Συγκριτική μελέτη παραγωγής συζευγμένου λινελαϊκού οξέος (CLA) μεταξύ προβατίνων και αιγών

Abstract

There is growing consumer recognition of the link between diet and health. This awareness impacts food choices and the phrase “functional food” is a generic term often used to describe this concept. The functional role of conjugated linoleic acid (CLA) has recognized from the National Research Council a long time ago. CLA is a fatty acid (FA) with benefits to human health that includes anti-carcinogenic, antiatherogenic, anti-obesity, anti-diabetic and immune system enhancement. Dairy products provide approximately 75% of human CLA dietary intake. The cis-9, trans-11 CLA in milk fat is the major isomer and it represents about 78-89% of the total CLA in sheep milk fat. There are several endogenous and exogenous factors that affect CLA milk fat content among individuals of the same animal species such as: diet, season and physiological factors like breed, stage of lactation, parity etc. Despite the great individual variation in CLA and VA milk fat content existing among animals of the same species, there are species differences. Published studies have shown that this content is usually higher in sheep, followed by cows and then by goats, with no correlation with the milk fat content. Such differences between animal species have mainly attributed to different feeding regimen and have never, so far, been fully investigated, at least between sheep and goats which can be fed with, more or less, comparable diets and feeding levels. Each animal species has been tested with different diets which do not necessarily allow conclusive results as animal species differences on CLA milk fat content concerns. If sheep and goats are fed under different feeding regimen, there is a confounding of the effects of diet and animal species on milk FA profile. Thus, there is need to prove if the existing differences on cis-9, trans-11 CLA milk fat content between sheep and goats are due to different dietary effects or to animal species. In order to test this hypothesis an experiment was designed with lactating dairy sheep and goats fed diets with the same characteristics like forage/ concentrates (F/C) ratio with the objective to investigate the animal species differences on FA profile with emphasis on cis-9, trans-11 CLA milk fat content, since the same diet provides the same FA intake, especially linolenic and linoleic acids which are precursors for cis-9, trans-11 CLA production in the rumen. The present study aimed to compare the two animal species: a. with diets usually used in practice by farmers in Greece, fed according to their nutritional requirements (group feeding with different plane of nutrition and F/C ratio between sheep and goats), b. with the same amount of food (group feeding with the same plane of nutrition and F/C ratio between sheep and goats) and, c. with individual feeding (the same plane of nutrition and F/C ratio between sheep and goats) on their milk FA profile (including cis-9, trans-11 CLA composition). For this purpose an experiment was conducted with 12 lactating dairy ewes and 12 goats with the objective to compare the two animal species (sheep/goats) fed diet with the same F/C ratio, on their milk fatty acids (FA) profile with emphasis on cis-9, trans-11 CLA and vaccenic acid (VA) production. The experiment was carried out in three consecutive phases, lasted 3 weeks each, immediately after weaning of lambs and kids. In phase I, the ewes and the goats were fed according to their maintenance and lactation requirements, with 14 kg alfalfa hay, 4 kg wheat straw and 12 kg concentrate the 12 ewes (F/C ratio = 60/40), and with 14 kg alfalfa hay, 4 kg straw and 24 kg concentrate the 12 goats (F/C ratio = 43/57). In phase II, 14 kg alfalfa hay, 4 kg straw and 14 kg concentrate were offered daily to each group of sheep and goats, with a F/C ratio = 56/44. In phase III, all ewes and goats were fed individually with 0.8 kg alfalfa hay, 0.2 kg wheat straw and 0.8 kg concentrate daily with a F/C ratio = 56/44. The results showed that the different F/C ratio between sheep and goats diets, in phase I, changed significantly the milk FA profile, with no significant difference in on cis-9, trans-11 CLA and VA milk fat content between sheep and goats in phase I. In phases II (group feeding) and III (individual feeding), where sheep and goats fed with the same amount of food of the same F/C ratio, the sheep milk fat had higher cis9, trans-11 CLA and VA content compared to goats. In conclusion, these findings support the hypothesis that there are great species differences between sheep and goats, as on cis-9, trans-11 CLA and VA production concerns, which needs further investigation. Having in mind that cis-9, trans-11 CLA is produced primarily in the mammary gland by Δ⁻⁹ desaturase from VA, an intermediate formed in rumen by biohydrogenation, we put the hypothesis that the differences between sheep and goats maybe related to the differences in gene expression of Δ⁻⁹ desaturase. Thus, the objective of the second experiment of this work was to determine if the differences on cis-9, trans-11 CLA milk fat content, between sheep and goats, under the same dietary treatments are reflected in the transcript levels of genes involved in on cis-9, trans-11 CLA biosynthesis. The experiment was conducted with 12 lactating dairy ewes and 12 goats. The animals were fed with two diets (A or B) in different days of milk (DIM) due to the different milk yield, body weight etc in order to meet their maintenance and lactation requirements. Diet A consisted daily of 14 kg alfalfa hay, 4 kg wheat straw and 16 kg concentrate with a F/C ratio 53/47 on dry matter basis, and offered to each group of sheep and goats from DIM=105 to DIM=126, and from DIM=63 to DIM=84 respectively. Diet B consisted daily 1.0 kg alfalfa hay, 0.3 kg wheat straw and 1.34 kg concentrate daily per animal, with a F/C ratio 49/51 on DM basis, and offered to sheep and goats individually from DIM=140 to DIM=161 and from DIM=98 to DIM=119 respectively. The results showed that the concentration of cis-9, trans-11 CLA content was significantly higher in sheep milk fat compared with those of goats. This is in accordance with the significant higher levels on mRNA of Δ⁻⁹ desaturase (SCD) which were observed in the mammary gland of sheep compared with those of goats, independently of the fed diet (A or B). In conclusion, these findings demonstrate that the differences between sheep and goats under the same dietary treatments as cis-9, trans-11 CLA milk fat content concerns can be partly explained from the differences on mRNA of SCD gene in their mammary gland.

Σήμερα, η επιλογή κάποιου προϊόντος από το καταναλωτικό κοινό συνδέεται άμεσα και με το εάν αυτό συμβάλει στη βελτίωση της υγείας του ανθρώπου. Έτσι, τα «λειτουργικά τρόφιμα» κατέχουν υψηλή θέση στις προτιμήσεις του καταναλωτικού κοινού λόγω των ευεργετικών ιδιοτήτων στην υγεία του ανθρώπου, πέρα από την παραδοσιακή διατροφική τους αξία. Το συζευγμένο λινελαϊκό οξύ (CLA) είναι ένα συστατικό του λίπους του γάλακτος ο λειτουργικός ρόλος του οποίου όσον αφορά την καρκινογένεση, έχει γίνει αποδεκτός από την Εθνική Ακαδημία Επιστημών το 1996. Επιπλέον, το CLA αναστέλλει τον σχηματισμό αθηρωματικών πλακών, παρεμποδίζει την εμφάνιση διαβήτη, μειώνει την εναπόθεση σωματικού λίπους και ενισχύει το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα γαλακτοκομικά προϊόντα παρέχουν το 75% του CLA που προσλαμβάνει ο άνθρωπος με την καθημερινή του διατροφή. Το cis-9, tram-11 CLA είναι το κυριότερο ισομερές του CLA του λίπους του γάλακτος και αποτελεί 78-89% του συνολικού CLA του προβείου γάλακτος. Υπάρχουν αρκετοί ενδογενείς και εξωγενείς παράγοντες που επηρεάζουν την συγκέντρωση του CLA του λίπους του γάλακτος μεταξύ των ζώων του ίδιου είδους όπως: η διατροφή, η εποχή και φυσιολογικοί παράγοντες όπως η φυλή, το στάδιο της γαλακτικής περιόδου και ο αριθμός τοκετών των ζώων. Εκτός από τη μεγάλη παραλλακτικότητα που εμφανίζεται στη συγκέντρωση του CLA στο λίπος του γάλακτος μεταξύ ζώων του ίδιου είδους, παραλλακτικότητα εμφανίζεται και μεταξύ ζώων διαφορετικών ειδών. Οι μέχρι τώρα δημοσιευμένες εργασίες έχουν δείξει ότι η συγκέντρωση του CLA στο λίπος του γάλακτος είναι υψηλότερη στο γάλα των προβατινών ακολουθούμενη από αυτή των αγελάδων και μετά από αυτή των αιγών. Οι διαφορές στη συγκέντρωση του CLA στο λίπος του γάλακτος μεταξύ των διαφόρων ειδών ζώων, έχουν αποδοθεί κυρίως στα διαφορετικά σιτηρέσια και δεν έχουν μελετηθεί συστηματικά τουλάχιστον μεταξύ προβατινών και αιγών τα οποία μπορούν να διατραφούν με συγκρίσιμα σιτηρέσια. Κάθε είδος ζώου, όσον αφορά τη συγκέντρωση του CLA στο λίπος του γάλακτος, έχει μελετηθεί με διαφορετικά σιτηρέσια γεγονός που καθιστά τη σύγκριση μεταξύ των δύο ειδών ζώων ως προς τη συγκέντρωση CLA στο λίπος του γάλακτος αν όχι αμφίβολη, τουλάχιστον όχι απόλυτα αξιόπιστη. Έτσι, πρέπει να διευκρινισθεί αν οι διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ προβατινών και αιγών ως προς τη συγκέντρωση του cis-9, trans-11 CLA στο λίπος του γάλακτος οφείλονται στην επίδραση της διατροφής ή στο είδος του ζώου. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε το πρώτο πείραμα της παρούσας μελέτης με 12 γαλακτοπαραγωγικές προβατίνες και 12 αίγες οι οποίες διατρέφονταν με σιτηρέσια που είχαν τα ίδια χαρακτηρίστηκα όπως η αναλογία χονδροειδών/συμπυκνωμένες ζωοτροφές (ΧΖ/ΣΖ), εξασφαλίζοντας στα ζώα ίδια πρόσληψη πρόδρομων ενώσεων (λινολενικό και λινελαϊκό οξύ) για την παραγωγή του cis-9, trans-11 CLA. Έτσι λοιπόν το πρώτο πείραμα της παρούσας μελέτης συνέκρινε τα δύο είδη ζώων (προβατίνες/αίγες): α) με σιτηρέσια που κάλυπταν τις διατροφικές τους ανάγκες και είχαν διαφορετική αναλογία ΧΖ/ΣΖ (κατά μερίδες κατανάλωση), β) με το ίδιο σιτηρέσιο (ίδια ποσότητα, κατά μερίδες κατανάλωση και ίδια αναλογία ΧΖ/ΣΖ) και γ) με ατομική διατροφή (ίδια ποσότητα και ίδια αναλογία ΧΖ/ΣΖ) ως προς το προφίλ των λιπαρών οξέων του λίπους του γάλακτος, με έμφαση στη συγκέντρωση του cis-9, trans-11 CLA και του βασσενικού οξέος (VA). Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε τρεις διακριτές πειραματικές φάσεις διάρκειας τριών εβδομάδων έκαστη αμέσως μετά τον απογαλακτισμό των αμνών και των εριφίων. Στην πρώτη πειραματική φάση (I) τόσο οι προβατίνες όσο και οι αίγες διατρέφονταν ομαδικά με σιτηρέσια που καταρτίστηκαν σύμφωνα με τις ανάγκες των ζώων. Έτσι, οι προβατίνες διατρέφονταν ημερησίως με σιτηρέσιο που αποτελούνταν από 12 kg σανού μηδικής, 4 kg άχυρο σίτου και 12 kg μίγμα συμπυκνωμένων ζωοτροφών και αναλογία ΧΖ/ΣΖ= 60/40. Οι 12 αίγες διατρέφονταν ημερησίως με σιτηρέσιο που αποτελούνταν από 14 kg σανού μηδικής, 4 kg άχυρο σίτου και 24 kg μίγμα ΣΖ και αναλογία ΧΖ/ΣΖ- 43/57. Στην πειραματική αυτή φάση ΙΙ τόσο οι προβατίνες όσο και οι αίγες διατρέφονταν ομαδικά κατά μερίδες, με το ίδιο σιτηρέσιο που αποτελούνταν από 14 kg σανού μηδικής, 4 kg άχυρο σίτου και 14 kg μίγμα ΣΖ και αναλογία ΧΖ/ΣΖ= 56/44. Στην πειραματική φάση III κάθε προβατίνα και κάθε αίγα διατρέφονταν ατομικά με το ίδιο σιτηρέσιο που αποτελούνταν από 0,8 kg σανού μηδικής, 0,2 kg άχυρο σίτου και 0,8 kg μίγμα ΣΖ και αναλογία ΧΖ/ΣΖ= 56/44, όπως στη φάση II. Τα αποτελέσματα του πρώτου πειράματος αυτής της μελέτης έδειξαν ότι η διαφορετική αναλογία ΧΖ/ΣΖ των σιτηρεσίων που εφαρμόστηκαν στα δύο είδη ζώων στην πειραματική φάση I είχε ως συνέπεια να μην παρατηρηθούν διαφορές στη συγκέντρωση του CLA στο λίπος του γάλακτος μεταξύ των δύο ειδών ζώων. Αντίθετα, στις πειραματικές φάσεις II (ομαδική κατά μερίδες διατροφή) και III (ατομική διατροφή), όπου τα δύο είδη ζώων διατρέφονταν με την ίδια ποσότητα τροφής και με την ίδια αναλογία ΧΖ/ΣΖ στο σιτηρέσιο οι προβατίνες εμφάνισαν στατιστικώς υψηλότερες συγκεντρώσεις cis-9, trans-11 CLA στο λίπος του γάλακτος από αυτές των αιγών. Συμπερασματικά λοιπόν από τα αποτελέσματα του πρώτου πειράματος αυτής της μελέτης διεπιστώθηκε ότι υπάρχουν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο ειδών ζώων (προβατίνες/αίγες) όσον αφορά τη συγκέντρωση του cis-9, trans-11 CLA στο λίπος του γάλακτος που χρήζουν περαιτέρω διερεύνηση. Γνωρίζοντας λοιπόν ότι το μεγαλύτερο ποσοστό του παραγόμενου cis-9, trans-11 CLA είναι προϊόν ενδογενούς προέλευσης στον μαστικό αδένα από το VA, με την επίδραση της Δ⁻⁹ αφυδρογονάσης, τέθηκε η υπόθεση ότι οι διαφορές μεταξύ των δύο ειδών ζώων στη συγκέντρωση του cis-9, trans-11 CLA στο λίπος του γάλακτος ίσως να οφείλονται στη διαφορετική έκφραση του γονιδίου της Δ⁻⁹ αφυδρογονάσης. Έτσι, σχεδιάστηκε το δεύτερο πείραμα της παρούσας μελέτης στο οποίο χρησιμοποιήθηκαν 12 προβατίνες και 12 αίγες σε γαλακτοπαραγωγή, στις οποίες χορηγήθηκαν δύο σιτηρέσια A και Β. Τα σιτηρέσια αυτά, επειδή οι ανάγκες μεταξύ προβατινών και οι αιγών ήταν διαφορετικές χορηγήθηκαν σε διαφορετικό στάδιο της γαλακτικής περιόδου σε κάθε είδος ζώου. Το σιτηρέσιο A αποτελούνταν από 14 kg σανό μηδικής, 4 kg άχυρο σίτου και 16 kg μίγμα ΣΖ με αναλογία ΧΖ/ΣΖ 53/47 και χορηγήθηκε στις προβατίνες ομαδικά κατά μερίδες από ΗΜΤ= 105 έως ΗΜΤ=126 (όπου ΗΜΤ= ημέρες μετά τον τοκετό), ενώ στις αίγες από ΗΜΤ=63 έως ΗΜΤ=84. Το σιτηρέσιο Β αποτελούνταν από 1 kg σανό μηδικής, 0,3 kg άχυρο σίτου και 1,34 kg μίγμα ΣΖ με αναλογία ΧΖ/ΣΖ=49/51 και εφαρμόστηκε στις προβατίνες από ΗΜΤ=140 έως ΗΜΤ=161, ενώ στις αίγες από ΗΜΤ=98 έως ΗΜΤ=119. Τα αποτελέσματα του δεύτερου πειράματος αυτής της μελέτης έδειξαν ότι οι προβατίνες εμφάνισαν στατιστικώς υψηλότερες συγκεντρώσεις cis-9, trans-11 CLA στο λίπος του γάλακτος από αυτές των αιγών γεγονός που συμφωνεί με ότι το γονίδιο της Δ⁻⁹ αφυδρογονάσης παρουσίασε επίσης στατιστικώς υψηλότερο ποσοστό έκφρασης στον μαστικό αδένα των προβατινών από αυτό των αιγών και στις δύο διατροφικές επεμβάσεις Συμπερασματικά λοιπόν, οι διαφορές μεταξύ προβατινών και αιγών, ως προς τη συγκέντρωση του cis-9, trans-11 CLA στο λίπος του γάλακτος αυτών, όταν η διατροφή τους είναι ίδια, μπορούν εν μέρει να ερμηνευτούν με τις διαφορές που παρατηρούνται στην έκφραση του γονιδίου της Δ⁻⁹ αφυδρογονάσης στον μαστικό αδένα μεταξύ των δύο ειδών ζώων.