Wykorzystanie technik proteomicznych do oceny wpływu diety z różnym udziałem fruktanów typu inulinowego na zmiany profilu białkowego aorty u rosnących prosiąt
Ładowanie...
Data
2021
Tytuł czasopisma
ISSN czasopisma
Tytuł tomu
Wydawca
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Abstrakt
Dieta ma ogromny wpływ na czynność organizmu. Prawidłowo zestawione składniki pokarmowe wykazują korzystne oddziaływanie na procesy fizjologiczne. W ostatnich latach coraz większe zainteresowanie, w kontekście ich działania prozd rowotnego wzbudzają suplementy. Ich przy kładem są prebioty ki. w tym należąca do fruktanów inulina. Do tej pory badania nad wpływem fruktanów typu inulinowego skupiały się głównie na jej cechach prebiotycznych, modyfikujących mikrobiotę jelitową , organizmu gospodarza. W przypadku zwierząt hodowlanych prace skupiały się na poprawie efektów produkcyjnych (np. poprawa wykorzystania paszy , zwiększenie przy rostów masy ciała).
Zagadnienie to jednak nie zostało szerzej zbadane w odniesieni u do aorty. Brak jest doniesień związanych z pośrednim wpływem fruktanów typu inulinowego na fizjologię aorty. Markerami świadczącymi o zmianach czynnościowych aorty mogą świadczyć zmiany ekspresji białek, które zaangażowane są w różne procesy komórkowe, biologiczne czy metaboliczne. Analiza zmian ekspresji białek w aorcie pod wpływem inuliny umożliwia wyodrębnienie białek kluczowych dla i stotnych procesów bi ologicznych i zrozumienie tych procesów w odpowiedzi na czynnik doświadczalny na poziomie molekularnym.
Cel: Celem niniejszej pracy było określenie wpływu suplementacji diety fruktanami typu inulinowego w postaci natywnej inuliny oraz suszu z korzenia cykorii na zmiany proteomu aorty u rosnących prosiąt oraz wygenerowanie /utworzenie powtarzalnych, reprezentatywnych map białkowych analizowanej tkanki.
Materiał i metody: Badania zostały przeprowadzone na materiale biologicznym (aorta wstępująca), pobranym od dwudziestu czterech prosiąt, 50 - dniowych mieszańców ras PIC x Penarlan P76 (samce). Zwierzęta zostały podzielone na 3 grupy żywieniowe (n=8), które otrzymywały: dietę kontrolną (grupa K), dietę eksperymentalną z 2% dodatkiem wodnego wyciągu inuliny (grupa D 1), oraz dietę eksperymentalną z 4% dodatkiem suszu z korzenia cykorii (grupa 02). Białka tkanki aorty rozstały rozdzielone z wy korzystaniem elektroforezy dwukierunkowej (2DE). Natomiast identyfikacji białek dokonano za pomocą spektrometrii mas typu MALDI-ToF. W celu określenia lokalizacji komórkowej oraz powiązania ich z procesami biologicznymi wykorzystano bazę danych UniProt oraz narzędzia bioinformatyczne Euk-mPlock 2.0 i STRING v l O.
Wyniki: Dieta z 4% dodatkiem suszu z korzenia cykorii spowodowała zmiany w ekspresji 32 białek , z których zidentyfikowano 19, reprezentujących 15 różnych produktów genowych. Natomiast dodatek do diety 2% wodnego roztworu inuliny wpłynął na zmiany w ekspresji 23 białek aorty. Spośród tych białek zidentyfikowano 13, które reprezentują 12 odrębnych produktów genowych. Wśród zidentyfikowanych białek , które wykazuję zmiany w ekspresji pod wpływem diet doświadczalnych znalazły się: białka zaangażowane w komórkową odpowiedź na stres, białka cytoszkieletarne odpowiedzialne za funkcję i utrzymanie komórki, składanie, organizację i ruch, białka uczestniczące w mechanizmach regulujących ciśnienie krwi, wspomaganie napięcia naczyniowego i w rozwój śródbłonka naczyniowego, w tym kluczową rolę w sygnal izacji komórkowej. Ponadto , uzyskano powtarzalne profile białkowe aorty rosnących prosiąt oraz dokonano globalnej charakterystyki zidentyfikowanych białek.
Wnioski: Dodatek do diety wodnego wyciągu inuliny oraz suszu z korzenia cykorii spowodował zmiany proteomu aorty u rosnących prosiąt. Natomiast suplementacja diety fruktanami typu inulinowego nie spowodowała zmian w stężeniu cholesterolu całkowitego i trójglicerydów w aorcie rosnących świń. Wygenerowane powtarzalne mapy białkowe 2D reprezentujące charakterystyczny wzór białek aorty dla Sus sera.fa, mogą stanowić bardzo istotne odniesienie w badaniach sk ierowan ych na charakterysty kę zmian w profilach białkowych pod wpływem zmiennych warunków fizjologicznych czy wybranego czynnika doświadczalnego. Wyni ki badań mogą też stanowić wsparcie diagnostyczne i prognostyczne w profilaktyce i/lub prewencji zootechniczna-weterynaryjnej.
Diet can significantly impact the function of an organism. Undoubtedly, a well balanced diet may positivel y affect a multiple physiological mechanisms. In recent years there has been an increased interest in the role of dietary supplements in health maintaining and enhancing anima! performance. These "nutrition boosters" also include prebiotics, especially inulin. Data so far available have focused mainly on their prebiotic propertis in modulating the microbiota composition in the gastrointestinal tract. In case of farm animals research have focused on improving production results (e.g. improve feed efficiency , increase weight gain). However, this issue is not widely investi gated in terms of aortic functions. There are no reports on indirect effects of inulin-ty pe fructans on the physiology of aorta. Changes in protein expression patterns which are involved in various cellułar, biologica! or metabolic processes may serve as a potential markers reflecting functional changes in the aorta. Analysis of changes in protein expression in the aorta will allow for further assessment of the dietary inulin impact on aorta function, as well as finding explanation for the observed protein interaction. Aim: The aim of the study was to evaluate the effect of dietary inulin or dried chicory root supplementation on changes in protein expression profile of aorta in growing piglets and creation of representative protein maps of this tissue. Materiał and methods: The study was carried out on biologica! materiał (ascending aorta), collected from twenty four 50-day-old piglets, PIC x Penarlan P76 crossbred males (castrated). Animals were d ivided into 3 grou ps (n=8). and fed with: control diet (K group), experimental diet consisting of 2% of water solution of chicory inuli n-type fructans (D 1 group) and experimental diet with 4% dried chicory root (D2 group). Aortic proteins were separated using two-dimensional electrophoresis (2DE). Protein identification was performed with the aid of MALDI-ToF mass spectrometry . The UniProt databases, Euk-mP!ock 2.0 and STRING v lO bioinformatics tools were u sed to determine the cel lular localization of proteins and to connect them to specific biologica! processes. Results: Diet supplemented with 4% of chicory root triggered changes in expression of 32 protein spots in aorta, representing 15 different gene products . Of these 19 proteins were identified. A diet supplemented with 2% water extract of inulin induced expression changes of 23 protein spots, representing 12 different gene products. Of these 13 proteins were identified. ldentified proteins were found to be invol ved i n the cellular stress response, cytoskeletal organi zation (maintenance , assembly and movement of cel ls), blood pressure regulating, supporting vascular tone and development of vascular endothelium. Moreover, reproducible protein profiles of aorta were obtained and global characteristics of the identified proteins was made. Conclusions: Diet supplemented wi th water extract of inulin and dried chicory root triggered changes in aorta proteome of growing piglets. Moreover, dietary supplementation with inulin type fructans did not affect total cholesterol and triglycerides values in the aorta of growing pigs. Obtained reproducible two-dimensional protein maps representing the characteristic pattem of the aorta for Sus scrofa, may be used to compare protein expression pattems in response to physiological conditions or/and experimental factors. Moreover, obtained results may be useful for d iagnosis and prevention i n zootechnics and veterinary science
Diet can significantly impact the function of an organism. Undoubtedly, a well balanced diet may positivel y affect a multiple physiological mechanisms. In recent years there has been an increased interest in the role of dietary supplements in health maintaining and enhancing anima! performance. These "nutrition boosters" also include prebiotics, especially inulin. Data so far available have focused mainly on their prebiotic propertis in modulating the microbiota composition in the gastrointestinal tract. In case of farm animals research have focused on improving production results (e.g. improve feed efficiency , increase weight gain). However, this issue is not widely investi gated in terms of aortic functions. There are no reports on indirect effects of inulin-ty pe fructans on the physiology of aorta. Changes in protein expression patterns which are involved in various cellułar, biologica! or metabolic processes may serve as a potential markers reflecting functional changes in the aorta. Analysis of changes in protein expression in the aorta will allow for further assessment of the dietary inulin impact on aorta function, as well as finding explanation for the observed protein interaction. Aim: The aim of the study was to evaluate the effect of dietary inulin or dried chicory root supplementation on changes in protein expression profile of aorta in growing piglets and creation of representative protein maps of this tissue. Materiał and methods: The study was carried out on biologica! materiał (ascending aorta), collected from twenty four 50-day-old piglets, PIC x Penarlan P76 crossbred males (castrated). Animals were d ivided into 3 grou ps (n=8). and fed with: control diet (K group), experimental diet consisting of 2% of water solution of chicory inuli n-type fructans (D 1 group) and experimental diet with 4% dried chicory root (D2 group). Aortic proteins were separated using two-dimensional electrophoresis (2DE). Protein identification was performed with the aid of MALDI-ToF mass spectrometry . The UniProt databases, Euk-mP!ock 2.0 and STRING v lO bioinformatics tools were u sed to determine the cel lular localization of proteins and to connect them to specific biologica! processes. Results: Diet supplemented with 4% of chicory root triggered changes in expression of 32 protein spots in aorta, representing 15 different gene products . Of these 19 proteins were identified. A diet supplemented with 2% water extract of inulin induced expression changes of 23 protein spots, representing 12 different gene products. Of these 13 proteins were identified. ldentified proteins were found to be invol ved i n the cellular stress response, cytoskeletal organi zation (maintenance , assembly and movement of cel ls), blood pressure regulating, supporting vascular tone and development of vascular endothelium. Moreover, reproducible protein profiles of aorta were obtained and global characteristics of the identified proteins was made. Conclusions: Diet supplemented wi th water extract of inulin and dried chicory root triggered changes in aorta proteome of growing piglets. Moreover, dietary supplementation with inulin type fructans did not affect total cholesterol and triglycerides values in the aorta of growing pigs. Obtained reproducible two-dimensional protein maps representing the characteristic pattem of the aorta for Sus scrofa, may be used to compare protein expression pattems in response to physiological conditions or/and experimental factors. Moreover, obtained results may be useful for d iagnosis and prevention i n zootechnics and veterinary science
Opis
Słowa kluczowe
aorta, fruktany, polisacharydy, prosięta, proteomika, żywienie prosiąt
Cytowanie
Marynowska, M. (2021).
Wykorzystanie technik proteomicznych do oceny wpływu diety z różnym udziałem fruktanów typu inulinowego na zmiany profilu białkowego aorty u rosnących prosiąt. Szczecin, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, 132 s.
(Niepublikowana praca doktorska) https://hdl.handle.net/20.500.12539/1215