Спільна біологія холіну й метіоніну

Холін та метіонін, що містяться в кормі, інтенсивно розкладаються в рубці (Sharma and Erdman, 1988a), а тому їх слід згодовувати в захищеній формі, щоб максимально збільшити надходження поживних речовин до тонкого кишечника. Спільним є те, що обидві складні речовини містять метилові (-CH3) групи. Холін є складовою фосфатидилхоліну (ФХ), який міститься в кожній клітинній мембрані тіла, зокрема і в мембрані жирових глобул молока. ФХ також є компонентом ліпопротеїнів, що відповідають за транспорт жиру по тілу. Входячи до складу ліпопротеїнів низької щільності (ЛПНЩ), ФХ потрібен для експорту жиру з печінки. Жирна печінка є класичним симптомом дефіциту холіну, а розвиток жирної печінки у 50% транзитних корів асоціюється з недостатньою абсорбцією кормового холіну під час транзитного періоду (Grummer, 2012).

Корови здатні синтезувати ФХ ендогенно, до того ж у достатній кількості, за винятком транзитного періоду, коли з жирової тканини починають інтенсивно мобілізуватись жирні кислоти, а їх поглинання печінкою підвищується до критичного рівня.

Ендогенний синтез ФХ відбувається завдяки метилюванню фосфатидилетаноламіну. Метильні групи для цього можуть утворюватися з метіоніну. Отже, тісний метаболічний зв'язок двох сполук, а також дослідження нежуйних тварин свідчать, що метіонін може частково компенсувати/замінити холін, а холін — метіонін.

Одне з найдивовижніших останніх відкриттів науки полягає в тому, що експресія генів може регулюватись метилюванням ДНК. Тому холін і метіонін потенційно можуть бути задіяні в регулюванні безмежної кількості шляхів обміну. Ця сфера досліджень ще в зародковому стані.

Порівняно з нежуйними, у жуйних тварин дуже мало вивчено холіново-метіоніновий взаємозв'язок. Класичне дослідження (Emmanuel and Kennelly, 1984) дійних кіз показало, що 28% метіоніну було використано для синтезу холіну і 6% запасу холіну утворилося з метіоніну. Що цікаво: метилові групи холіну не використовувались для синтезу метіоніну. Дослідникам удалось отримати більшу молочну продуктивність худоби завдяки пострумінальній інфузії холіну порівняно з метіоніном при застосуванні інгібітора метилювання, виходячи з припущення, що метилові групи метіоніну можуть бути використані для синтезу холіну (Sharma and Erdman, 1988b).

Вплив холіну й метіоніну на жирну печінку

Під час транзитного періоду в результаті мобілізації жирних кислот їх поглинання печінкою збільшується зі 100 до приблизно 1300 г/день (Overton, неопубліковано). Якщо немає достатньо фосфатидилхоліну для синтезу ліпопротеїнів низької щільності для експорту жирних кислот у формі тригліцеридів, то може виникнути синдром жирної печінки. Більшість досліджень (Cook et al., 2007; Zom et al., 2011; Lima et al., 2012; Elek et al., 2013), але не всі (Zhara et al., 2006; Zhou et al., 2016) вказують на те, що згодовування захищеного від розпаду в рубці холіну до та після отелення може знизити накопичення жиру в печінці в період інтенсивної мобілізації жирних кислот.

Однак цього не можна сказати про захищений метіонін і його аналоги. У жодному з шести вже проведених досліджень (Socha, 1994; Bertics et al., 1997; Piepenbrink et al., 2004; Preynat et al., 2010; Osario et al., 2013; Zhou et al., 2016) автори не повідомляли про зниження вмісту жиру в печінці завдяки метіоніновій добавці. А будь-які заяви про те, що згодовування захищеного метіоніну для попередження чи лікування жирної печінки може замінити захищений холін, не обґрунтовані.

Слід зазначити, що холін містить в 4,3 разу більше метилових груп порівняно з метіоніном, а тому цілком можливо, що дози метіоніну, які використовувались у вище згаданих дослідженнях, були недостатніми для зменшення накопичення жиру в печінці. Може бути й інше пояснення: в жуйних тварин метаболізм фосфатидилхоліну в печінці відрізняється від нежуйних. Більше про це ви дізнаєтесь далі.

Вплив холіну й метіоніну на молочну продуктивність

Мета-аналіз тринадцяти досліджень (Grummer 2012), у яких добавку захищеного холіну починали згодовувати перед отеленням, свідчить про підвищення споживання сухої речовини на 0,725 кг/день після отелення, надою — на 2,2 кг/день. Вихід молочного жиру збільшився на 0,115 кг/день, а білка — на 0,076 кг/день. Припиняли давати добавку по-різному: відбувалось це у проміжку, починаючи з дня отелення і до 120-го дня лактації. Однак не було помічено жодної різниці в надоях корів, яким давали добавку менше 30 днів після отелення порівняно з тими, що споживали її довше.

Слід зазначити, що в жодному з досліджень не відстежували продуктивність корів після завершення згодовування добавки. І тільки нещодавно (Zenobi et al., 2016) було помічено ефект тривалого впливу захищеного холіну на молочну продуктивність після завершення його згодовування.

Досить поширена загальна хибна думка, що корови реагують на холін лише тоді, коли раціони не збалансовано за метіоніном. Це не так. У дослідженнях, де раціони було збалансовано за метіоніном (Pipenbrink and Overton, 2003; Ardalan et al., 2011; Lima et al., 2012; and Zenobi et al., 2016), реакція по надоях була сталою, виходячи з мета-аналізу.

Узагальнену інформацію про дослідження, під час яких визначалась молочна продуктивність у відповідь на згодовування захищеного метіоніну чи його аналогів до та після отелення, подано в таблиці 1 (Overton et al., 1996; Phillips et al., 2003; Piepenbrink et al., 2004; Ghorbani et al., 2007; Ordway et al., 2009; Preynat et al., 2009; Osorio et al., 2013; Zhou et al., 2016). Результати свідчать, що надій був різний. Водночас, найчіткіше простежується збільшення вмісту протеїну в молоці у відповідь на добавку метіоніну. Найвідчутнішу реакцію корів отримали в нещодавньому дослідженні в Університеті Іллінойсу (Osorio et al., 2013; Zhou et al., 2016), під час якого раціони з добавками балансувались з розрахунку показника відношення метаболічного лізину до метіоніну нижче 3.

Вплив холіну й метіоніну на відтворення

У кількох дослідженнях помічено значне поліпшення запліднюваності після першого осіменіння, коли коровам згодовували захищений холін (Oelrichs et al., 2004: 29 проти 58%; Shahsavari, 2012: 25 проти 40%; Zenobi et al., 2016: 24 проти 41%). Однак у цих дослідженнях використовувалась невелика кількість тварин (менше 50 голів на експериментальну групу), що значно обмежує статистичну значимість результату.

Під час двох масштабніших досліджень на промислових фермах помітили незначне кількісне зростання (Lima et al., 2012: 41 проти 48%; 165 корів на прийом) і значне зменшення (Amundson, 2014: 46 проти 40%; >900 корів на процедуру). Механізм дії росту рівня запліднюваності невідомий, але може стосуватись потреби в холіні для розвитку ембріона.

Згодовування захищеного метіоніну від отелення до моменту вимивання змінювало експресію генів у ембріонах; деякі з цих змін стосувалися генів, пов’язаних із розвитком ембріонів та імунною реакцією (Penagaricano et al., 2013). Ембріони містили більше ліпідів, якщо самки отримували захищений метіонін за 3 тижні до отелення і 30 днів після того (Acosta et al., 2016). Дослідники припускають, що поліпшений енергетичний статус зародків може сприяти кращому їх виживанню. Хоча рівень запліднюваності після першого ШО не змінився, виживання ембріонів зменшувалось, якщо коровам згодовували захищений метіонін з 31-го по 127-й день після отелення (0 проти 8,9% у контрольній групі; Toledo et al., 2015). Потрібно провести більше досліджень, щоб оцінити вплив добавки метіоніну під час транзитного періоду на відтворювальну здатність корів.

Один на один: холін проти метіоніну

Було проведено чотири факторних дослідження (2×2; чотири дослідні групи = контроль, метіонін, холін, метіонін плюс холін) для того, щоб визначити вплив захищених від розпаду в рубці холіну й метіоніну на транзитних корів і з’ясувати, чи є взаємозв'язок між двома компонентами.

Дослідження Ardalan et al., 2011: експеримент тривав 4 тижні до та 10 тижнів після отелення; дослідники помітили ріст споживання сухої речовини (1,36 і 3,13 кг/день для метіоніну й холіну), та лише холін спричинив ріст молочної продуктивності (2,9 кг/день).

Дослідження Soltan et al., 2012: добавки згодовували з дня отелення і до 96-го дня доїння. Помічено, що ріст споживання сухої речовини раціону був більшим для холіну (1,68 кг/день), коли метіонін не давали, порівняно з групою, яка отримувала метіонін (0,27 кг/день). Надій під час згодовування холіну також був більший, якщо метіонін не давали (1,90 проти 0,68 кг/день).

Дослідження Sun et al., 2016: не помічено взаємозв'язку між згодовуванням захищеного холіну й метіоніну; холін підвищував споживання сухої речовини, надій і вміст жиру в молоці; при згодовуванні метіоніну росло споживання сухої речовини, надій і білок у молоці.

Дослідження Zhou et al., 2016: не помічено впливу холіну, а навпаки — великий вплив метіоніну на споживання сухої речовини (2,1 кг/день), надій (3,99 кг/день) і вміст молочного білка (0,18 пункту), коли добавки застосовували з 21-го дня перед отеленням і до 30-го дня після отелення.

Розходження в результатах досліджень важко пояснити, але вони можуть бути пов’язані з різними базовими раціонами, кількістю і джерелом добавок, тривалістю їх згодовування тощо.

Дослідники з Вісконсіна (Chandler et al., 2015) використали культуру клітин печінки для вивчення впливу метіоніну й холіну на метаболізм. Як і очікувалось, підвищення концентрації метіоніну в середовищі знижувало експресію метіонін-синтази як важливого генно регульованого метіонінового утворення. Вплив холіну не зафіксовано. Цікавий факт: не виявлено впливу метіоніну на експресію фосфатидилетаноламін N-метилтрансферази (ФEMT), важливого гена в регулюванні метилювання фосфатидилетаноламіну в утворенні фосфатидилхоліну. Це може бути поясненням, чому добавка метіоніну коровам транзитного періоду не знижує накопичення жиру в печінці.

Підтверджує це припущення висновок ще одного дослідження (McCourt et al., 2015), коли було встановлено, що метіонін не покращує експорт ЛПНЩ (тобто жиру) з клітин.

Ці дослідження були першими, які безпосередньо продемонстрували, що холін насправді поліпшує ЛПНЩ-експорт із клітин печінки ВРХ, і це пояснює, чому добавка захищеного холіну для транзитних корів знижує прояв синдрому жирної печінки. Зрештою, оксидативний стрес клітин печінки зменшувався під дією холіну, а не метіоніну.

Висновки

Наявна інформація, хоч її й небагато, свідчить, що між холіном і метіоніном існує взаємозв'язок. Очевидно, що холін і метіонін — незамінні поживні речовини й мають згодовуватись коровам транзитного періоду в захищеній від розщеплення в рубці формі.

Холін і метіонін виконують кожен свою унікальну роль і їх не можна просто замінювати один одним у раціоні транзитних корів. Наприклад, метіонін підвищує рівень білка в молоці, а холін ні. І навпаки: холін знижує жир у печінці, а метіонін, у дозах, що тестувались, ні. Холін підвищує надій і метіонін також, але під час досліджень не встановлено, що їх ефект кумулятивний. Потрібно більше досліджень із цього питання, та все ж наявної інформації достатньо, щоб спростувати багато хибних загальноприйнятих уявлень.

Таблиця 1. Вплив згодовування захищеного від розпаду в рубці метіоніну чи його аналога під час транзитного періоду на надій, вміст протеїну в молоці та вихід протеїну

1Число з мінусом — кількість днів або тижнів до отелення.

2Число з плюсом — кількість днів або тижнів після отелення.

За матеріалами публікації «Choline and Methionine for

Transition Cows: Separating Fact from Fiction»,

автор — Рік Р. Грумер, Університет штату Вісконсін