Artyku³ przegl¹dowy Review
Opracowane w USA i Kanadzie strategie dla pro-dukcji mleka przyjmuj¹, ¿e maksymalizacja iloci bia³-ka mo¿e przynieæ dodatkowe profity. Zwiêkszenie iloci bia³ka w mleku drog¹ manipulacji ¿ywieniowej jest trudne (30). Wzrost iloci RUP (rumen undegra-dable protein) w diecie równie¿ nie powiêksza iloci bia³ka (36). Zamiana czêci RDP (rumen degradable protein) na RUP zmniejsza iloæ bia³ka mikrobiolo-gicznego oraz zmienia iloæ i profil aminokwasów (AA) dop³ywaj¹cych do dwunastnicy (36). Dodatek poza¿waczowy AA u krów mlecznych zwiêksza ich pobranie, ale wzrost iloci bia³ka mleka jest zmienny, gdy¿ czêsto nie uwzglêdnia siê w dawce limituj¹cych EAA (essential amino acids). Dodatkowym czynni-kiem komplikuj¹cym przemiany bia³ka jest metabo-lizm AA w jelicie cienkim i w w¹trobie, który wywie-ra du¿y wp³yw na iloæ i profil AA dop³ywaj¹cych do gruczo³u mlekowego (38). Studia Blouina i wsp. (5) wykaza³y, ¿e w¹troba zatrzymuje 4% lizyny i a¿ 80% seryny z AA dop³ywaj¹cych ¿y³¹ wrotn¹.
Celem artyku³u by³o przeledzenie mo¿liwoci zwiêkszenia syntezy bia³ka w gruczole mlekowym krów przy zastosowaniu zabiegów ¿ywieniowych.
Modele syntezy bia³ka mleka w gruczole mlekowym krów
Usi³uje siê mo¿liwie dok³adnie przewidzieæ wzrost iloci bia³ka w mleku na skutek dodatku bia³ka lub AA do diety krów mlecznych. Model NRC (25) prze-widuje wzrost iloci bia³ka przy u¿yciu wspó³czynni-ka konwersji bia³wspó³czynni-ka metabolicznego MP (metabolic protein) dla potrzeb bytowych (67%), dla wzrostu p³o-du (33%) i prop³o-dukcji bia³ka mleka (67%).
Podobnie w Cornell Net Protein System (12) syntezê i iloæ AA w mleku uzale¿nia siê od ich dop³ywu do dwunastnicy, u¿ywaj¹c wspó³czynników konwersji EAA, które wahaj¹ siê od 2% do 100% (poza argini-n¹). Jednak, jak wykazuj¹ badania, wykorzystanie EAA do syntezy bia³ka mleka spada, jeli dop³yw przekra-cza ustalone potrzeby, które nie zawsze s¹ dok³adnie
Synteza bia³ka w gruczole mlekowym krów mlecznych
modele, uwarunkowania i najnowsze pogl¹dy
MARIAN KUCZAJ, JANUSZ ORDA*, JERZY PRE*, RAFA£ BODARSKI*, PAULINA PANEK, JAN TWARDOÑ**, JACEK MROWIEC**
Instytut Hodowli Zwierz¹t, *Katedra ¯ywienia Zwierz¹t i Paszoznawstwa Wydzia³u Biologii i Hodowli Zwierz¹t UP, ul. Che³moñskiego 38 c, 51-630 Wroc³aw
**Katedra Rozrodu z Klinik¹ Zwierz¹t Gospodarskich Wydzia³u Medycyny Weterynaryjnej UP, pl. Grunwaldzki 47, 50-366 Wroc³aw
Kuczaj M., Orda J., Pre J., Bodarski R., Panek P., Twardoñ J., Mrowiec J.
Protein synthesis in the mammary gland of dairy cows: models, conditions and recent opinions
Summary
This paper compares several models of protein synthesis in the mammary gland of cows developed by using various statistical models. According to these models, it is possible to predict an increase in the amount of proteins in milk as a result of the addition of proteins or amino acids (AA) to dairy cows diet. It is difficult to increase the amount of proteins in milk via nutritional manipulation. In the case of dairy cows, the extra-ruminal addition of AA increases their intake, but an increase in the amount of proteins in milk is not always achieved, since the AA dose often does not include limiting essential amino acids (EAA). An additional factor that complicates protein transformations is AA metabolism in the small intestine and liver, which to a large degree influences the amount and profile of AA transferred to the mammary gland. The utilization rate of AA in the mammary gland depends on their concentration in arterial blood, the rate of blood flow through the udder, the transport process through cellular membranes and the level of amino acid metabolism in the gland. All these processes may be described mathematically by Michaelis-Menten kinetic equations. Nevertheless, the ideal model of protein synthesis in the mammary gland is yet to be developed. Also the role of the most important amino acids for that synthesis is not fully known. Among non-essential amino acids (NEAA), considerable importance is attributed to glutamine and asparagine.
okrelone. NRC (25) okrela zapotrzebowanie na li-zynê i metioninê wyliczane na podstawie bia³ka meta-bolicznego, opieraj¹c siê na badaniach Rulguina i wsp. (34) oraz Schwaba i wsp. (37).
Rulguin i wsp. (35) na podstawie badañ z infuzj¹ AA do dwunastnicy twierdz¹, i¿ dodatek lizyny i leu-cyny podwy¿sza zawartoæ bia³ka w mleku do 4 g/kg, natomiast dodatek metioniny, histydyny, fenyloalani-ny i treonifenyloalani-ny zwiêkszaj¹ tê iloæ tylko o 2 g/kg. Pierw-szy model syntezy bia³ka mleka w gruczole mleko-wym przedstawili Baldwin i wsp. (cyt. 14). Podstaw¹ modelu metabolizmu w gruczole mlekowym opraco-wanym przez Hanigana i wsp. (19) s¹ ró¿nice w stê-¿eniu badanej substancji we krwi têtniczej i ¿ylnej. W modelu stosuje siê równania liniowe uwzglêdnia-j¹ce 19 zmiennych oraz bierze pod uwagê 37 substan-cji metabolicznych we krwi, w tym 22 aminokwasy. Model ten uwzglêdnia wydzielanie bia³ka mleka, laktozy i 3 frakcji t³uszczu o zró¿nicowanej d³ugoci ³añcucha. Stosuj¹c ten model stwierdzono najwiêkszy deficyt tryptofanu nastêpnie tyrozyny i fenyloalaniny oraz metioniny i histydyny. Znacz¹ca iloæ pirogronia-nów jest przeznaczona na syntezê glicyny i alaniny. Glutaminiany u¿ywane do syntezy proliny i glutaminy pochodz¹ czêciowo z katabolizmu argininy, a tak¿e z katabolizmu innych aminokwasów.
W modelu duñskim Danfeara (32) na podstawie badañ fizjologicznych in vivo ustalono z kolei, ¿e kro-wy czerwone duñskie o kro-wydajnoci dziennej ok. 30 kg mleka rednio absorbuj¹ aminokwasy w jelicie cien-kim w iloci 1950 g/dzieñ, co równowa¿ne jest ich 17 molom. Po przejciu przez w¹trobê gruczo³ mlekowy wychwytuje ok. 8. moli AA, z czego powstaje 900 g bia³ka mleka. Wed³ug Butlera i Beama (cyt. 4) zapo-trzebowanie gruczo³u mlekowego krowy rasy holsz-tyñsko-fryzyjskiej (hf) w 1. tygodniu post partum na aminokwasy (przy wydajnoci 30 kg mleka/dzieñ) wynosi 1374 g/dzieñ. Ró¿nice te wynikaj¹ z zawar-toci bia³ka w mleku i w wychwytywaniu AA.
Doepel i wsp. (14) zebrali wyniki z 59 dowiadczeñ i 217 zabiegów dowiadczalnych (52 dowiadczenia na krowach rasy hf i 5 rasy ayshire), u których zasto-sowano 2 metody statystyczne: korelacjê i regresjê i liniow¹ wieloczynnikow¹ (y = a + bx) oraz oblicze-nia na logarytmach model wg Michaelis-Mentena (y = (A/1 + Be) (x/K)) (15). Po ustaleniu zapotrze-bowania bytowego na AA wynikaj¹cego z ubytków bia³ka z³uszczonego naskórka, azotu moczu, bia³ka me-tabolicznego ka³u (25) wyliczono absolutne i wzglêd-ne iloci strawnych AA dla zapewnienia optymalwzglêd-nej iloci bia³ka w mleku wed³ug dwóch wzorów (w % EAA i w % bia³ka metabolicznego), które zosta³y za-prezentowane w tabeli 1.
Okrelono równie¿ efektywne wykorzystanie AA do syntezy bia³ka mleka w laktacji wg modelu liniowego i logarytmicznego po odjêciu potrzeb bytowych z sumy ogólnej dodanych AA przy pokryciu zapotrzebowa-nia na AA w 50, 75, 100 i 125 procentach (tab. 2).
Czynniki wp³ywaj¹ce na syntezê bia³ka w gruczole mlekowym krów w laktacji
Proces syntezy bia³ka mleka od strony biochemicz-nej i jego kinetyki zosta³ opisany przez równanie wed³ug Michaelis-Mentona, które ujmuje aktywnoæ enzymów i relacje miêdzy prekursorami a chemiczny-mi reakcjachemiczny-mi syntezy i sekrecj¹ sk³adników mleka (2). Czynniki ¿ywieniowe, tj. wzrost iloci bia³ka, sto-sunek pasz objêtociowych do treciwych, wywieraj¹ wp³yw na koncentracjê substratów i na wartoæ rów-nania dotycz¹cego syntezy mleka. Gdy koncentracja AA w têtnicach ros³a 2-3-krotnie w ci¹gu 10 godzin u krów otrzymuj¹cych w dawce 16% B.O. i 1,7 Mcal NEL/kg s.m., iloæ bia³ka w mleku wzros³a o 13% (7). Wzrost glukozy w surowicy o 1,8 razy nie zwiêkszy³ natomiast iloci laktozy w mleku (7). Badania te wska-zuj¹, i¿ sekrecja sk³adników mleka jest nieczu³a na
Tab. 1. Absolutne i wzglêdne iloci strawnych aminokwasów dla optymalnej iloci bia³ka w mleku (g/dzieñ, % EAA i % MP) wg modelu liniowego i logarytmicznego (14)
Tab. 2. Efektywne wykorzystanie aminokwasów do syntezy bia³ka mleka wg modelu liniowego i logarytmicznego przy ró¿nym procencie pokrycia zapotrzebowania na aminokwa-sy (po pomniejszeniu o potrzeby bytowe ogólnej sumy doda-nych AA) (14) A A Model ilniowy Modellogarytmiczny d / g %EAA %MP g/d %EAA %MP g r A 107 10,0 4,8 191 19,6 4,6 s i H 153 14,9 2,4 148 15,1 2,4 e lI 118 11,0 5,3 105 11,1 5,3 u e L 211 19,7 9,4 175 18,5 8,9 zi L 162 15,1 7,2 142 15,0 7,2 t e M 156 15,2 2,5 150 15,3 2,5 n e F 117 10,9 5,2 108 11,4 5,5 e r T 113 10,5 5,1 198 10,4 5,0 l a W 136 12,7 6,1 129 13,6 6,5 A A a k e l m a k ³ a i b y z e t n y s o d A A e i n a t s y z r o k y W l e d o m y w o i n il y n z c i m t y r a g o l l e d o m A A a n b e z rt o p a i c y r k o p % 0 5 75 100 125 g r A 0,59 0,71 0,57 0,49 0,44 s i H 0,95 1,09 0,88 0,76 0,68 e lI 0,74 0,86 0,72 0,65 0,58 u e L 0,70 0,83 0,70 0,61 0,55 zi L 0,77 0,90 0,76 0,68 0,60 t e M 0,80 0,89 0,75 0,66 0,59 n e F 0,64 0,75 0,61 0,53 0,48 e r T 0,69 0,82 0,67 0,60 0,55 l a W 0,76 0,86 0,71 0,62 0,56
koncentracjê prekursorów we krwi (7). Wartoæ Kma ze wzoru Michaelisa-Mentona do wyko-rzystania prekursorów syntezy bia³ka musi byæ, zdaniem auto-rów, obni¿ona. Synteza bia³ka mleka w gruczole mlekowym jest procesem zu¿ywaj¹cym energiê. S³absze wykorzystanie dop³y-waj¹cych AA w wiêkszej iloci mo¿na t³umaczyæ niedoborem energii metabolicznej.
Infuzja octanu do gruczo³u mlekowego skutkowa³a spad-kiem produkcji mleka i koncen-tracji bia³ka w mleku (30). Rów-nie¿ profile suplementowanych AA mog¹ mieæ du¿e znaczenie. Przy infuzji do po³owy wymie-nia krów rasy hf AA o profilu mikrobiologicznym gruczo³ mle-kowy wychwytywa³ 49%, a przy AA o profilu bia³ka mleka wy-chwytywa³ mniej 44% (30).
Rius i wsp. (33) badaj¹c czyn-niki reguluj¹ce proces syntezy
bia³ka mleka u krów, za³o¿yli hipotezê, i¿ AA i sub-straty energetyczne niezale¿nie reguluj¹ metabolizm AA oraz syntezê bia³ka w gruczole mlekowym przy uwzglêdnieniu systemowych i lokalnych mechaniz-mów. Krowom rasy hf w rodkowej fazie laktacji po-dawano 70% dawki TMR i nastêpnie stosowano w postaci infuzji do trawieñca: wodê, kazeinê (0,8 kg/ dzieñ), skrobiê (2,0 kg/dzieñ) i kombinacjê kazeiny i skrobi. Infuzja kazeiny spowodowa³a wzrost AA we krwi, wzrost ekstrakcji AA przez gruczo³ mlekowy, bez zmian iloci bia³ka mleka. Z kolei infuzja skrobi zwiêkszy³a iloæ mleka i bia³ka. Wy¿sza szybkoæ prze-p³ywu krwi przez wymiê obni¿y³a koncentracjê AA we krwi oraz zwiêkszy³a ekstrakcjê niektórych AA. We krwi wzrós³ poziom glukozy, insuliny i insulino-zale¿nego czynnika wzrostu I. Podanie skrobi zwiêk-szy³o fosforylacjê bia³ka rybosomowego 3 i syntazy tlenku azotu (zrobiono biopsjê tkanki gruczo³u), nato-miast hipoteza niezale¿nego dzia³ania kazeiny i skrobi nie potwierdzi³a siê (33). Cant i wsp. (10) przy infuzji glukozy do wymienia stwierdzili obni¿enie zawarto-ci t³uszczu i bia³ka w mleku, a wzrost laktozy i zawar-toci wody.
Istotn¹ rolê w syntezie bia³ka mleka odgrywaj¹: pro-lina, glutamina i asparagina endogenne aminokwasy (6, 41). W tabeli 3 przedstawiono wspó³czynniki eks-trakcji (w %) oraz wychwyt (w mmol/godz.) poszcze-gólnych aminokwasów (30). Opisano 13 transporte-rów AA przez biomembrany, ale uznano trzy systemy za najwa¿niejsze: A, ASC i L system (11). Transpor-tery A i ASC s¹ wspomagane przez pompê sodow¹. W metodach badañ in vivo najbardziej znana i
stoso-wana jest ocena przep³ywu krwi oraz ró¿nic stê¿eñ AA w krwi têtniczej i ¿ylnej metoda Flicka (22). Krew têtnicza dostarczana jest do gruczo³u mlekowego u krów têtnic¹ sromow¹. Krew z wymienia odprowa-dzana jest dwiema podskórnymi ¿y³ami brzusznymi.
Badania Canta i McBride (9) wskazuj¹, ¿e potrzeb-ne s¹ korekty pozwalaj¹ce dok³adniej okreliæ szyb-koæ przep³ywu i koncentracjê metabolitów we krwi. Niektóre z teorii wskazuj¹, ¿e nadmiar pewnych EAA ulega transaminacji w gruczole i zamianie na NEAA (endogenne), które s¹ wychwytywane w iloci za ma-³ej w stosunku do potrzeb syntezy bia³ka.
Egzogenne AA podzielono na dwie grupy (22): metionina, fenyloalanina, tyrozyna, histydyna, i tryp-tofan, które s¹ wychwytywane i transferowane do bia³ka mleka stechiometrycznie oraz treonina, walina, leucyna, izoleucyna, lizyna, arginina, które s¹ wychwy-tywane w wiêkszych ilociach ni¿ to wynika z sekre-cji w bia³ku mleka. Wychwytywanie (ekstrakcja) EAA grupy I jest wiêksza ni¿ grupy II, co sugeruje, i¿ grupa I jest czynnikiem limituj¹cym syntezê bia³ka mleka. W badaniach naukowców w Nowej Zelandii (26) u krów ¿ywionych na pastwisku stwierdzono najwiêk-szy dop³yw (ok. 36% ca³oci) do gruczo³u mlekowego EAA z grupy II izoleucyny, leucyny, waliny i lizyny, natomiast najmniejszy by³ dop³yw histydyny.
W niektórych badaniach metionina wykazywa³a najwy¿szy wspó³czynnik ekstrakcji. Koncentracja metioniny w krwi têtniczej by³a pozytywnie skorelo-wana z wychwytem przez gruczo³ mleczny krów tego aminokwasu (obliczonym z ró¿nicy têtniczo-¿ylnej) z iloci¹ bia³ka mleka. Ró¿nice têtniczo-¿ylne by³y na
Tab. 3. Wspó³czynniki ekstrakcji (%) oraz wychwyt (mmol/godz.) poszczególnych aminokwasów (30) A A A A u k t a d o d z e B DodatekAAbia³ka o g e n z c i g o l o i b o r k i m mleka % a j c k a rt s k e mwmyoch/lgwoydtz. eksrtakcja% mwmyoch/lgwoydtz. eksrtakcja% mwmyoch/lgwoydtz. zi L 38,4 8,9 30,8 15 36,2 20 n e F 39,8 5,6 38,4 19 23,8 12 r y T 30,4 4,6 27 4,6 29,2 7,6 e r T 18,3 11 7,4 17 19 24 l a W 23,7 25 22,6 46 5,7 21 e lI 35,9 14 26,5 22 22,6 22 u e L 35,1 25 26,2 36 23,8 39 g r A 42,9 11 35,3 15 36,6 17 a n il u rt i C 16,1 6 11 11 8 5,1 o r P 14,3 4,2 9,1 10 12,4 11 r e S 29,4 8,5 30,6 15 22,1 13 il G 0 0,9 5,5 8,5 2 1,5 a l A 19,9 21 16 27 6,2 8,1 u l G 37,1 16 41 27 51,8 51 p s A 12,3 2,5 79,8 26 70,7 16
ogó³ wy¿sze, jeli analizowano pe³n¹ krew w porów-naniu do surowicy, co sugeruje, ¿e jest to lepszy wska-nik dla prekursorów syntezy bia³ka mleka (22).
Badania Guinarda i Rulguina (16, 17) wykaza³y znacz¹c¹ rolê endogennych AA w procesie syntezy bia³ka mleka. Przy zwiêkszonej poda¿y NEAA (non--essential amino acid) mala³a rola niektórych amino-kwasów egzogennych. wiadcz¹ o tym wartoci wspó³-czynników ekstrakcji wyra¿one w % i w mmol/godz. dla glutaminy i asparaginy (tab. 3). Nie potwierdzono, by peptydy bra³y udzia³ w syntezie bia³ka mleka (22). Natomiast Doepel i Lapierre (13) stwierdzili ma³e zna-czenie aminokwasów endogennych w metabolizmie gruczo³u mlekowego. Przy dodaniu EAA (infuzje do trawieñca) wzros³a iloæ mleka i bia³ka. Dodatek NEAA nie spowodowa³ ¿adnych zmian w tym zakre-sie. Przy dodaniu EAA gruczo³ mlekowy pobiera³ wiê-cej kwasu â-hydroksymas³owego i mleczanów, a przy dodatku NEAA wiêcej glukozy. W kilku dowiad-czeniach wykazano, i¿ niektóre EAA fenyloalanina, treonina, izoleucyna, leucyna, walina oraz glutaminia-ny potencjalnie limituj¹ syntezê bia³ka mleka (9).
Cant i wsp. (8) wyjanili mechanizm depresji bia³-ka w mleku przy dodatku t³uszczu. Nastêpuje wtedy wolniejszy przep³yw krwi przez gruczo³ mlekowy. Przy dodatku EAA w nadmiarze uruchamiane s¹ dodatko-we szlaki metaboliczne AA: oksydacji, transaminacji i przemiany bia³ek. Dobrym wskanikiem stopnia na-silenia metabolizmu AA jest aktywnoæ enzymu ami-notransferazy asparaginowej, a tak¿e stosunek RNA do DNA, które wzrastaj¹, odpowiednio, 5- i 3,6-krot-nie (22).
Wed³ug Sung Woo Kim i Guoyno Wu (39), niektóre aminokwasy (leucyna, izoleucyna, walina, lizyna) s¹ inhibitorami arginazy, która degraduje argininê w tkan-ce gruczo³u mlekowego, co u³atwia wykorzystanie argi-niny w syntezie bia³ka mleka. Doepel i Lapierre (13) wykazali u krów rasy hf w okresie laktacji, i¿ niedo-bór argininy nie wp³ywa na zawartoæ bia³ka mleka.
Przy dodaniu do TMR 30% DDGS (dried distillers grains with solubles) bez t³uszczu stwierdzono we krwi krów ma³o lizyny, a du¿o metioniny. W gruczole mlekowym wychwyt lizyny wzrós³ z 64% do 72%, a metioniny zmala³ z 71% do 43% (24). W badaniach prowadzonych na krowach rasy hf w okresie laktacji dodatek leucyny (do¿ylnie) zwiêkszy³ wychwyt przez gruczo³ mlekowy do 30%, syntezê bia³ka o 11%, a oksydacjê o 259% (31). Podaj¹c lizynê w nadmiarze (infuzja do trawieñca), sprawdzono stopieñ jej wyko-rzystania w gruczole mlekowym. Tylko ok. 10% zo-sta³o wykorzystane do transaminacji i syntezy NEAA (glutaminiany 6,8%, asparaginiany 2,4%, seryna 2,1%, alanina 1,0%) (21).
Appuhamy i wsp. (1) ¿ywi¹c krowy mleczne (> 50 kg mleka/dzieñ) diet¹ opart¹ g³ównie o kiszonkê z kuku-rydzy i siano z lucerny, badali wp³yw infuzji do krwi lizyny, metioniny oraz leucyny, izoleucyny i waliny na iloæ bia³ka w mleku. Lizyna i metionina
podwy¿s³y, a aminokwasy rozga³êzione nie zmienia³y jego za-wartoci w mleku. Prawdopodobnie zosta³y one zu¿y-te na zwiêkszon¹ synzu¿y-tezê bia³ka miêni.
Wp³yw mastitis na sk³ad frakcji bia³kowej mleka Mastitis ma niebagatelny wp³yw na w³aciwoci organoleptyczne oraz sk³ad chemiczny mleka. Zmia-ny te dotycz¹ zarówno objêtoci, smaku, jak i konsy-stencji (28). Analiza dotyczy jednak w g³ównej mie-rze mleka od krów cierpi¹cych na subkliniczn¹ postaæ mastitis. Pomimo pozornie prawid³owego wygl¹du frakcje poszczególny sk³adników ulegaj¹ znacznym zmianom, dotyczy to zarówno elementów organicz-nych, jak i nieorganiczorganicz-nych, co mo¿e byæ pomocne w diagnostyce choroby (2). Sk³ad bia³ek mleka oraz ich iloæ podlegaj¹ istotnym wahaniom. Wyniki do-tychczasowych badañ, w których analizowano zale¿-noæ miêdzy koncentracj¹ bia³ek w mleku a wystêpo-waniem mastitis, nie daj¹ jednoznacznych wyników (28, 40), jednak konkluzja dotycz¹ca proporcji po-szczególnych sk³adników bia³kowych jest wspólna: dochodzi mianowicie do spadku stê¿enia kazeiny, alfa-i beta-laktoglobulalfa-iny, prealbumalfa-in oraz wzrostu stê¿e-nia bia³ek zwi¹zanych z rozwijaj¹cym siê stanem za-palnym immunoglobulin, albumin, bia³ek ostrej fazy, laktoferryny oraz plazminogenu (2, 28, 29, 40). Obec-noæ tych bia³ek w mleku ma zwi¹zek z uszkodzeniem bariery krewmleko (2, 28), z kolei spadek iloci bia-³ek serwatkowych jest wynikiem upoledzenia funk-cji sekrecyjnych komórek wydzielniczych. Ponadto toksyny bakteryjne i enzymy ze zniszczonych komórek przyczyniaj¹ siê do uszkodzenia dalszych komórek wy-dzielniczych w gruczole mlecznym, pog³êbiaj¹c stan zapalny (28).
Podsumowanie
Wykorzystanie aminokwasów w gruczole mleko-wym jest uzale¿nione od ich stê¿enia we krwi têtni-czej, szybkoci przep³ywu krwi przez wymiê, procesu transportu przez membrany komórkowe oraz od po-ziomu metabolizmu aminokwasów w gruczole (20). Wszystkie te procesy, w³¹czaj¹c transport AA, synte-zê bia³ka i degradacjê AA oksydacja, transaminacja mog¹ byæ opisane matematycznie przy u¿yciu kine-tycznych równañ Michaelisa-Mentona. Wed³ug wielu autorów, jest to w³aciwe oddanie biologii gruczo³u mlekowego oraz jego parametrów i potrzebne s¹ dal-sze badania w tym kierunku (22).
Stymulacja syntezy bia³ka mleka poprzez dodatek AA jest g³ówn¹ strategi¹ do redukcji katabolizmu AA. Nastêpuje wiêksze pobranie AA do syntezy, zmniej-szenie ich poziomu we krwi, co redukuje katabolizm AA w tkance miêniowej (18). Wród NEAA du¿e znaczenie przypisuje siê glutaminie i asparaginie.
Insulina i AA s¹, wed³ug niektórych autorów, ini-cjatorami procesu syntezy bia³ka zarówno w miêniach, jak i w gruczole mlekowym przy aktywacji kaskady sygna³ów, w tym rapamycyny (mTOR) (3, 33).
Me-chanizm molekularny nie jest do koñca poznany. Wiêk-szoæ dobrych wyników przy infuzji lub iniekcji ami-nokwasów egzogennych uzyskiwano przy niedoborze bia³ka lub aminokwasów w dawce pokarmowej.
Przy mastitis dochodzi do spadku stê¿enia kazeiny, alfa- i beta-laktoglobuliny, prealbumin oraz wzrostu stê¿enia bia³ek zwi¹zanych z rozwijaj¹cym siê stanem zapalnym (2, 28, 29, 40). Nie mo¿na równie¿ zapomi-naæ o bia³kowych toksynach wytwarzanych m.in. przez niektóre cytotoksyczne szczepy E. coli (23), mog¹ce stanowiæ bezporednie zagro¿enie dla zdrowia i ¿ycia ludzi.
Reasumuj¹c nale¿y stwierdziæ, i¿ nie opracowano do tej pory idealnego modelu syntezy bia³ka w gru-czole mlekowym. Opinie o najwa¿niejszych kwasach dla tej syntezy s¹ podzielone. Obok amino-kwasów egzogennych wa¿ne miejsce zajmuj¹ niektó-re aminokwasy endogenne. Zwiêkszenie zawartoci bia³ka w mleku poprzez ¿ywienie nadal pozostaje za-gadnieniem trudnym do rozwi¹zania.
Pimiennictwo
1.Appuhamy J. A. D. R. N., Knapp J. R., Becvar O., Escobar J., Hanigan M. D.: Effects of jugular-infused lysine, methionine, and branched-chain amino acids on milk protein synthesis in high-producing dairy cows. J. Dairy Sci. 2011, 94, 1952-1960.
2.Batavani R. A., Asri S., Naebzadeh H.: The effect of subclinaical mistitis on milk composition In dairy cows. Int. J. Vet. Res. 2007, 8, 205-211.
3.Bell A. L., Appuhamy J. A. D. R. N., Escobar J., Hanigan M. D.: Insulin and essential amino acids have significant but independent effects on protein synthesis signaling in bovine mammary epithelial cells in-vitro. J. Dairy Sci. 2009, 92 (E Suppl. 1), 472 (Abstr.).
4.Bell A. W.: Regulation of organic nutrient metabolism during transition from late pregnancy to early lactation. J. Anim. Sci. 1995, 73, 2804-2819. 5.Blouin J. P., Bernier J. F., Reynolds C. K., Lobley G. E., Dubreuil P., Lapierre H.:
Effect of supply of metabolizable protein on splanchnic fluxes of nutrients and hormones in lacating dairy cows. J. Dairy Sci. 2002, 85, 2618-2630. 6.Bruckental I., Ascarelli I., Yosifi B., Alumot E.: Effect of duodental proline
infu-sion on milk production and composition in dairy cows. Anim. Prod. 1991, 53, 299-303.
7.Cant J. P., Berthiaume R., Laperre H., Luimes H., McBride B. W., Pacheco D.: Responses of the bovine mammary glands to absorptive supply of single amino acids. Can. J. Dairy Sci. 2003, 83, 341-355.
8.Cant J. P., DePeters E. J., Baldwin R. L.: Mammary amino acid utilization in dairy cow fed fat and its relationship to milk protein depression. J. Dairy Sci. 1993, 76, 762-774.
9.Cant J. P., McBride B. W.: Mathematical analysis of the relationship between blood flow and uptake of nutrients in the mammary glands of a lactating cow. J. Dairy Res. 1995, 62, 405-422.
10.Cant J. P., Trout D. R., Qiao F., Purdie N. G.: Milk synthetic response of the bovine mammary gland toan increase in the local concentration of arterial glucose. J. Dairy Sci. 2002, 85, 494-503.
11.Christensen H. N.: Role of amino acid transport and countertransport in nutrition and metabolism. Physiol. Rev. 1990, 70, 43-77, cyt. za Maas J. A., France J., McBride B. W.: Towards a mechanistic model of amino acid uptake and metabolism by the mammary gland of the lactating dairy cow: A literature review. J. Anim. Feed Sci. 1998, 7, 105-129.
12.Cornel Net Protein System. The Cornell University Nutrient Management Plan-ning System. The net carbohydrate and protein system for evaluating herd nutri-tion and nutrient excrenutri-tion. CNCPS version 4.0. November 3 rd, 2000. Model Documentation.
13.Doepel L., Lapierre H.: Deletion of arginine from an abomasal infusion of amino acids does not decrease milk protein field in Holstein cows. J. Dairy Sci. 2010, 94, 864-873.
14.Doepel L., Pacheco D., Kennelly J. J., Hanigan M. D., López I. F., Lapierre H.: Milk protein synthesis as a function of amino acid supply. J. Dairy Sci. 2004, 87, 1279-1297.
15.France J., Dijkstra J., Dhanoa M. S., Baldwin R. I. 1998. Biomathematical applications in ruminant nutrition. cyt. za Doepel L., Pacheco D., Kennelly J. J., Hanigan M. D. López I. F., Lapierre H.: Milk protein synthesis as a function of amino acid supply. J. Dairy Sci. 2004, 87, 1279-1297.
16.Guinard J., Rulquin H.: Effects of graded amounts of duodenal infusions of lysine on the mammary uptake of major milk precursors in dairy cows. J. Dairy Sci. 1994a, 77, 3565-3576.
17.Guinard J., Rulquin H.: Effects of graded levels of duodenal infusion of casein on mammary uptake in lactating cows. Individual amino acids. J. Dairy Sci. 1994b, 77, 3304-3315.
18.Hanigan M. D., Cant J. P., Weakley D. C., Beckett J. L.: An evaluation of postabsorptive protein and amino acid metabolism in the lactating dairy cow. J. Dairy Sci. 1998, 81, 3385-3401, cyt. za Rius A. G., Appuhamy J. A. D. R. N., Cyriac J., Kirowski D., Becvar O., Escobar J., McGilliard M. L., Bequette B. J., Akers R. M., Hanigan M. D.: Regulation of protein synthesis in mammary glands of lactating dairy cows by starch and amino acids. J. Dairy Sci. 2010, 93, 3114--3127.
19.Hanigan M. D., Crompton L. A., Metcalf J. A., France J.: Modelling mammary metabolism in the dairy cow to predict milk constituent yield, with emphasis on amino acid metabolism and milk protein production: Model construction. Theor. Biol. 2001, 213, 223-239.
20.Król H., Urbaniak M.: Metabolizm w gruczole mlekowym prze¿uwaczy oraz metody pomiaru przep³ywu krwi przez gruczo³ mlekowy. Rocz. Nauk Zoot., Supl. z. 9, 2000, 91-95.
21.Lapierre H., Doepel L., Minlne E., Lobley G. E.: Responses in mammary and splanchnic metabolism to altered lysine supply in dairy cows. Animal 2009, 3, 360-371.
22.Maas J. A., France J., McBride B. W.: Towards a mechanistic model of amino acid uptake and metabolism by the mammary gland of the lactating dairy cow: A literature review. J. Anim. Feed Sci. 1998, 7, 105-129.
23.Malinowski E., Gajewski Z., Pawliñski B., Nagas T., Perzyna M.: Zapobieganie colimastitis u krów. ¯ycie Wet. 2011, 86, 114-117.
24.Mjoun K., Kalscheur K. F., Hippen A. R., Schingoethe D. J., Little D. E.: Lacta-tion performance and amino acid utilizaLacta-tion of cows fed increasing amounts of reduced-fat driet distillers grains with solubles. J. Dairy Sci. 2010, 93, 288-303. 25.National Research Council. Nutrient Requirements of Dairy Cattle. National
Academy Press, Washington, DC 2001.
26.Pacheco D., Tavendale M. H., Reynolds G. W., Barry T. N., Lee J., McNabb W. C.: Whole-body fluxes and partitioning of amino acids to the mammary gland of cows fed fresh pasture at two levels of intake during early lactation. J. Nutrition 2003, 90, 271-281.
27.Peters E. J. de, Cant J. P.: Nutritional factors influencing the nitrogen compo-sition of bovine milk: a review. J. Dairy Sci. 1992, 75, 2043-2070.
28.Petrovski K.: Milk composition changes during mastitis. Dairy Vets Newsletter 2006, 23, 7-12.
29.Pourkabir M., Gharib F. Z.: A comparison of milk protein status of healthy and mastitic cowsunder denaturing conditions. Int. J. Vet. Res. 2010, 4, 73-76. 30.Purdie N. G., Trout D. R., Poppi D. P., Cant J. P.: Milk Synthetic Response of
the Bovine Mammary Gland to an increase in the local concentration of amino acids and acetate. J. Dairy Sci. 2008, 91, 218-228.
31.Raggio G., Lemosguet S., Lobley G. E., Rulguin H., Lapierre H.: Effect of casein and propionate supply on mammary protein metabolism in lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 2006, 89, 4340-4351.
32.Riis P. M., Danfaer A., Hvelplund T., Madsen A., Madsen J., Nielsen M. O., Petersen P. H., Sejrsen K.: A model for the efficient use of new information within physiology, nutrion and breeding of dairy cows. Beretning fra Statens Husdyrbrugsforsøg. Denmark 1990, 66, 3-69.
33.Rius A. G., Appuhamy J. A. D. R. N., Cyriac J., Kirowski D., Becvar O., Escobar J., McGilliard M. L., Bequette B. J., Akers R. M., Hanigan M. D.: Regulation of protein synthesis in mammary glands of lactating dairy cows by starch and amino acids. J. Dairy Sci. 2010, 93, 3114-3127.
34.Rulguin H., Pisulewski P. M., Vérité R., Guinard J.: Milk production and composition as a function of postruminal lysine and methionine supply: A nutrient-response approach. Livest. Prod. Sci. 1993, 37, 69-90.
35.Rulguin H., Vérité R., Guinard-Flament J., Pisulewski P. M.: Acids amines digestibles dans ¾intestin. Orgines des variaions chez les ruminats et répercus-sions sur les protéines du lait. INRA Prod. Anim. 2001, 14, 201-210. 36.Santos F. A. P., Santos J. E. P., Theurer C. B., Huber J. T.: Effects
rumen--undegradable protein on dairy cow performance: A 12-year literature review. J. Dairy Sci. 1998, 81, 3182-3213.
37.Schwab C. G., Bozak C. K., Whitehouse N. L., Mesbah M. M. A.: Amino acid limitation and flow to the duodenum at four stages of lactation. 1. Sequence of lysine and methionine limitation. J. Dairy Sci. 1992, 75, 3486-3502. 38.Seal C. J., Reynolds C. K.: Nutritional implications of gastrointestinal and liver
metabolism in ruminants. Nutr. Res. Rev. 1999, 6, 185-208.
39.Sung Woo Kim, Guoyno Wu: Regulatory role for amino acids in mammary gland growth and milk synthesis. Amino Acids 2009, 37, 89-95.
40.Urech E., Puhan Z., Schallibaum M.: Changesi in milk protein fraction as affected by subclinical mastitis. J. Dairy Sci. 1991, 82, 2402-2411.
41.Weekes T. L., Luimes P. H., Can J. P.: Responses to amino acid imbalances and deficiencies in lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 2006, 89, 2177-2187. Adres autora: dr hab. Marian Kuczaj prof. nadzw., ul. Che³moñskiego 38c, 51-630 Wroc³aw; e-mail: marian.kuczaj@up.wroc.pl
