سه شنبه, ۲۹ اسفند, ۱۴۰۲ / 19 March, 2024
مجله ویستا

نقش و اهمیت ترکیبات دهنده بنیان متیل در حیوانات


نقش و اهمیت ترکیبات دهنده بنیان متیل در حیوانات
نقش و اهمیت گروه های متیل برای موجودات زنده، از آنجایی مشخص می شود که این گروه در بدن موجودات زنده سنتز نمی شوند بلکه تامین آن از طریق منابع غذایی از قبیل بتائین، کولین، متیونین، ویتامین ب۱۲، اسید فولیک و ویتامین ب۶ صورت می گیرد. از آنجایی که گروه متیل نقشهای مختلف و متنوعی را در سیستم عصبی، ایمنی، کلیه و قلب ایفا می کنند و نیز به دلیل آنکه تعیین مقدار مورد نیاز بدن به گروه متیل مشکل و پیچیده می باشد، متاسفانه تاکنون در منابع علمی مقدار دقیق مورد نیاز برای این گروه ذکر نشده است. از سه منبع (کولین، بتائین و متیونین) که دارای گروه متیل در ساختمان خود می باشند، فقط بتائین می تواند به طور مستقیم به عنوان دهنده گروه متیل در سیکل انتقال این گروه در کبد دخالت داشته باشد. باید توجه داشت زمانیکه کولین و متیونین بخواهند در نقش یک متیل دهنده ظاهر شوند، باید شکل ساختمانی خود را تغییر دهند.
یعنی کولین برای آنکه بتواند به عنوان دهنده گروه متیل عمل کند باید به بتائین تبدیل شود. متیونین هم قبل از اینکه فعالیت متیل دهندگی خود را آغاز کند باید یک گروه آدنوزیل از ATP دریافت کند و تبدیل به S- آدنوزیل متیونین شود. لازمه سنتز پروتئین در داخل بدن وجود اسیدآمینه های مختلف در بدن می باشد، بنابراین وجود بنیان متیل بعنوان جزئی از ساختمان اسیدهای آمینه برای سنتز پروتئین در داخل بدن ضروری است. در سنتز اسیدهای چرب بنیان متیل برای طویل شدن زنجیره اسیدهای چرب لازم است. در ساخته شدن لیپوپروتئین ها، بخصوص لیپوپروتئین های با دانسیته بسیار پائین(VLDL) وجود بنیان متیل بعنوان جزئی از ساختمان فسفولیپید ها ضروری است.
گروه های متیل در طیور باعث افزایش رشد، کاهش ضریب تبدیل غذایی، ‍‍و افزایش بازده غذایی می شوند. در گاوهای شیری گروه های متیل باعث افزایش تولید شیر، افزایش تولید چربی شیر، افزایش درصد چربی شیر و کاهش اختلالات متابولیکی می شوند.
انسان با بهره گیری از علم تغذیه توانسته است نیازهای کمی و کیفی حیوانات پرورشی را برطرف سازد و به نظر می رسد که در این امر نیز موفق بوده است، زیرا می تواند این حیوانات را با رژیم غذایی که ترکیب آن کاملاٌ مشخص است، زنده نگاه دارد و به نحو مطلوبی پرورش دهد. با این حال بحث و اختلاف نظر قابل توجه ای بین متخصصان تغذیه، در مورد هر یک از نیازهای کمی وجود دارد. زیرا این نیازها برحسب سن، جنس، شرایط اقلیمی و سایر شرایط تغییر می کند و همین تغییرات ناچیز هم، از دیدگاه متخصصین علم تغذیه بسیار حائز اهمیت است(۴). یکی از اجزاء بسیار مهم در تغذیه دامها ترکیبات متیل دهنده (کولین، بتائین و متیونین) هستند(۱۱).
این گروه در بدن موجودات زنده سنتز نمی شوند و باید از طریق منابع غذایی تامین شوند(۳). تعیین مقدار مورد نیاز بدن به این گروه مشکل و پیچیده است به همین دلیل در منابع علمی مقدار دقیق مورد نیاز آنها مشحص نشده است(۱). بیشترین اهمیت این گروه بعنوان جزیی ار ساختمان اسیدهای آمینه در سنتز پروتئین در بدن است. همچنین در سنتز اسیدهای چرب نیز ایفای نقش می کنند(۱۵). کولین جزیی از ساختمان فسفولیپیدهاست و به همین دلیل برای ساخته شدن VLDL و خروج تری گلیسیرید از کبد و عملکرد مطلوب کبد بسیار ضروری است(۱۴). در زیر هر کدام از ترکیبات دهنده متیل به اختصار بحث شده است و درباره نقش، اهمیت و چگونگی عملکرد آنها در بدن و تاثیرات آن بر روی تولیدات دامی توضیح داده شده است.
● ترکیبات دهنده بنیان متیل:
۱- کولین :
در سال ۱۸۴۹ استراکراز صفرای خوک ترکیبی را جدا کرد و آن را کولین نام نهاد. هیرسیلبرم و ون بالب در سال ۱۸۵۲ کولین را از دانه خردل سفید جدا کردند. در سال ۱۸۶۸ ساختمان شیمیایی کولین به صورت یک ترکیب ۴ آمونیومی بتاهیدروکسی اتیل تری متیل آمونیوم هیدروکسید توسط بایر تعیین شد(۱). مطالعات ژوکس با جوجه ها و بوقلمونها نشان داد که کولین برای رشد بدن و پیشگیری از پروسیس لازم است که این به دلیل نقش کولین در ساختمان فسفولیپید ها است.
سالها بعد تاثیر متیونین و بتائین تحت شرایطی در پیشگیری از پروسیس ناشی از مصرف جیره فاقد کولین در جوجه ها مشخص شد. چنین استنباط می شد که متیونین و بتائین بنیان متیل لازم جهت کولین سازی را تامین می کنند. این تئوری زمانی که متیونین و بتائین در جیره های متداول مصرف می شد حقیقت داشت ولی در جیره های خالص چنین نتیجه ای حاصل نمی شد. در کبد موش صحرایی از متیلاسیون فسفاتیدیل اتانول آمین، کولین ساخته می شود بنیانهای متیل مورد نیاز برای این واکنش از اس- آدی نوسیل متیونین تامین می شود و در این انتقال ۲ آنزیم انتقال دهنده دخالت دارند یکی در متیلاسیون فسفاتیدیل اتانول آمین و دیگری برای انتقال ۲ بنیان متیل جهت تکمیل کولین سازی لازم است(۱).
اتانول آمین موجود در کولین از سرین تامین می شود. ظاهرا در موش کولین سازی در کبد انجام می شود زیرا سیستم انتقال دهنده بنیان متیل در سایر بافت ها وجود ندارد(۱). همچنین کولین طی فرایند نسبتا پیچیده ای در بدن از گلایسین نیز ساخته می شود در ابتدا گلایسین به سرین و سپس سرین به فسفاتیدیل سرین تبدیل می شود و این واکنش ادامه می یابد تا به فسفاتیدیل کولین می رسد و سرانجام کولین از لستین جدا می شود. کولین برای اینکه بتواند به یک دهنده متیل تبدیل شود باید ابتدا به فرم بتائین درآید بتائین فقط یک دهنده متیل است و سایر کارهای کولین را نمی تواند انجام دهد و امکان واکنش عکس در بدن نیز وجود ندارد(۷).کولین بعنوان منبعی از گروه های متیل برای شکل گیری هموسیستئین و کراتین از گوانیدواستیک اسید لازم است(۳). کولین به دلیل خاصیت متیل دهندگی خود رابطه نزدیکی با متیونین دارد. کمبود یا اضافی یکی در بدن باعث تاثیر بر میزان دیگری می شود. آپولیپوپروتئین ب ۱۰۰ از پروتئین های اصلی در شکل گیری لیپوپروتئین های با دانسیته بسیار پائین است و برای تثبیث ذرات VLDL ضروری است این پروتئین حاوی میزان زیادی متیونین در ساختمان خود است.
انتشار و غلظت آپولیپوپروتئین ب ۱۰۰ در کبد در آغار شیردهی گاوهای شیری دچار اختلال می شود و به همین دلیل خروج تری گلیسیرید از کبد دچار اختلال می شود. بر طبق کارهای امری و همکاران تولید آپولیپوپروتئین ب ۱۰۰ رابطه مستقیمی با ترشح لیپوپروتئین های با دانسیته بسیار پائین از کبد دارد و میزان آپولیپوپروتئین ب ۱۰۰ در بدن دام با اضافه شدن میزان کولین به جیره دام افزایش می یابد به این دلیل که کولین با خاصیت متیل دهندگی خود باعث کاهش نیاز به تجزیه متیونین شده و متیونین در ساختمان آپولیپوپروتئین ب ۱۰۰ بکار می رود(۱۱).۲- بتائین :
بتائین یا تری متیل گلیسین یک ماده طبیعی محلول در آب است که تقریبا در بدن تمامی موجودات زنده ساخته می شود، ولی فقط بعضی از حیوانات مهره دار و تعداد معدودی از گیاهان، این ماده را به مقدار زیاد در بدن خود ذخیره می کنند. از جمله گیاهان ذخیره کننده بتائین، چغندر قند می باشد، به طوری که می توان بتائین را از طریق فرآیند مخصوصی، از ملاس چغندر قند استخراج نمود. در تولید و استخراج بتائین از چغندر قند، به غیر از آب و دیگر مواد طبیعی، از هیچ ماده شیمیایی استفاده نمی شود. بنابراین بتائین حاصل از این فرایند را به عنوان ماده صددرصد طبیعی به حساب آورد(۵). بتائین از نظر شیمیایی یک ملکول با ثبات است به طوری که قادر است حتی در دمای ۲۰۰ درجه سانتی گراد هم، فعالیت شیمیایی خود را انجام دهد(۱۳).
بتائین موجود در یک منبع غذایی و قابلیت دسترسی حیوان به آن، به شرایط رشد محصول بستگی دارد، به طوری که میزان بتائین موجود در بافت های گیاه، با کاهش سطح رطوبت خاک یا افزایش املاح خاک افزایش می یابد(۴). در حیوانات مهره دار، بافت های کبد و کلیه، تنها بافت های هستند که قادر به ساخت بتائین می باشند، ولی بتائینی که در این بافت ها ساخته می شود قابل دسترس برای سایر بافت ها نمی باشد. از نظر فیزیولوژیکی، بتائین در بدن از کولین ساخته می شود، به طوری که ابتدا آنزیم کولین اکسیداز، کولین را تبدیل به بتاآلدئید می کند، سپس آنزیم بتائین آلدئیددهیدروژناز ماده اخیر را به بتائین تبدیل می کند(۸). در طیور، کبد محل اصلی سنتز اسیدهای چرب به حساب می آید. همچنین کبد طیور، محل سنتز تری اسیل گلیسرولها، فسفولیپید ها و کلسترول است.
کبد همچنین نقش موثری در اکسیداسیون اسیدهای چرب و تولید انرژی دارد(۱۳). حمل کننده ملکولهای چربی در خون عبارتند از VLDL، LDL و HDL. به طوریکه تری اسیل گلیسریدها از کبد توسط VLDL به خون انتقال داده می شوند. چنانچه این روند با مشکل مواجه شود، عارضه کبد چرب ظاهر می شود(۳). این عارضه در مرغان تخمگذار به دلیل پرورش در قفس شایع تر است. در رفع عارضه کبد چرب گروه های دهنده متیل نقش ویژه ای دارند. به طوریکه این ترکیبات با دادن گروه متیل خود باعث تحرک کلسترول و لیپوپروتئین ها از کبد به خون می شوند(۱). همانطور که می دانیم کولین ماده ای است که به عنوان جزئی از ساختمان فسفولیپید فسفاتیدیل کولین(لستین)، در بدن ایفاء نقش می کند.
فسفاتیدیل کولین ماده ای است که در ساختمان VLDL بکار می رود. در شرایط کمبود یا عدم حضور کولین، گروه های متیل بتائین، باعث متیله کردن هموسیستئین و تبدیل آن به متیونین می شوند که این ماده می تواند تبدیل به S- آدنوزیل متیونین گردد. این ماده قادر است فسفاتیدیل اتانول آمین را متیله کرده و آن را تبدیل به فسفاتیدیل کولین نماید. فسفاتیدیل کولین تولید شده در ساختمان VLDL شرکت کرده و باعث حمل چربی و کلسترول از کبد می شود(۱۴). تحقیقات و یافته های علمی نشان داده اند که مهمترین مرحله در متابولیسم چربی ها، مرحله متیلاسیون است و بتائین به عنوان مهمترین متیل دهنده نقش موثری در این رابطه ایفا می کند.
اهمیت و نقش بافت کبد نیز در متابولیسم چربی، کاملا به اثبات رسیده است به طوریکه اگر حیوان به مدت طولانی در معرض آفلاتوکسین قرار گیرد، دچار آسیب های کبدی جبران ناپذیری می شود که همین امر به سیستم ایمنی بدن لطمه زده و باعث افزایش بیماری، کاهش عملکرد و نهایتاً افزایش مرگ و میر می شود. بتائین به دلیل اثرات مثبتی که برروی عوارض کبدی ناشی از مسمومیت های مختلف دارد، به خوبی قادر است کبد را در مقابل مسمومیت ناشی از افلاتوکسین حفظ نماید. بتائین به طور غیر مستقیم و از طریق S- آدنوزیل متیونین، گروه های متیل خود را برای سنتز کارنیتین به کار می برد(۴). کارنیتین یک ماده شیمیایی است که به عنوان ناقل اسیدهای چرب زنجیره بلند، در بدن شناخته شده است. به طوریکه این اسیدهای چرب پس از انتقال به داخل میتوکندری تحت واکنش اکسیداسیون قرار می گیرند. عدم تولید مقادیر کافی و مناسب کارنیتین که به دلیل کمبود گروه های متیل رخ می دهد، باعث بروز اختلال در اکسیداسیون اسیدهای چرب می شود(۱۰).
۳- متیونین
متیونین یکی از آمینواسیدهای ضروری است که نقش اصلی آن شرکت در سنتز و تولید پروتئینها ست. متیونین نقش مهمی در انتقال گروه متیل در بدن بر عهده دارد. همچنین تبدیل متیونین به سیستاتیونین و سیستئین از طریق واکنشهای انتقال گوگرد یا ترانس سولفوراسیون اهمیت خاصی دارد(۳). متیونین مکرراً بعنوان اولین اسیدآمینه ضروری محدود کننده در پروتئین قابل متابولیسم گاوهای شیری شناسایی شده است. متیونین محافظت شده در شکمبه (PPmet) به صورت مکمل خنثی شکمبه ای و اندازه گیری اثرات آنها بر روی افزایش وزن گاوهای در حال رشد و تولید پروتئین شیر گاوهای شیرده نتایج بسیار مطلوبی را نشان داده است. افزایش مقادیر متیونین در پروتئین قابل متابولیسم علاوه بر اثری که روی تولید پروتئین شیر دارد، در گزارش های باعث افزایش درصد چربی شیر نیز شده است.
این افزایش در درصد چربی شیر در مطالعاتی که تزریق پس از شکمبه ای انجام شد و هنگامی که متیونین به شکل محافظت شده شکمبه ای عرضه شد مشاهده گردید. ثابت شده است که با تزریق متیونین به داخل دوزدهه گاوها در اوایل شیردهی نسبت اسیدهای چرب زنجیره کوتاه و زنجیره متوسط افزایش می یابد و نسبت اسیدهای چرب زنجیره بلند در چربی شیر کاهش می یابد. این اسیدآمینه در سنتز کیلومیکرونها و لیپوپروتئینهای با چگالی بسیار کم (VLDL) در کبد و روده نفش مهمی ایفا می کند. سوبسترای مورد نیاز برای سنتز کیلومیکرون ها وVLDL علاوه بر حضور اسیدهای چرب زنجیره بلند که تشکیل شدن آنها را تحریک می کند شامل آپولیپوپروتئین ها و فسفولیپید ها نیز می باشد. سنتز آپولیپوپروتئین ها نیازمند اسیدهای آمینه است. همچنین سنتز فراوانترین فسفولیپید (فسفاتیدیل کولین) نیازمند کولین است. ثابت شده است که بخشی از نیازهای گاوشیری به متیونین، به علت متیل دهندگی برای سنتز کولین است(۶).اظهار شده است که عمدتاً اسیدآمینه متیونین باعث محدودیت رشد حیوان می گردد. مقادیر معنی دار متیونین موجود در خوراک برای ساخت حیاتی اسیدآمینه سیستئن از طریق سیر انتقال گوگرد استفاده می شود. بدین جهت توصیه های مربوط به تنظیم خوراک بر مبنای ترکیب سیستئین و متیونین صورت می گیرد. باید توجه داشت که تنها متیونین قابل تبدیل به سیستئین است و سیر برگشت آن در بافت های بدن امکان پذیر نیست لذا لازم است متیونین به اندازه نیاز در خوراک وجود داشته باشد. از این رو عده ای معتقدند که نیاز به حضور سیستئین در خوراک نمی باشد(۵). بیکر (۱۹۸۹) اهمیت سیر تبدیل متیونین به سیستئین را به طور کامل نشان داده و احتیاجات هر یک از آنها را تعیین کرده است. برای مثال، میزان احتیاج جوجه های در حال رشد نسبت به متیونین در دامنه ۲۷/۰ تا ۶ گرم به ازای کیلوگرم خوراک، بر اساس میزان محتویان سیستئین آن است. بر این اساس که وزن ملکولی سیستئین و متیونین نزدیک به یکدیگر است، این محقق احتیاج حیوان را در صورت تبدیل سریع متیونین به سیستئین به صورت گرم به ازای کیلوگرم خوراک مجموع این ۲ اسیدآمینه نشان داده است(۲).
جمع بندی و نتیجه گیری:
با توجه به اهمیت و نقش گروه های متیل که در بالا بر شمرده شد، می توان اینگونه اظهار نمود که استفاده از این گروه در جهت افزایش تولیدات دامی(گاوهای شیری و طیور) جزء لاینفک تغذیه است. در طیور این مسله نسبت به گاوشیری بیشتر محرز است و استفاده از آنالوگ متیونین (DL methionine) در تغذیه طیور به صورت روتین در آمده است و هم اکنون از بتائین نیز به دلیل قیمت پایین آن استفاده گسترده ای می شود. در گاوهای شیری به خصوص در اوایل زایمان این گروه در جیره باید گنجانیده شود. استفاده از متیونین در گاوهای شیری هم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و هم اینکه میزان تجزیه پذیری آن در شکمبه بسیار بالا است. کولین کلراید موجود در بازار هم تا ۹۸ درصد در شکمبه تجزیه می شود پس تنها راه استفاده از آن در جیره غذایی گاوهای شیری استفاده از شکل محافظت شده در برابر تجزیه شکمبه ای کولین (RPC) است که هم اکنون استفاده از آن در صنعت پرورش گاو شیری اروپا و آمریکا رونق بسیاری یافته است.
فهرست منابع:
۱- پور رضا، ج. و ق. صادقی. (ترجمه). ۱۳۸۳. تغذیه مرغ. انتشارات ارکان اصفهان.
۲- دانش مسگران، م.، م. سالار معینی.، م. ترکی.، ب. دستار.، ف. خواجه علی.، م. بوجار پور.، و ف. طباطبایی. ۱۳۷۸. اسیدهای آمینه در تغذیه دام. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
۳- دانیال زاده، آ. و خ. زارعیان. ۱۳۷۴. اصول زیست شیمی. انتشارات جهاد دانشگاهی تهران.
۴- گروه علمی و تحقیقی شرکت بیوشم. ۱۳۸۰. بتافین. انتشارات شرکت بیوشم.
۵- نعمتی، الف. ۱۳۸۰. اثرات جایگزینی کولین بوسیله بتائین بر روی عملکرد و کیفیت لاشه در جوجه های گوشتی با استفاده از جیره های حاوی مواد اولیه متفاوت. پایان نامه. دانشکده کشاورزی ایلام.
۶- نیکخواه، ع.، و ح. امانلو. (ترجمه).۱۳۸۱. مواد مغذی مورد نیاز گاوهای شیری. انتشارات جهاد دانشگاهی زنجان.
۷- نیکخواه، ع.، و ح. امانلو. (ترجمه) ۱۳۷۴. خوراک و خوراک دادن دام. انتشارات جهاد دانشگاهی زنجان.
۸-Augustine, P. C. and Danforth, H. D. ۱۹۹۹. Influence of betaine and salinomycin on intestinal absorption of methionine and glucose and on the ultrastructure of intestinal cells and parasite developmental stages in chicks infected with Eimeria acervulina. Avian Dis. ۴۳:۸۹-۹۷.
۹-Bailey, D. H. and Czarnecki, G. L. ۱۹۸۵. Transmrthylation of homocysteine to methionine: efficiency in the rat and chick. J. Nutr.۱۱۵:۱۲۹۱-۱۲۹۹.
۱۰-Carter, A. L., and R. Frenkel. ۱۹۷۸. The relationship of choline and carnitine in the choline deficient rat. J. Nutr. ۱۰۸: ۱۷۸۴-۱۷۵۴.
۱۱-Emmanuel, B., and J. J. Kennelly. ۱۹۸۴. Kinetics of methionine and choline and their incorporation in to plasma lipid and milk components in lactating coats. J. Dairy Sci. ۶۷:۱۹۱۲-۱۹۱۸.
۱۲-Erdman, R. A., R. D. Shaver, and J. H. Vandersall. ۱۹۸۴. Dietary choline for the lactating cow: possible effects on milk fat synthesis. J. Dairy Sci. ۸۳:۴۱۰-۴۱۵.
۱۳-Esteve-Garcia, E. and stefan, M. ۲۰۰۰. the effect of DL-methionine and betaine on growth perfoemance and carcass characteristics in broilers. Anim. Feed Sci. tech. ۸۷:۸۵-۹۳.
۱۴-Hartwell, J.R., M.J. Cecava, and S.S. Donkin. ۲۰۰۰. Impact of dietary rumen undegradable protein and rumen- protected choline on intake, peripartum liver triacylglyceride, plasma metabolites and milk production in transition dairy cows. J. Dairy Sci. ۸۳: ۲۹۰۷-۲۹۱۷.
۱۵-www.nap.edu/openbook/ Dietary Reference intakes for Thiamin, Riboflavin, Niacin, Vitamin B۶, Folate, Vitamin B۱۲, Pantothinic Acid , Biotin, and choline. ۱۹۹۹.
مهندس عبدالحکیم توغدری - عضو باشگاه پژوهشگران جوان دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان
منبع : موسسه مرغداری ایران


همچنین مشاهده کنید