Комплекс ферментов поможет свиньям усваивать хлореллу

С ростом населения Земли возрастает и актуальность поиска легковозобновляемых ресурсов, особенно пищевых. К примеру, для получения свинины в современном мире необходимы комбикорма из зерна и сои, что, в свою очередь, ведет к увеличению площади пахотных земель. Чтобы повысить эффективность выращивания свиней и других сельскохозяйственных животных, можно использовать для их прокорма высокопродуктивные и легко культивируемые одноклеточные водоросли, например, хлореллу обыкновенную (Chlorella vulgaris). Однако свиньи — животные с однокамерным желудком, и их пищеварительная система не может эффективно расщеплять прочную клеточную стенку хлореллы. Поэтому при кормлении хлореллой в рацион свиней нужно добавлять комплекс ферментов, расщепляющий ее клеточную стенку. Вариант такого комплекса M, состоящий из четырех ферментов, предложила и ранее испытала in vitro команда исследователей из Португалии.

Для проверки эффективности комплекса ферментов M in vivo ученые провели эксперимент на 40 гибридных мясных свиньях — свиноматок (крупная белая × Ландрас) скрестили с хряками породы Пьетрен. Свиней разделили на четыре группы — одну контрольную и три опытных; рацион контрольных свиней был соево-зерновым, в то время как 5% рациона опытных свиней заменили на хлореллу (это сравнительно много — обычно в исследованиях свиньям дают менее 1% хлореллы). При этом первой опытной (CV) группе не давали дополнительных ферментов, второй (CV + R) давали коммерческую добавку из двух ферментов Rovabio® Excel AP, а третьей (CV + M) — разработанный ранее комплекс из четырех ферментов — экзо-β-глюкозаминидазы, альгинат-лиазы, деацетилазы пептидогликана N-ацетилмурамовой кислоты и лизоцима. После откорма и забоя животных образцы для транскриптомного и протеомного анализа брали из центральной части длиннейшей мышцы поясницы (musculus longissimus lumborum).

У группы CV от контрольной отличалась экспрессия 1190 генов, у группы CV + R — экспрессия     969 генов, а у группы CV + M — экспрессия всего трех генов. Также у группы CV отличалось от контроля обилие 21 белка, у группы CV + R — обилие 18 белков, и у группы CV + M — обилие 12 белков. Несмотря на то, что качество мяса свиней первых двух опытных групп не отличалось от качества мяса свиней контрольной группы, различия в протеоме и особенно в транскриптоме позволяют сделать вывод о том, что разница в рационе оказала влияние на этих свиней.

Так, в первых двух опытных группах была отмечена меньшая экспрессия гена SCD — стеароил-КоА-десатуразы, фермента, катализирующего синтез мононенасыщенных жирных кислот, что, как предполагают авторы, может быть связано с недостатком глюкозы, полученной из пищи. Кроме того, в группе CV + R была повышена активность генов SIRT3 и ACOT8, участвующих в активации супероксиддисмутазы и в пероксисомном метаболизме липидов. На мышах было показано, что ограничение калорийности рациона приводит к увеличению транскрипции SIRT3, в том числе в скелетной мускулатуре, что способствует поддержанию энергетического гомеостаза; авторы предполагают, что у свиней задействован сходный механизм. Ген ACOT8 кодирует ацил-КоА тиоэстеразу 8, локализованную в пероксисомах; на мышах также было показано, что путь активации ACOT8 может запускаться голоданием.

Авторы предполагают, что повышенная активность генов SIRT3 и ACOT8 вызвана необходимостью поддержания гомеостаза при недостатке питательных веществ, поскольку свиньи из групп CV и CV + R не могли усваивать питательные вещества хлореллы. Кроме того, разница в протеоме указывает на повышенный уровень синтеза белка в группе CV + M по сравнению с группами CV и CV + R, хоть и не ведущий к увеличению мышечной массы.

Для понимания того, как именно кормление хлореллой сказывается на метаболизме свиней, необходимы дальнейшие исследования, в особенности — изучение транскриптома и протеома печени. Однако на данном этапе авторы делают предварительные выводы, что разработанный ими комплекс ферментов M в достаточной мере расщепляет клеточные стенки хлореллы и способствует полноценному усвоению данной кормовой добавки.

Свиньи с измененным геномом получили одобрение FDA