Effects of recovery from short-term heat stress exposure in growing pigs

 

 

 

Abstract

 

• 이 연구는 돼지가 Heat Stress(HS)에 반응하는 필수 메커니즘과 아미노산(AA)의 혈장농도 plasma concentrations(PC) 및 대사산물의 시간적 패턴을 밝히는 데 목적이 있다.
  HS하의 대사변화와 HS이후의 회복은 잘 알려져 있지 않았다.
  수컷 교잡돈을  별도의 펜(PEN)에 사육하면서 TN 조건(20℃ 및 80% 상대습도; TN[-1D])에 적응시켰다.
  첫날, 24시간동안 HS(36℃ 및 60% 상대습도)에 노출시킨 다음 5일 동안(TN[2D] ~ TN[5D]) 관찰하였다.
• 직장온도 Rectal temperature(RT) 및 사료섭취량(FI)은 매일 측정하였다.
  HS돼지는 TN(-1D) 돼지보다 RT(40.72 ℃)가 높고 FI가 50 % 낮았다(p<0.01).
  필수아미노산(threonine, valine, and methionine) 및 비필수아미노산(cysteine, tyrosine)의 plasma concentrations(PC)는 TN(-1D) 돼지보다 HS에서 더 높았으며(p<0.05) 회복시간동안 지속되었다.
  비단백질 α-aminobutyric 및 β-alanine 농도는 TN(-1D) 돼지보다 HS에서 더 높았다(p<0.05).
  creatinine 대사 산물농도는 다른 처리보다 HS에서 높았지만(p<0.01), alanine과 leucine의 대사 산물농도는 회복 5일 동안 계속 증가했습니다 (p<0.05).
• HS 및 TN 상태 돼지 사이의 plasma AA profiles 및 대사 산물에서 몇가지 주요 차이점이 발견되었다.
  이것은 HS 돼지가 그들의 신진 대사를 변경하도록 강요 받았음을 나타내며, 이러한 결과는 회복 시간과 관련된 급성 HS 반응의 메커니즘에 대한 정보를 제공한다.

Keywords: Acute heat stress, Amino acids, Growing pigs, Metabolome

 

 

 

Introduction

 

• 가축의 열스트레스(HS)를 증가시키면 일반적으로 사료섭취량(FI)이 감소하고 돼지 대사에 영향을 주어 생산성이 낮아진다[6].
• 돼지 FI는 열적 쾌적 지대에서 1℃마다 40g씩 감소하며 총 열량은 신체에서 발생하는 열과 환경에서 흡수된 열을 더한 값이다[9].
• 돼지는 HS에 노출되었을 때 신체의 에너지 대사 불균형이 있는 것으로 알려져 있으며, 이는 단백질 축적보다 지방 축적이 더 높다[12].
• ADFI (일일 평균 사료 섭취량), ADWD (일일 평균 수분 섭취량), ADWL (일일 평균 수분 손실량) 및 RT (직장 온도)도 HS 및 HS 회복 중 대사 변화를 더 잘 이해하기 위해 기록되었습니다.
• ADFI(average daily feed intake), ADWD(average daily water drank), ADWL(average daily water loss), and RT(rectal temperatures)

 

 

Animals and experimental design

 

 

• 8주령 평균 체중 32.8 ± 4.1 kg인 6마리의 거세된 수컷(Landrace × Yorkshire)
• 모든 돼지는 통제된 환경(온도 20℃, 상대습도 80%)에서 3일 동안 대사케이지(2.1m x 1.4m)에서 사육하여 적응.
• 첫날, 24시간동안 HS(36℃ 및 60% 상대습도)에 노출/ 이후 20℃, 상대습도80 %로 유지.
• TN(-1), HS, TN(2), TN(5)

 

 

 

Result

 

Effect of short-term heat stress exposure on ADFI, ADWD, ADWL, and RT

 

 

 

 

 

 

• HS에서 ADFI는 TN(-1D, 2D, 5D)와 비교하여 약 절반으로 감소했다(p=0.002).
• HS에서 ADWL은 TN(-1D), TN(2D), TN(5D)보다 높았다(p=0.048).
• 단기 HS에 노출된 돼지는 TN조건(-1D, 2D, 5D)에 비해 RT(p = 0.0001)가 상당히 증가했다.
• TN돼지와 비교하여 HS돼지는 TN(-1D), TN(2D) 및 TN(5D) 조건에서 각각 198 %, 214 % 및 214 %의 FI 감소를 보였다.

 

 

Effect of short-term heat stress exposure on plasma concentrations(μg/mL) of free amino acids

 

 

 

 

• HS에서 threonine(Thr)과 methionine(Met) 수준이 상대적으로 유의하게 높았다(p=0.011, p=0.016).
• Valine(Val) 수치도 TN(-1D) 및 TN (2D)보다 HS에서 유의하게 높았지만(p = 0.044), TN(5D)조건에서 농도는 HS보다 약간 낮았습니다.
• Cysteine(Cys)과 Tyrosine(Tyr)은 TN(-1D)보다 HS -> TN(5D)에서 유의하게 높았습니다(p = 0.046, p = 0.041)

 

 

 

• α-aminobutyric acid(α-ABA)농도는 HS에서 TN(-1D, 2D, 5D)보다 유의하게 높았다(p=0.013).
• β-alanine (β-Ala)농도는 TN(-1D)보다 HS ~ TN(5D) 조건으로 유의하게 더 높았다(p=0.040).

 

 

 

 

• alanine 농도는 TN(-1D) 및 HS에서 보다 TN(2D) 및 TN (5D)에서 유의하게 높았습니다(p=0.034).
• creatinine 수치는 TN(-1D, 2D, 5D)보다 HS조건에서 유의하게 상승(p=0.002)되었습니다.
• leucine 농도는 TN(-1D)보다 TN(2D) 및 TN(5D)에서 유의하게 높았다 (p = 0.038).

 

 

DISCUSSION

 

• 돼지에서 HS의 ADFI 감소와 RT 증가였다.
• 이는 대사 열생성을 감소시키고 ADWD를 13% 증가시켰으며, ADWL을 증가시켰으며, 이는 다시 heat debauchery을 극대화했을 수 있다.
• 그러나 TN(2D) 및 TN(5D)의 돼지는 ADFI가 점진적으로 증가하고 RT, ADWD 및 ADWL이 감소했다.
• 단기 HS는 자발적인 FI의 급격한 감소를 보였으나, TN(2D)에서 TN (5D)까지의 돼지의 FI는 HS에서 회복되고 점차 증가했다
• HS는 TN에 비해 훨씬 더 많은 물을 마셨다

 

• 대사 산물을 비교 한 결과 HS가 AA수준을 변경했으며, 그중 일부는 serine 및 Thr 대사를 포함한 AA대사 경로에 관여하였다
• Morales et al. [25]는 TN 돼지에 비해 HS 돼지의 말단 회장에서 내인성 Thr의 더 높은 회수율을 발견하여 전자가 점액 분비를 증가 시켰음을 나타냅니다.
• 우리는 Valine이 단기 HS의 잠재적 마커라고 주장합니다

 

 

 

이 연구에서 alanine, creatinine, 및 leucine 대사 산물 농도의 상당한 변화가 그림 2에서와 같이 단기 HS에 노출된 돼지에서 발견되었다.

현재 연구의 결과는 HS가 glucose–alanine cycle에 미치므로 회복 시간 동안 혈장에서 알라닌 농도를 증가시키는 것으로 나타났습니다.

AA의 PC와 일부 대사 산물은 HS 조건 하의 돼지가 indispensable and dispensable AAs, 특히 Thr, Val, Met, Cys 및 Tyr에서 대사를 변경해야 함을 보여주었다.

 

 

 

 

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