A fejezet tárgyalja a növekedési hormon hatását a fejlődő (növendék) állatok gyarapodásának

TERMELÉSÉLETTAN

A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap

társfinanszírozásával valósul meg.

•Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése

•TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0010 projekt

Debreceni Egyetem

Nyugat-magyarországi Egyetem Pannon Egyetem

A növekedés szabályozása,

a hústermelés élettani alapjai

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

Hipofízisirtás borjakban

Hypophysectomia 21 napos korban 21,6 kg

Kontroll ikerborjú, 21 napos 21,8 kg

Ugyanez a kontroll borjú, 3 év múlva 503 kg

Ugyanez a hypophysisétől megfosztott borjú, 3 év múlva 166,6 kg

•Kemény (1974)

A bovin növekedési hormon (bST) aminosav szekvenciája;

WALLIS (1978)

H₂N

COOH

1 10 20

30 50 40

60

70

80 90 100 110

120 130

140 150

160 170 180

190

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) 284 347 122,0

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

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

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

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

A vérplazma növekedési hormon koncentrációjának napszakonkénti változása négy növendék bárányban

(Davis és mtsai., 1977)

Növekedési hormon (ng ml-1 )

A napszakok órákban (h)

Hipophysis

Máj IGF

GH

(-)

(-) (-) (-) (-)

(+) _{SRIF GRF}

α-adrenerg

α-adrenerg (+) (+)

(+)^5-HT

Opioátok Szubsztansz-P

Kolinerg Dopaminerg

(+)

(+)

GABA GABA

(-)

α-adrenerg

(-)

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

(+)

A GH vérszérum koncentrációjának változása humán pancreas GRF-44-NH₂ intravénás injektálását követően

növendékbikákban

-sóoldat -10 µg - 25 µg

-50 µg -100 µg

Növekedési hormon (ng ml-1 )

Injektálás ideje Idő (perc)

● ^sóoldat

○ ^{-10 μg}

■ -25 μg

□ ^{- 50 μg}

▲ - 100 μg

A GH vérszérum koncentrációjának változása juh

GRF-44-NH₂ intravénás injektálását követően növendék bárányokban

-sóoldat

-0,0625 µg kg^-1 -0,125 µg kg^-1 -0,25 µg kg^-1

-0,5 µg kg^-1 -1,0 µg kg^-1

Injektálás ideje Idő (perc) Növekedési hormon (ng ml-1 )

● ^sóoldat

○ -10 μg

■ ^{-25 μg}

□ ^{- 50 μg}

▲ - 100 μg

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).

Növekedési hormon, ng/ml

Az adagolás tól eltelt idő percben kifejezve GRF

CON

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

Növekedési hormon releasing faktor ellen immunizált (GRFi)* és kontroll (HSAi)** hízóüszők növekedési hormon

(ST) koncentrációi a vérszérumban; SIMPSON és mtsai., (1991).

* 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

Az immunizálástól eltelt idő percben kifejezve

Növekedési hormon, ng/ml

GRFi HSAi

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 Testtömeg, kg

Faggyúréteg, cm

A kísérlet kezdetétől eltelt napok

GRFi HSAi

GRFi HSAi

GRFi HSAi

Szomatosztatin ellen immunizált növendékbikák tömeggyarapodása (RODER & GARBER, 1989

)

Napi átlagos tömeggyarapodás (kg)

Változat Kontroll SS immunizált SE

0-100 nap 1,09 1,14 0,03

0-184 nap 1,20 1,33* 0,05

*p < 0,10

Rekombinált bovin növekedési hormon (rbST) hatása hízóbikák teljesítményére; DALKE és mtsai., (1992)

Az adagolt rbST mennyisége

Szign.

0 40 80 160

Kezdeti tömeg, (kg) 378 375 387 379 NS

Befejező tömeg (kg) 552 548 555 563 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

Somatostatin (SRIF) ellen immunizált bárányok növekedési intenzítása

Élősúly (kg)

Kor (hetek)

Immunizálás SRIF ellen:

●- - -●

Globulin ellen (kontroll):

o o

Passziv immunizáció :

▲- - - - -^▲

Szintetikus (recombinált) DNS segítségével előállított STH

•Egy humán STH szekrécióját kodoló gén előállítása (Goedel et al. 1979)

Szintetikus aminósaclánc

(DNA 1-23)

a humán hipofízis sejt DNS szekvenciája (24-191)

+

rh ^DNS

E. coli plasmid

rh ^STH Rh = rekombinált

humán (emberi)

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 11 12 12 -

Napi

tömeggyarapodás, g 290 380 (131%) 370 (127%) P<0,05

Takarmányértékesítés 8,45 6,74 (80%) 6,77 (80%) P<0,05

30 40 50

0 40 80 160

Rekombinált bovin növekedési hormonnal (rbST) kezelt hízóbikák vágott testtömegének fehérjemennyisége;

DALKE és mtsai., (1992)

Adag, rBST (mg/ttkg)

Kg

Rekombinált bovin növekedési hormonnal (rbST) kezelt hízóbikák vágott testtömegének zsírmennyisége;

DALKE és mtsai., (1992)

60 70 80 90

0 40 80 160

Adag, rBST (mg/ttkg)

Kg

120 130 140 150 160

0 40 80 160

Rekombinált bovin növekedési hormonnal (rbST) kezelt hízóbikák vágott testtömegének vízmennyisége;

DALKE és mtsai., (1992)

Adag, rBST (mg/ttkg)

Kg

Monoklonális ellenanyagok hatása a növekedési hormon aktivitásának

fokozására

ASTON, 1987

Az immunoglobulin (IgG) szerkezete

A molekula két polipeptidből áll:

a., nehéz lánc (fehér és világos részek)

b., könnyű lánc (bíbor és sötétkék részek)

Antigén-ellenanyag reakció az állati szervezetben

Precipitáció

ellenanyag antigén

kötőhelyek

Bovin növekedési hormon (bGH)* aktivitásának** fokozása monoklonális ellenanyaggal (OA11) hipofízis-törpe egerekben

(n=6); ASTON és mtsai., (1987)

0 0,5 1 1,5 2

0 2 2,8 3,3 4,2

Monoklonális ellenanyag (OA11) Log₁₀ABT₅₀

*A kísérleti állatok naponta 50 µg bGH injekcióban részesültek

** A GH aktivitását az SO₄ bordaporcokba épülésének mértékén keresztül minősítették;

mértékegysége: dpm / mg x 10^-3

35 SO 4beépülés a bordaporcokba

0 1 2 3 4 Sóoldat

*Kontroll 32-46 53-73 120-140 134-154 167-191

**MAB+Kontroll 35-53

Bovin növekedési hormon (bGH) aktivitásának fokozása a peptidlánc eltérő szekvenciáira irányuló antiszérum restrikcióján (korlátozásán)

keresztül, hipofízis-törpe egerekben; ASTON és mtsai., (1987)

*Kontroll Ig = ovalbuminnal immunizált juhokból származó Ig

**MAb= monoklonális ellenanyag

Növekedés mértéke (³⁵ SO₄ felvétel) + 50 μg

bGH

Az antiszérum által

blokkolt

peptidegység (Ig)

A növekedési hormon hatásmechanizmusának vázlata és a „hatásfokozó” antitest feltételezett

szerepe: ASTON és mtsai. (1991)

GH receptorok Máj

nem növekedési célra R1 R2

IGF-1 IGF-1BP

Kötő fehérje

Kötő fehérje

Hormon

GH Hipofízis

MAb MAb=

Monoklonális antitest

Izom Zsír Egyéb Homológ

Prolaktin

vagy placentális laktogén

GH receptorok növekedési célra

3 3,5 4 4,5

Kezeletlen kontroll (ovalbumin)

*Passzív **Aktív

A test összes fehérjetartalma (kg-ban)

A növekedési hormon 134 -154-es peptidegysége ellen irányuló aktív és passzív vakcinázás hatása

hízóbárányok vágótömegének fehérjetartalmára;

ASTON és mtsai., (1991).

*Passzív= 0,1 mg/ ttg.kg GH + ovalbuminhoz kötött antipeptid (134-154 Ig)

**Aktív = 0,1 mg/ ttg.kg GH + aktív immunizáció ovalbuminhoz kötött 134-154 Ig peptidszekvencia

A vérszérumból izolált növekedési faktorok

I. SALMON és DAUGHDAY, (1957)

- Szulfatizációs faktor: serkenti az [ ³⁵S ] 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)

Az IGF tulajdonságai



IGF-1

kb. 7500 Da molekulasúly 70 AA-ból álló peptid

a bovin és a humán szérumból azonos szerkezetben izolálták



IGF-2

kb. 7000 Da molekulasúly 67 AA-ból álló peptid

a humán és a bovin 3 aminósavban eltér

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

kontroll

4 mg/nap O-bST 4 mg/nap A-bST

Hipofízis

Célsejt Célsejt

MÁJ

IGF

IGF

Az inzulinszerű növekedési faktor (IGF) endokrin, parakrin és autokrin aktivitásának vázlata. A vázolt folyamatokat a

növekedési hormon (szomatotropin) szabályozza;

McGUIRE és mtsai., (1992).

10 15 20

DMEM / 0,5 % BSA + 200 ng/ml IGF-1

Az IGF-I hatása a fehérje-degradációra patkányból származó miotubulus kultúrákban; HONG és

FORSBERG, (1994)

- DMEM ( Dulbecco szerint módosított Eagle medium)= inkubációs anyag - BSA = Bovin szérumalbumin

Napi fehérje-degradáció

0 10 20 30

DMEM BSA BSA/IGF BSA/INS

Az inzulin és az IGF-I hatása a fehérjeszintézisre sertés embrionális eredetű miotubulus

kultúrákban; HEMBREE és mtsai., (1991).

Kezelések TCA-val precipitálható DPM (ezer)

TCA = triklórecetsav DPM = differenciálódott sertés miofibrillum

DMEM (Dulbecco szerint módosított Eagle medium) = inkubációs anyag BSA = bovin szérumalbumin

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

•Az IGF-I mint genetikai marker a húsmarha nemesítésében

Borjazási százalék növelése (REDDY és mtsai., (1996) - Fajta:Angus

- Vizsgálat:

A vérplazma IGF-I cc.– it mérték növendéküszőkben a választást követő 28., 42. és 56. napon.

- Eredmény:

A nagyobb IGF-I cc.-val rendelkező vonal 7%-al jobb borjazási eredménnyel rendelkezett mint a kisebb vérplazma cc.-jú.

Következtetés:

A választást követő vér IGF-I cc. hasznos szelekciós marker lehet a borjazási százalék növelésére.

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?

KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET !

Következő előadás címe:

A hímivarú állatok szaporodásbiológiai folyamatai és azok szabályozása

• Előadás anyagát készítették: Dr. Husvéth Ferenc