P < 0,001), 14:1 (P = 0.03), 16:0 (P < 0,01), 18:0 (P < 0,05), 18:2 (P < 0,01) a celkové mastné kyseliny (P A). Analýza mlieka z druhého tehotenstva ukázala významné poklesy v pomere 14:0 (P < 0,001), 14:1 (P < 0,001), 16:0 (P < 0,001) a 22:0 (P = 0,03) a podobne klesajúci trend v celkových mastných kyselinách (P = 0,09) (obr. 7B). Nakoniec analýza mlieka z tretieho tehotenstva ukázala významné poklesy v 14:0 (P < 0,001), 16:0 (P < 0,001), 18:0 (P < 0,001), 20:0 (P = 0,02) a celkové mastné kyseliny (P = 0,03) (obr. 7C).

Obr. 7.Delécia FASN mení profil mastných kyselín mlieka mliečnej žľazy. Mlieko sa odoberalo počas obdobia laktácie každého tehotenstva. Mlieko sa zhromaždilo zo všetkých 10 žliaz. Grafy predstavujú analýzu metylesteru mastných kyselín prvého (A), druhý (B) a tretí (C) tehotenstva. Všetky hodnoty mastných kyselín boli normalizované na celkový obsah bielkovín. Chybové úsečky predstavujú SE. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001.

Nedostatky rastu a prežitia mláďat sú zachránené dojčením od matky WT.

Jasne demonštrovať, že funkčné rozdiely v laktácii z narušeného vývoja mliečnych žliaz a následné trendy rastu a prežitia u mláďat boli v skutočnosti spôsobené Fasn KO v mliečnej žľaze dojčiacich matiek sme medzi dňom L1 a dňom L3 zamenili vrhy vekovo zodpovedajúcich matiek KO a WT a sledovali rast mláďat kojených náhradnou matkou. Opäť neboli žiadne významné rozdiely vo veľkosti vrhu alebo veku všetkých matiek pri pôrode medzi matkami KO a WT pre všetky tri tehotenstvá (tabuľka 2). Podobne ako v našich predchádzajúcich výsledkoch (obr. 2), mláďatá narodené matke WT, ale dojčené matkou KO, vykazovali významný pokles rastu a prežívania. Keď sa matky vymenili po prvom tehotenstve, pozorovali sme významný pokles rastu a prežitia (P = 0,0003) mláďat narodených WT matke a kojených KO matkou (obr. 8A). Počas druhej a tretej gravidity WT mláďatá kojené KO matkou vykazovali výrazne znížený rast a prežívanie (P B a C). Dôležité je, že mláďatá narodené KO matke a dojčené matkou WT boli fenotypovo zachránené, pričom vykazovali výrazne vyšší rast a prežívanie (obr. 8).

Tabuľka 2. Štatistika vrhu pre krížovú podporu rastu a krivky prežitia

Hodnoty predstavujú priemer ± SE.

Obr. 8.Fenotypová záchrana potomstva matkami skríženými pestúnmi pri narodení. Vrhy KO matiek boli zamenené za vrhy matiek WT medzi L 1 a L3 za prvý (A), druhý (B) a tretí (C) tehotenstva. Priemerná hmotnosť mláďat a prežitie sa monitorovali každý deň počnúc dňom po výmene matiek. Chybové úsečky predstavujú SE. *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001. P hodnoty pre krivky prežitia sú uvedené na paneli.


Globálne otepľovanie môže ohroziť dostupnosť esenciálnych mastných kyselín na budovanie mozgu

Podľa štúdie v časopise do roku 2100 nemusí mať 96 % svetovej populácie dostatočný prístup k prirodzene sa vyskytujúcej esenciálnej omega-3 mastnej kyseline na budovanie mozgu. Ambio.

Globálne otepľovanie môže znížiť dostupnosť kyseliny dokosahexaenovej (DHA), najhojnejšej mastnej kyseliny nachádzajúcej sa v mozgu cicavcov, ktorá má kľúčovú úlohu v procesoch, ako je neuroprotekcia, prežitie buniek a zápal. Napriek svojej požiadavke na nervový vývoj a zdravie ľudia nie sú schopní produkovať dostatok svojej vlastnej DHA. Spoliehajú sa na získavanie živín prostredníctvom stravy z rýb a morských plodov a/alebo užívaním doplnkov.

Stefanie Colombo z Dalhousie University, Kanada Tim Rodgers z University of Toronto a kolegovia z Ryerson University a University of Toronto vyvinuli matematický model na skúmanie potenciálneho poklesu dostupného DHA s rôznymi scenármi globálneho otepľovania. Vo vodnom potravinovom reťazci je DHA produkovaná predovšetkým riasami a biochemické reakcie zahrnuté v tomto procese sú citlivé na mierne zmeny teploty.

Autori zistili, že ak bude globálne otepľovanie pokračovať nezmenšene, pokles produkcie DHA v kombinácii s rastom populácie by mohol viesť k tomu, že 96 % svetovej populácie nebude mať dostatočný prístup k DHA z domácej produkcie rýb. Ľudia žijúci v krajinách s veľkou produkciou rýb a relatívne nízkou populáciou, ako je Grónsko, Nórsko, Čile a Nový Zéland, by stále mohli konzumovať odporúčanú dávku 100 mg denne. Naopak, najväčšie krajiny východnej a juhovýchodnej Ázie (ako Čína, Japonsko a Indonézia) by spolu s väčšinou krajín v Afrike mohli prejsť od výroby nadbytku DHA k poklesu pod hranicu odporúčanej dávky do roku 2100. .

Dr Colombo, pán Rodgers a kolegovia povedali: "Podľa nášho modelu by globálne otepľovanie mohlo mať za následok 10 až 58% stratu globálne dostupnej DHA v nasledujúcich 80 rokoch. Zníženie hladín bude mať najväčší vplyv na zraniteľných populácie a obdobia ľudského vývoja, ako sú plody a dojčatá, a môžu tiež ovplyvniť dravé cicavce, najmä tie v polárnych oblastiach."

Na predpovedanie globálnej ročnej produkcie DHA v každej z rybárskych zón Organizácie Spojených národov autori použili údaje z databázy projektu Sea Around Us, iniciatívy, ktorá poskytuje zrekonštruované údaje o rybolove na podporu hodnotenia vplyvu rybolovu na morské ekosystémy. Autori tiež použili údaje z Organizácie Spojených národov pre globálne údaje o úlovkoch vnútrozemského rybolovu a produkcii akvakultúry. Zvýšenie teploty bolo predpovedané pomocou scenárov globálneho otepľovania uvedených v Piatej hodnotiacej správe (AR5) Medzivládneho panelu OSN pre zmenu klímy (IPCC).

Dr. Colombo, pán Rodgers a kolegovia povedali: "Je tiež zaujímavé vidieť, že sladkovodné rybolovné zóny vykazovali väčší pokles DHA ako morské zóny, a to v dôsledku väčšieho predpokladaného zvýšenia teploty v sladkej vode ako v oceánoch. Zmeny v dostupnosti DHA preto môžu majú väčší vplyv na obyvateľstvo v určitých oblastiach sveta, najmä vo vnútrozemskej Afrike.“


Vosky

Obrázok 7. Voskové povlaky na niektorých listoch sú vyrobené z lipidov. (poďakovanie: Roger Griffith)

Vosk pokrýva perie niektorých vodných vtákov a povrchy listov niektorých rastlín. Vzhľadom na hydrofóbnu povahu voskov zabraňujú priľnutiu vody na povrch (obrázok 7). Vosky sa skladajú z dlhých reťazcov mastných kyselín esterifikovaných na alkoholy s dlhým reťazcom.


Prečo nie sú cicavce schopné produkovať esenciálne mastné kyseliny? - Biológia

Prevažná časť lipidov v potrave je neutrálny tuk alebo triglycerid, zložený z glycerolového hlavného reťazca, pričom každý uhlík je pripojený k mastnej kyseline. Potraviny zvyčajne obsahujú aj fosfolipidy, steroly ako cholesterol a mnoho menších lipidov, vrátane vitamínov rozpustných v tukoch. Nakoniec obsah tenkého čreva obsahuje lipidy z odlúpnutých epiteliálnych buniek a značné množstvo cholesterolu dodávaného žlčou.

Aby sa triglycerid vstrebal, musia prebehnúť dva procesy:

  • Veľké agregáty triglyceridov z potravy, ktoré sú prakticky nerozpustné vo vodnom prostredí, sa musia fyzikálne rozložiť a držať v suspenzii - proces nazývaný emulgácia.
  • Molekuly triglyceridov musia byť enzymaticky štiepené, aby sa získali monoglyceridy a mastné kyseliny, ktoré môžu účinne difundovať alebo byť transportované do enterocytu.

Kľúčovými hráčmi v týchto dvoch transformáciách sú žlčové kyseliny a pankreatická lipáza, pričom obe sú zmiešané s chyme a pôsobia v lúmene tenkého čreva. Žlčové kyseliny sú tiež potrebné na solubilizáciu iných lipidov, vrátane cholesterolu.

Emulgácia, hydrolýza a tvorba miciel

Žlčové kyseliny hrajú svoju prvú kritickú úlohu pri asimilácii lipidov podporou emulgácie. Ako deriváty cholesterolu majú žlčové kyseliny hydrofilné aj hydrofóbne domény (t.j. sú amfipatické). On exposure to a large aggregate of triglyceride, the hydrophobic portions of bile acids intercalate into the lipid, with the hydrophilic domains remaining at the surface. Such coating with bile acids aids in breakdown of large aggregates or droplets into smaller and smaller droplets.

Hydrolysis of triglyceride into monoglyceride and free fatty acids is accomplished predominantly by pancreatic lipase. The activity of this enzyme is to clip the fatty acids at positions 1 and 3 of the triglyceride, leaving two free fatty acids and a 2-monoglyceride. The drug orlistat (Xenical) that is promoted for treatment of obesity works by inhibiting pancreatic lipase, thereby reducing the digestion and absorption of fat in the small intestine.

Lipase is a water-soluble enzyme, and with a little imagination, it's easy to understand why emulsification is a necessary prelude to its efficient activity. Shortly after a meal, lipase is present within the small intestine in rather huge quantities, but can act only on the surface of triglyeride droplets. For a given volume of lipid, the smaller the droplet size, the greater the surface area, which means more lipase molecules can get to work.

As monoglycerides and fatty acids are liberated through the action of lipase, they retain their association with bile acids and complex with other lipids to form structures called micelles . Micelles are essentially small aggregates (4-8 nm in diameter) of mixed lipids and bile acids suspended within the ingesta. As the ingesta is mixed, micelles bump into the brush border of small intestinal enterocytes, and the lipids, including monoglyceride and fatty acids, are taken up into the epithelial cells.

Absorption and Transport into Blood

The major products of lipid digestion - fatty acids and 2-monoglycerides - enter the enterocyte by simple diffusion across the plasma membrane. A considerable fraction of the fatty acids also enter the enterocyte via a specific fatty acid transporter protein in the membrane.

Lipids are transported from the enterocyte into blood by a mechanism distinctly different from what we've seen for monosaccharides and amino acids.

Once inside the enterocyte, fatty acids and monoglyceride are transported into the endoplasmic reticulum, where they are used to synthesize triglyeride. Beginning in the endoplasmic reticulum and continuing in the Golgi, triglyceride is packaged with cholesterol, lipoproteins and other lipids into particles called chylomicrons . Remember where this is occurring - in the absorptive enterocyte of the small intestine.

Chylomicrons are extruded from the Golgi into exocytotic vesicles, which are transported to the basolateral aspect of the enterocyte. The vesicles fuse with the plasma membrane and undergo exocytosis, dumping the chylomicrons into the space outside the cells.

Because chylomicrons are particles, virtually all steps in this pathway can be visualized using an electron microscope, as the montage of images below demonstrates.

Transport of lipids into the circulation is also different from what occurs with sugars and amino acids. Instead of being absorbed directly into capillary blood, chylomicrons are transported first into the lymphatic vessel that penetrates into each villus called the central lacteal. Until recently, it was not understood how the large chylomicrons are taken up into the lacteals. As it turns out, there are patches of the lacteal in which endothelial cells are held together through specialized "button junctions" that are much more permeable to chylomicrons than normal cellular junctions. Chylomicron-rich lymph then drains into the system lymphatic system, which rapidly flows into blood. Blood-borne chylomicrons are rapidly disassembled and their constitutent lipids utilized throughout the body.

When large numbers of chylomicrons are being absorbed, the lymph draining from the small intestine appears milky and the lymphatics are easy to see. In the image below, of abdominal contents from a coyote, the fine white lines (arrows) are intestinal lymphatics packed with chylomicrons. That lymph passes through mesenteric lymph nodes (LN) and then into larger lymphatics.

Another lipid of importance that is absorbed in the small intestine is cholesterol. Cholesterol homeostatis results from a balance of cholestrol synthesis, absorption of dietary cholesterol, and elimination of cholesterol by excretion in bile. Years ago it was shown that cholesterol, but not plant sterols, is readily absorbed in the intestine. More recently, a specific transport protein (NPC1L1) has been identified that ferries cholesterol from the intestinal lumen into the enterocyte. From there, a bulk of the cholesterol is esterified, incorporated into chylomicrons and shuttled into blood by the mechanisms described above.

If you are interested in confirming for yourself at least some of the processes described above, you should perform the following experiment:

  • Consume a cup of rich cream or a sack of fast-food French fries.
  • Do something productive like studying for about 30 minutes.
  • Draw a blood sample from yourself (a capillary tube is enough) - use an anticoagulant to prevent clotting.
  • Centrifuge the blood sample to separate cells and plasma.

When you examine your plasma it will look distinctly milky due to the presence of billions of light-reflecting chylomicrons (the condition is called lipemia ). If you want extra credit, continue the blood sampling every 15 minutes until your plasma clears, then plot your results on graph paper. Alternatively, you can simply examine the image to the right to see what dog serum looks like after several hours of fasting in comparison to lipemic serum collected shortly after a meal of puppy chow.

Absorption of Amino Acids and Peptides


Why are mammals unable to produce Essential Fatty Acids? - Biológia

Lipids are the generic names assigned to a group of fat soluble compounds found in the tissues of plants and animals,: and are broadly classified as: a) fats, b) phospholipids, c) sphingomyelins, d) waxes, and e) sterols.

Fats are the fatty acid esters of glycerol and are the primary energy depots of animals. These are used for long-term energy requirements during periods of extensive exercise or during periods of inadequate food and energy intake. Fish have the unique capability of metabolizing these compounds readily and, as a result, can exist for long periods of time under conditions of food deprivation. A typical example is the many weeks of migration by salmon in their return upstream to spawn stored lipid deposits are burned for fuel to enable body processes to continue during the strenuous journey.

Phospholipids are the esters of fatty acids and phosphatidic acid. These are the main constituent lipids of cellular membranes allowing the membrane surfaces to be hydrophobic or hydrophylic depending on the orientation of the lipid compounds into the intra or extracellular spaces.

Sphingomyelins are the fatty acid esters of sphingosine and are present in brain and nerve tissue compounds.

Waxes are fatty acid esters of long-chain alcohols. These compounds can be metabolized for energy and to impart physical and chemical characteristics through the stored lipids of some plant and several animal compounds.

Sterols are polycyclic, long-chain alcohols and function as components of several hormone systems, especially in sexual maturation and sex-related physiological functions.

Fatty acids can exist as straight chain or branch chain components many of the fish fats contain numerous unsaturated double bonds in the fatty acid structures. A short bond designation for. fatty acids will be used throughout where the w number identifies the position of the first double bond counting from the methyl end. Linolenic acid would be written 18:3 w 3. The first number identifies the number of carbons the second number, the number of double bonds and the last number, the position of the double bonds.

Many reviews of fish nutrition have been published which contain information on lipid requirements. Most work on lipid requirements of fish has been with salmonids. Rainbow trout have an essential fatty acid (EFA) requirement for the linolenic of w 3 1 series rather than for linolenic or w 6 as required by most mammals. The main emphasis on lipid requirements has been on EFA and on the energy value of lipids.

The difference between fatty acid compositions of marine and freshwater fish has been noted by several authors. Some examples of fatty acid patterns are given in Table 1. Although these fish lipids are higher in w 3 fatty acids, it is clear that freshwater fish have higher levels of w 6 fatty acids than marine species. The average w 6/ w 3 ratios are 0.37 and 0.16 for freshwater and marine fish, respectively. Fish in general contain more w 3 than w 6 polyunsaturated fatty acids (PUFA) and should have a higher dietary requirement for w 3 PUFA thus the dietary EFA requirement of marine fish for w 3 PUFA may be higher than that of freshwater fish.

The same type of difference in the w 6/ w 3 ratio between freshwater and seawater is seen when some species of fish migrate from oceans to streams or vice versa. The PUFA ratio of sweet smelt ( Plecoglosus altivelis ) changes drastically in only one month as they migrate from the sea to a freshwater river. A similar but reverse change occurs in the masu salmon ( Oncorhynchus masu ) as they migrate from freshwater to seawater. Even within the same species of fish, the salinity of the water seems to cause a dramatic change in the fatty acid pattern.

The difference between marine and freshwater fish may be due simply to differences in the fatty acid content in the diet or it may be related to a specific requirement in fish related to physiological adaptations to the environments. The phospholipids are generally considered to be structural or functional lipid, being incorporated to a large extent in the membrane structure of cell and subcellular particles. The triglycerides are more often storage lipids and reflect the fatty acid composition of the diet to a greater extent than do the phospholipids. In Table 2, the fatty acid compositions of the triglyceride and phospholipid fractions of fish lipids are presented. It can be seen that the effect of changing environment on the fatty acid composition of the phospholipid is as great in the case of salmon, and considerably greater in the case of the sweet smelt, than it is on the triglyceride composition. Rainbow trout on diets containing either corn oil, which is high in w 6 but low in w 6 PUFA, showed a higher mortality and growth reduction in seawater than in freshwater over the twelve-week feeding period.

There are several other factors besides the salinity of the water which affect the fatty acid composition and especially the PUFA of fish. In Tables 1 and 2 it can be seen that the salmonids, even in freshwater, tend to have a higher total PUFA of the 20 and 22 carbon chain length, and a lower w 6/ w 3 ratio than the other fish. The salmonids are mostly cold-water fish. The fatty acids from a number of marine animals from temperate and arctic waters show some significant differences in the general pattern unfortunately analysis included fatty acids longer than 20:1. There are a number of other experiments demonstrating the effect of environmental temperature on fatty acid composition of aquatic animals. The general trend toward higher content of long chain PUFA at lower temperatures is quite clear. The w 6/ w 3 ratio decreases with a decrease in temperature (Table 3). If the trends in fatty acid composition can be taken as clues to the EFA requirements of fish, the w 3 requirement would be greater for fish raised at lower temperatures. Fish raised in warmer waters, such as common carp, channel catfish, and tilapia may do better with a mixture of w 6 and w 3 fatty acids.

Some of the fatty acid compositions listed in Table 3 may be seriously affected by the dietary lipids. The mosquito fish and guppies were fed trout pellets which had an w 6/ w 3 ratio of 2.75. The catfish were fed diets supplemented with either beef tallow or menhaden oil, with w 6/ w 3 ratios of 18.13 and 0.15, respectively. These fish were able to alter the dietary w 6/ w 3 ratio in favour of w 3 fatty acid incorporation into the flesh lipids even at the highest temperature. Commercially available trout pellets are often low in w 3 PUFA and high in w 6 fatty acids. It is important not to ignore the effect of dietary lipid composition on fatty acid composition of fish fed artificial diets. It is clear from the data in Table 3 that the w 6/ w 3 ratio of the fish lipids is greatly affected by the w 6/ w 3 ratio of the dietary lipids. When the dietary ratio is very high in w 6 fatty acids supplied by animal lard or vegetable oils, there is a tendency for fish to alter the ratio of PUFA incorporated in favour of w 3 fatty acids. When the dietary oil is a fish oil high in to3 fatty acids, there is little change in the w 6/ w 3 ratio of lipids incorporated into the fish. This is further suggestive evidence of an EFA requirement of fish for w 3 PUFA.

Seasonal variations in the fatty acid composition of fish species have often been reported. Seasonal changes have been observed in total lipid and iodine values of herring oils. The iodine value or degree of unsaturation of the oil was minimal in April and maximal in June. The great increase in unsaturation corresponded to the onset of feeding in spring. The absence of a gas liquid chromatograph (GLC) at the time precluded identification of changes in individual fatty acids.

Flesh and viscera lipid content of the sardine Sardinops melanosticta vary from 3.9 to 10.77 percent and from 10.9 to 38.3 percent, respectively. The fatty acids of principal interest with respect to EFA metabolism are 20:4 w 6, 20:5 w 3, and 22:6 w 3. There was considerable variation in all of these fatty acids in both neutral and polar lipid from both tissues. In the flesh, the 20:4 w 6 was consistently higher in the neutral lipid than in the polar lipid. The total 20:5 w 3 plus 22:6 w 3 was consistently higher in polar lipid than in the neutral lipid. Thus, in spite of the major fluctuations in fatty acids caused by changes in diet and temperature throughout the seasons, there was a consistent preferential incorporation of PUFA of the w 3 series into the polar or phospholipid fraction of the lipids.

One of the best clues to the EFA requirements of a species can be gained from the fatty acid composition of the lipids incorporated into the offspring or egg. The act of reproduction or spawning also has a significant effect on the seasonal fluctuation of lipids in fish. Fatty acid composition of fish egg lipids is probably distinctive for each species and contains increased levels of 16:0, 20:4 w 6, 20:5 w 3 and 22:6 w 3 compared to the liver lipids of the same female fish (Ackman, 1967).

Elevated levels of 16:0, 20:5 w 3, and 22:6 w 3 and reduced 18:1 in the ovary occurred compared to mesenteric fat of Pacific sardine fed a natural copepod diet. The blood fatty acids of the sardine fed the natural diet were similar to those of the ovary. When the sardines were fed trout food, both the blood and mesenteric fat responded to the diet with elevated 18:2 w 6 and reduced 20:5 w 3 arid 22:6 w 3. The effect of the diet on ovary fatty acid content was considerably less, as relatively high levels of 20:5 w 3 and 22:6 w 3 were retained.

The ovary lipids of the sweet smelt show an increase in 16:0, and a reduction in the PUFA, especially in the phospholipids, compared to the lipids from the flesh of fish caught at the same time of year. The w 6/ w 3 ratio of the ovary was lower than that of the flesh lipids, 0.21 and 0.17 for the ovary compared to 0.31 and 0.20 for the triglycerids and phospholipids of the flesh, respectively.

The hatchability of eggs from common carp fed several different formulated feeds is greatly reduced when the 22:6 w 3 of the egg lipids is less than 10 percent. Further, the muscle, plasma, and erythrocyte fatty acid compositions are more affected by dietary lipid than those of the eggs.

The EFA requirements of a number of species of fish have been investigated in nutritional studies. The fish themselves have given ample evidence for EFA preference by the types of fatty acids they incorporate into their lipids. Fish, in general, tend to utilize w 3 over w 6. This is especially observed when the dietary lipids are high in w 6, as the fish tend to alter the w 6/ w 3 ratio toward the w 3 fatty acids in the tissue lipids. The lipids of the egg must satisfy the EFA requirement of the embryo until it is able to feed. The fatty acid composition data suggest that the w 3 requirement is greater in seawater than in freshwater and higher in cold water than in warm water.

Detailed information is still lacking on the dietary lipid requirements of many species of fish, but there is an abundance of information on the fatty acid composition of fish oils. Information on the lipid composition of fish can be used to make some guesses about dietary lipid requirements. Linolenic acid (18:3 w 3) resulted in some sparing action and growth promotion in rats, and fatty acids of the w 6 EFA prevented all of the EFA-deficiency symptoms. Research with homeothermic land-dwelling animals showed that the w 6 series of fatty acids are the "essential fatty acids", while the w 3 series are considered to be non-essential or only have a partial sparing action on EFA-deficiency. The w 6 series of fatty acids have been shown to be essential to enough species that it began to become accepted that these are the essential fatty acids for all animals.

It was assumed by many that fish also required w 6 fatty acids. Many researchers began by supplementing fish diets with vegetable oils, such as corn, peanut, or sunflower oil, which were rich in linoleic acid. The main sympton observed during the development of EFA deficiency in chinook salmon fed fat-free diets was a marked depigmentation that can be prevented by addition of 1 percent trilinolein, but not by 0.1 percent linolenic acid.

Although the w 6 fatty acids are considered to be essential, one of the general characteristics of fish oils is the low levels of w 6 series fatty acids and the higher levels of w 3 type fatty acids. There is evidence that polyunsaturated fatty acids (PUPA) of the w 3 series, which are present in relatively large concentrations in fish oil, play the role of essential fatty acid for fish.

When a test diet containing 13 percent corn oil and 2 percent cod-liver oil was fed to rainbow trout, subsequent deletion of the cod-liver oil from the diet depressed growth and produced some kidney degeneration which might be attributed to a lack of sufficient w 3 PUFA present in significant quantities in cod-liver oil (McLaren et al ., 1947). Dietary fish oil is superior to corn oil in promoting growth of rainbow trout (Salmo gairdneri) and the yellow-tail ( Seriola guingueradiata ). Dietary linolenic acid or ethyl linolenate (18:3 w 3) gives a positive growth response for rainbow trout which may be attributed to a dietary requirement for w 3 fatty acids.

One of the most widely accepted theories explaining the presence of such high levels of 20:5 w 3 and 22:6 w 3 fatty acids in fish oils is related to the effect of unsaturation on the melting point of a lipid. The greater degree of unsaturation of fatty acids in the fish phospholipids allows for flexibility of cell membrane at lower temperatures. The w 3 structure allows a greater degree of unsaturation than the w 6 or w 9. This theory is consistent with the fact that cold water fish have a greater nutritional requirement for w 3 fatty acids, while the EFA requirement of some warm water fish can be satisfied by a mixture of w 6 plus w 3.

Rainbow trout, a cold water fish, requires w 3 fatty acids as EFA in the diet. The EFA requirement can be met by 1 percent 18:3 w 3 in the diet. Inclusion of 18:2 w 6 in the diet may result in some improvement in growth and feed conversion compared to EFA deficient diets however, the w 6 fatty acids will not prevent some EFA deficiency symptoms such as the "shock syndrome". Although it is clear that rainbow trout require w 3 fatty acids, it remains to be shown conclusively whether some dietary level of w 6 fatty acid is essential.

In all the above studies with rainbow trout, dietary 18:2 w 6 or 18:3 w 3 were readily converted to C-20 and C-22 PUFA of the same series, and 18:3 w 3 or 22:6 w 3 had similar EFA value for rainbow trout. Either 20:5 w 3 or 22:6 w 3 is superior to 18:3 w 3 in an EFA value for rainbow trout, and the former two fatty acids in combination are superior to either alone. This is consistent with data for mammals, where 20:4 w 6 has higher EFA value than 18:2 w 6. The superior nutritional value of C-20 and C-22 carbon w 3-PUFA is further supported by the excellent growth promoting effects of dietary fish oils such as pollock liver oil and salmon oil for rainbow trout.

One of the most important warm water fish in North America is the channel catfish (Ictalurus punctatus) . The quantitative EFA requirement of the catfish has not yet been determined. However, the evidence is convincing that the w 3 requirement is not as great as that of rainbow trout. Analysis of fatty acids of lipids from catfish purchased at five processing plants showed very low levels of 20:4 w 6, 20:5 w 3, and 22:6 w 3 0.8 - 5.5, 0.2 - 1.3, and 0.6 - 6.1 percent of the total fatty acids, respectively. It was shown that corn oil added to a semipurified casein based diet initially resulted in a positive growth response and protein sparing, but later growth inhibition was observed. The apparent repressive effects of corn oil may be due to its 18:2 w 6 content since 20:5 w 3 and 22:6 w 3 present in menhaden oil had no apparent detrimental effects. The growth suppressing effects of 18:2 w 6 were also noted when 3 percent corn oil was added to 3 percent beef tallow and 3 percent menhaden oil. The growth suppression caused by unsaturated fatty acids does not appear to be limited to w 6 fatty acids. Linseed oil (high in 18:3 w 3) in the diet of catfish resulted in growth suppression similar to that caused by corn oil compared with dietary beef tallow, olive oil and menhaden oil.

The picture for another warm water fish, the common carp (Cyprinus carpio) is much clearer than that for the channel catfish. This fish has an EFA requirement for both w 3 and w 6 fatty acids. The best weight gains and feed conversions are obtained in fish receiving a diet containing both 1 percent 18:2 w 6 and 1 percent 18:3 w 3. With the carp, 20:5 w 3 and 22:6 w 3 at 0.5 percent of the diet are superior to 1 percent of 18:3u3. Carp fed a fat-free, or EFA deficient, diet incorporated high levels of 20:3 w 9 in their lipids, especially in the phospholipids.

The eel ( Anguilla japonica ), another warm water fish, has a requirement for both w 3 and w 6 fatty acids. Corn oil (high in w 6) and cod liver oil (high in w 3)in a 2:1 mixture are most favourable for the growth of eels. The eel requires w 6 and w 3 in the same proportion as the carp, but at a lower level in the diet namely, 0.5 percent of each, rather than 1.0 percent of each PUFA.

The plaice becomes depleted of both w 3 and w 6 PUFA when fed a fat-free diet. The addition of 12:0 and 14:0 to the diet result in the synthesis of saturated and monoenoic fatty acids of chain lengths up to C18 however, increased levels of 20:3 w 9 noted in trout and mammals have not been reported in plaice. Plaice fed dietary 18:2 w 6 and 18:3 w 3 will not produce significant amounts of 20:4 w 6, 20:5 w 3, or 22:6 w 3.

The growth of turbot (Scophthalmus matimus) is much better with w 3 PUFA than with w 6 or saturated fat (hydrogenated coconut oil) in the diet. The turbot also appears to be unable to convert dietary 18:2 w 6 to 20:4 w 6 when fed corn oil, or to convert endogenous 18:1 w 9 to 20:3 w 9 when fed the EFA deficient diet. Although it appears to have an EFA requirement for w 3 fatty acids such as are present in cod liver oil, this requirement is not satisfied by 18:3 w 3. The chain elongation and desaturation of 18:l w 9, 18:2 w 6, or 18:3 w 3 has been found to be very limited (3-15 percent) in turbot compared to the rainbow trout where 70 percent of the 18:3 w 3 was converted to 22:6 w 3. The required level of long-chain w 3 fatty acids for turbot is at least 0.8 percent of the diet.

The red sea bream (Chrysophyrys major) grows better when the dietary lipid is of marine origin (pollock residual oil) rather than a vegetable oil (such as corn oil). The EFA requirement of the red sea bream is not satisfied by either linoleic acid of corn oil or supplemented linolenate. A mixture of 20:5 w 3 and 22:6 w 3 supplemented to the corn oil diet has been shown to be effective in improving growth and condition of these fish. Thus, even in warm water, marine fish seem to require not just w 3 fatty acids but 0)3 fatty acids of 20 to 22 carbon-chain length. A direct correlation between feed efficiency and the 18:1 level in the lipids of the red sea bream has been postulated.

Among warm water marine fish, mullet and fundulus possess the ability to chain, elongate, and desaturate 18:2 w 6 or 18:3 w 3 PUFAs. The process is, however, inhibited in fundulus by high levels (about 5 percent) of these PUFAs of 18:2 w 6 or 18:3 w 3 in the diet.

It appears that high levels of 18-carbon w 6 or w 3 fatty acids inhibit the synthesis and metabolism of 18:l w 9. It is interesting to note that the channel catfish, which also exhibits negative growth response to dietary 18:2 w 6 or 18:3 w 3, incorporates very high levels of 18:1 into its body lipids. The inclusion of either 18:2 w 6 or 18:3 w 3 in the diet reduces the levels of 18:1 fatty acids in body lipids. A similar reduction has also been observed in red sea bream liver phospholipid when either of the PUFAs is added to the diet.

The competitive inhibition of chain elongation and desaturation of members from one series of fatty acids for members of another series is well established, with w 3 > w 6 > w 9 being the usual order of potency for inhibition.

The pathways of fatty acid metabolism have been reviewed by Mead and Kayama (1967). Fish are able to synthesize, de novo from acetate, the even-chain, saturated fatty acids, as shown in Figure 1. Radio tracer studies have shown that fish can convert 16:0 to the w 7 monoene and 18:0 to the w 9 monoene. The w 5, w 11 and w 3 monoenes are proposed based on the identification of these isomers in the monoenes of herring oil.

Fish are unable to synthesize any fatty acids of the w 6 and u3 series unless a precursor with this w structure is present in the diet. Fish are able to desaturate and elongate fatty acids of the w 9, w 6, or w 3 series as outlined in Figure 1. There is competitive inhibition of the elongation desaturation of fatty acids of one series by members of the other series. The w 3 fatty acids are the most potent inhibitors, the w 9 are the least. The ability to elongate and desaturate fatty acids is not the same in all species of fish, as was noted earlier. The turbot was able to desaturate and elongate only 3-15 percent of 18:1 w 9, 18:2 w 6, or 18:3 w 3, when given the C 14 labelled fatty acid in the rainbow trout, 70 percent of the label from 18:3 w 3 (C 14 ) was found in 22:6 w 3.

The essential fatty acids are not unique in their ability to supply energy. The b -oxidation of fatty acids in fish is basically the same as in mammals. The EFA and saturated and monoenoic fatty acids are all equally utilized by fish for energy production.

Fig. 1 Flow diagram for fatty acid synthesis mechanisms in fish - Saturated and monoenoic fatty acids (Adapted from Castell, 1979)

Fig. 1 Flow diagram for fatty acid synthesis mechanisms in fish - Polyunsaturated fatty acids (Adapted from Castell, 1979)

Increased swelling rates of liver mitochondria occur in rainbow trout fed diets deficient in w 3 fatty acids. It is possible that EFA plays an important role in the permeability as well as the plasticity of membranes. The role of w 3 fatty acids in membrane permeability may be one of the factors accounting for differences in content of this family of fatty acids between freshwater and marine fish.

Fish mitochondria with high levels of the w 3 PUFA and very low levels of w 6 fatty acids are very similar to mammalian mitochondria with respect to cytochrome content, b -oxidation of fatty acids, operation of the tricarboxylic acid cycle, electron transport, and oxidative phosphorylation. The w 3 PUFA may play the same role in fish that the w 6 fatty acids play in rats. The EFA play another role in the mitochondria. In addition to their importance in membrane structure, the EFA are important in some enzyme systems.

Unsaturated fatty acids play an important role in the transportation of other lipids. It has been repeatedly shown that feeding PUFA will lower the cholesterol levels in animals with above-normal blood lipid and cholesterol levels. Fish oils are more effective in lowering cholesterol levels than are most dietary lipids. The major portion of the fatty acids absorbed across the intestinal mucosa are transported as protein-lipid complexes stabilized by phospholipids. The low body temperature in fish probably results in a greater importance for unsaturation in transport of lipids than in homeothermic animals.

The requirement by fish for PUFA of the w 3 series creates problems with respect to feed storage. These types of fatty acids are very labile on oxidation. The products of lipid oxidation may react with other nutrients such as proteins, vitamins, etc., and reducing the available dietary levels or the oxidation products may be toxic. The effect of oxidized lipids on dietary proteins, enzymes and amino acids have been demonstrated.

The use of oxidized menhaden oil in the diets of swine and rats caused decreased appetite, reduced growth, yellowish-brown pigmentation of depot fat, and decreased haemoglobin and haematocrit levels. The negative effects of the oxidized fish oils were reversed by the addition of alpha-tocopherol acetate or ethoxyoquin to the diet.

Much of the use of vegetable oils in fish diets in the 1950s and 1960s might, in part, have been based on their greater stability in prepared diets. It has been demonstrated that rancid herring and hake meals in fish feeds caused dark colouration, anaemia, lethargy, brown-yellow pigmented liver, abnormal kidneys, and small gill clubbing in chinook salmon. The symptons can be alleviated by addition of alpha-tocopherol to the diets containing rancid fish meals. The addition of vitamin E would prevent the toxic or negative effects of adding 5 percent highly oxidized salmon oil to the diet of rainbow trout. This same sparing effect of alpha-tocopherol can also apply to rancid carp feed.

The positive nutritional value of w 3 fatty acids in fish lipids for fish feeds can become a negative factor if adequate care is not taken in the preparation and storage of feeds. Only fresh oils with low peroxide values should be used in feeds. Fish feed ingredients such as fish meals should be protected against oxidation. The level of vitamin E added to the diet should be increased as the PUFA level is increased. The finished feed, if possible, should be stored in air tight containers at reduced temperatures with minimum exposure to UV radiation and other factors accelerating the rate of lipid oxidation. The problems of rancidity or antioxidation of lipids in fish feeds should not be ignored.


Pozri si video: Sfaturi importante pentru LonGevitate - Lucia Gavrilita (August 2022).