УДК 636:599.735:591.05
О ГИПОТЕТИЧЕСКОМ МЕХАНИЗМЕ ИНДУКЦИИ БИОСИНТЕЗА И СЕКРЕЦИИ ИНСУЛИНА У ЖВАЧНЫХ ЖИВОТНЫХ
В.П. ГАЛОЧКИНА, В.А. ГАЛОЧКИН
На основании собственных исследований и анализа данных литературы предложен гипотетический механизм инициации синтеза и секреции инсулина у жвачных животных, принципиальная особенность которого заключается в том, что первичная индукция секреции инсулина осуществляется активированными формами короткоцепных жирных кислот (С3-С8) или глюкозой, синтезированными не в печени, как принято считать в настоящее время, а непосредственно в стенке рубца.
Ключевые слова: жвачные, инсулин, биосинтез, секреция, гипотетический механизм.
Инсулин как один из основных анаболических гормонов отвечает за биосинтез и деградацию мышечного белка, жиров, углеводов и депонирование энергетического материала, однако его главная функция — транспорт глюкозы через клеточные мембраны. При связывании инсулина с рецепторами на цитоплазматической мембране происходят конформационные изменения, повышающие жесткость мембран, что способствует активированию Na+—К+-АТФ-азы, обеспечивающей перенос Na из клетки, а K — в клетку, а также одновременно осуществляется транспорт глюкозы и аминокислот из внеклеточного пространства в клетку (1). Специфическая особенность этих процессов у жвачных животных заключается в практически полном отсутствии всасывания глюкозы из пищеварительного тракта. Следовательно, индукция синтеза и секреции инсулина может осуществляться исключительно глюкозой эндогенного происхождения, образующейся при глюконеогенезе, чем определяется особое значение обеспеченности рациона метаболически доступной энергией у этой группы животных.
Мы провели опыт на 10-месячных бычках с живой массой 240 кг (2), в рационе которых количество обменной энергии было на 1/3 выше, чем у контрольных, что обеспечивало более высокое содержание глюкозы в крови через 3-4 ч после кормления и до приема корма. Среднесуточный прирост живой массы составил в контрольной группе 890±32, в опытной — 1134±107 г, то есть был на 27 % выше. При этом также определяли содержание в крови инсулина, трийодтиронина, глюкозы, активность лактатдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, пируватдегидрогеназы, пируваткарбоксилазы и оценивали соотношение активности перечисленных ферментов между собой до и через 4 ч после кормления. Как известно, у жвачных образование основной эндогенной глюкозы после кормления осуществляется с участием лактата через пируват и пропионата при одновременном снижении расхода аминокислот на глюконеогенез. Животные в опытной группе интенсивнее использовали молочную и пировиноградную кислоту для глюконеогенеза, у них активнее протекали реакции цикла Кребса, процессы биосинтеза, что привело к повышению интенсивности роста, накоплению азота и энергетических субстратов в организме (2). Такое состояние метаболизма, несомненно, обеспечивалось взаимодействием соматотропина, инсулина и глюкагона.
При обсуждении специфики обмена веществ в связи с концентрацией инстулина в крови у подопытных растущих и откармливаемых бычков критериями оценки, по нашему мнению, должны быть мобильные метаболические показатели, характеризующие регуляторные процессы в обмене веществ при инициации и обеспечении реакций синтеза инсулина.
Биохимическая интерпретация выявленных изменений интенсивности роста животных при повышении содержания обменной энергии в рационе позволила вычленить следующие «узловые точки» причинно-следственных связей между обменом веществ и продуктивностью. Концентрация гормонов, способствующих использованию глюкозы, была значительно выше. Пируват активно вовлекался в глюконеогенез (о чем свидетельствовал рост величины соотношения между активностью пируваткарбоксилазы и лактатдегидрогеназы — ПК/ЛДГ при активизации реакций цикла Кребса, на что указывало снижение аналогичного показателя для лактатдегидрогеназы и малатдегидрогеназы — ЛДГ/МДГ). Активность пируваткарбоксилазы (ключевого фермента глюконеогенеза из пирувата) была существенно и достоверно выше за 1 ч до кормления по сравнению с 3 и 4 ч после него. В процессы глюконеогенза активнее вовлекалась молочная кислота, что обеспечивалось более высокой активностью лактатдегидрогенезы, низкой величиной соотношения ПК/ЛДГ до кормления при росте этого показателя через 3 ч после приема корма. Реакции глюконеогенеза из аминокислот активизировались в более поздний период, то есть содержание метаболически доступной энергии в рационе было достаточным (это также подтверждалось более высоким соотношением между активностью пируваткарбоксилазы до и через 3 ч после кормления).
Во Всероссийском НИИ физиологии, биохимии и питания сельскохозяйственных животных сложилось мнение, что у животных после кормления концентрация гормона роста в крови снижается, а инсулина повышается (2). Ведущую роль инсулина, соматотропина и глюкагона в процессах роста также обсуждают зарубежные исследователи (3). По их данным, после кормления концентрация гормона роста в крови снижалась, а инсулина возрастала. Авторы предположили, что индуцированная кормлением усиленная секреция инсулина ингибирует выделение гормона роста аденогипофизом. Однако в экспериментах с использованием аллоксана, инсулина, гормона роста, релизинг-фактора гормона роста в разные периоды времени относительно кормления они опровергли собственную первоначальную гипотезу, сделав заключение, что повышение концентрации инсулина в крови после кормления не служит фактором ингибирования секреции гормона роста. Вопрос о механизме подавления секреции соматотропина после кормления остался при этом открытым.
Несмотря на то, что положительное влияние инсулина на липогенез — хорошо установленный факт, результаты соответствующих экспериментов на жвачных животных не всегда однозначны. Так, британские исследователи для выяснения роли инсулина в регуляции липогенеза и липолиза в жировой ткани бычков (4-6) вводили животным аллоксан, глюкозу и инсулин в разных комбинациях. Инсулин усиливал включение меченных по углероду субстратов в жирные кислоты, но, вопреки прогнозам, для этого не требовалось повышения активности липогенных ферментов до контрольной. При обработке аллоксаном возросла интенсивность базального, но не стимулируемого липолиза в жировой ткани, а инсулин ограничивал усиление липолиза, о чем свидетельствовали данные о концентрации свободных жирных кислот и триацилглицеролов в плазме крови. Увеличение включения субстратов и активности ацетил-КоА-кар-боксилазы отмечалось при совместных обработках бычков глюкозой и инсулином, но не у животных, получивших только инсулин. Это, видимо, было связано с использованием глюкозы в синтезе глицериновой части триацилглицеролов, и поскольку глюкоза в организме жвачных животных — дефицитный метаболит, синтезирующийся, в основном, эндогенно, она должна играть ведущую роль в липогенезе, что и было показано. Не отмечался эффект инсулина или глюкозы совместно с инсулином на базальную или стимулируемую интенсивность липолиза. Авторы заключили, что полученные результаты не позволяют однозначно доказать существенное влияние концентрации циркулирующего в крови инсулина на скорость липогенеза у жвачных животных (в отличие от лабораторных).
Изучение влияния инфузии в рубец, сычуг, дуоденум различных моно-, ди- и полисахаридов и их гидролизатов совместно с сахарами, азотистыми и белковыми компонентами, жирными кислотами не выявило существенных изменений концентрации продуктов рубцовой ферментации, глюкозы и инсулина (7-10).
В 2004 году появилось сообщение, что коэнзим Q(0), будучи строго электрофильным соединением, проявляет высокую токсичность в клетках, продуцирующих инсулин (11). Авторы также описали сходный эффект действия Q(0) на проницаемость митохондриальных пор и стимуляцию секреции инсулина аргинином (возможно, именно с этим обстоятельством связано ингибирование секреции инсулина ионами аммония).
Интереснейший эффект регуляции секреции инсулина интермедиатами цикла Кребса описали канадские авторы (12), выдвинувшие гипотезу «пируват—цитратного шунта», согласно которой анаплероз и катаплероз играют важную роль, выполняя функции сигналов энергетического и пластического обеспечения митохондриальными факторами при регуляции синтеза и секреции инсулина в панкреатических b-клетках (увеличение концентрации цитрата в крови инициирует секрецию инсулина в ответ на повышение концентрации глюкозы). Дозозависимый ответ на содержание глюкозы, разумеется, тесно коррелирует с величиной внутриклеточной концентрации цитрата, малата, a-кетоглутарата и малонил-КоА, образуемого из цитрата. Глюкоза индуцирует рост концентрации как митохондриального, так и цитоплазматического цитрата и одновременно способствует выводу его из клетки. Мобильность пируват—цитратного шунта позволяет успешно осуществлять регенерацию НАД и образование ацетил-КоА, малонил-КоА и восстановленного НАДФ в цитозоле.
Приведенные данные подводят нас к уверенному утвердительному ответу на вопрос, характеризуются ли жвачные животные (в силу специфического обмена веществ) особенностями не только обеспечения организма глюкозой, но и регуляции обмена белков, углеводов, липидов, а также индукции синтеза и секреции инсулина.
В ранних работах мы показали, что у крупного рогатого скота активность регуляторных и ключевых ферментов цикла Кребса и метаболизма пирувата в печени, длиннейшей мышце спины и стенке рубца с возрастом меняется и, следовательно, изменяется направленность метаболических процессов (13). Постепенный переход от моногастричного к полигастричному типу, в соответствии с нашими данными, происходит следующим образом. У теленка уже с месячного возраста стенка рубца способна достаточно активно использовать продукты рубцовой ферментации — пропионат и лактат. При этом обращает на себя внимание высокая активность сукцинатдегидрогеназы, участвующей в метаболизации пропионата: показатель в расчете на единицу массы сырой ткани даже выше, чем у бычков в возрасте 9 и 14 мес, когда функция рубца полностью сформирована.
Высокая активность пируватдегидрогеназы обеспечивает окисление пирувата (источником пирувата может быть также лактат). Пируват в этом возрасте, по-видимому, метаболизируется не столько для выработки энергии через цикл Кребса, сколько для синтеза липидов в самой стенке рубца, так как активность изоцитрат- и a-кетоглутаратдегидрогеназы в ней практически отсутствует. По нашему мнению, назначение этого механизма сводится не только к транспорту ацетил-КоА, образовавшегося при окислительном декарбоксилировании пирувата: цитрат претендует на роль основного поставщика восстановленной формы НАДФ, необходимой для биосинтеза жирных кислот (13).
В выполненной в середине прошлого века очень интересной биохимической работе было показано, что процесс синтеза жирных кислот в печени голубя идет в 6 раз быстрее при обеспечении восстановленной формой НАДФ, полученной из цитрата в НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназной реакции, чем при образовании этого нуклеотида в глюкозо-6-фосфатдегидрогеназной реакции (14). Вследствие хронического дефицита глюкозы у жвачных, такое обеспечение НАДФ?Н должно играть еще более значимую роль. Не следует забывать также, что цитрат в присутствии инсулина представляет собой аллостерический активатор первого ключевого фермента биосинтеза жирных кислот — ацетил-КоА-карбоксилазы (15, 16). Высокая потребность в глюкозе и постоянно ощущаемый глюкозный дефицит в стенке рубца в этот период инициируют ускоренное становление ферментных систем (в первую очередь, осуществляющих глюконеогенез).
Как уже отмечалось, в месячном возрасте (дожвачный период) мы регистрировали начало фазы активного формирования функции стенки рубца (восприятие, использование и транспорт продуктов рубцовой ферментации): в ней форсируются процессы глюконеогенеза из пропионата и лактата (пирувата), происходит обеспечение (через лактат) восстановленной формой НАД и усиливается синтез ацетил-КоА; весь комплекс структурно-функциональных изменений в клетках тканей и органов настраивается на метаболизм возрастающего потока продуктов рубцовой ферментации. Наши результаты свидетельствуют, что эти продукты главным образом используются в синтезе глюкозы и липидов (в первую очередь, в печени и стенке рубца).
В наших опытах, а также в работах других исследователей (17, 18) показано, что к 4,5-месячному возрасту рубец уже достаточно активен (17, 18), а его стенка функционально полностью сформирована, на что указывает каталитическая активность всех изучавшихся ферментов цикла Кребса и метаболизма пировиноградной кислоты, и участвует в процессах глюконеогенеза и выработки энергии.
В указанный период формирование типа обмена веществ, свойственного взрослому жвачному животному, обусловлено становлением функций не только желудочно-кишечного тракта, но и репродуктивной системы. Это было показано на бычках и кастратах с поочередной имплантацией биологически активных веществ гормональной природы, в том числе с андрогенным и эстрогенным действием (19). В проведенных опытах также отмечалась положительная корреляция между активностью пируватдегидрогеназы и концентрацией инсулина в плазме крови.
Результаты наших экспериментов по изучению у бычков возрастной динамики (1,0; 4,5; 9,0 и 14,0 мес) активности ферментов цикла Кребса (изоцитрат-, a-кетоглутарат-, сукцинат- и малатдегидрогеназа) и ферментов, связанных с метаболизмом пировиноградной кислоты (пируватдегидрогеназа, пируватдегидрогеназная фосфатаза и пируваткарбоксилаза), показали, что развитие рубцового пищеварения первостепенно в формировании ферментативного статуса, цикла Кребса и развитии организма в целом.
При оценке возрастной динамики функционирования желез внутренней секреции (20, 21) было показано, что гормональный профиль телят раннего (до 135-суточного) возраста характеризуется довольно высокой концентрацией в крови соматотропного гормона, инсулина, связанного с белком йода и 11-оксикортикостероидов, отражающих функциональную активность гипофиза, поджелудочной железы, щитовидной железы и надпочечников.
В одной из работ отечественных ученых достаточно полно и глубоко представлен механизм регуляции активности пируватдегидрогеназы (22). Эти результаты полностью согласуются со сформулированным нами ранее положением, что в основе регуляторных процессов обмена веществ лежит соотношение между активностью пируватдегидрогеназы и пируваткарбоксилазы (13). В частности, авторы отводят пируватдегидрогеназе ключевую роль в регуляции переключения диаметрально противоположно направленных метаболических потоков (аэробная утилизизация глюкозы—глюконеогенез, липолиз—липогенез, гликогенолиз—гликогенез).
Что касается стимуляции клеток-мишеней инсулином, то еще на основании экспериментов с жировой тканью крыс (23) было сделано предположение, что инсулин воздействует на пируватдегидрогеназу через циклический АМФ. Отметим, что до сих пор окончательно не определен молекулярный посредник в этом механизме при наличии нескольких взаимоисключающих гипотез (24, 25).
В наших опытах был установлен факт влияния инсулина на активность пируватдегидрогеназы. Особого внимания заслуживает выявленная в стенке рубца положительная зависимость между активностью пируватдегидрогеназы и ее специфической фосфатазы, а также между активностью пируватдегидрогеназной фосфатазы и концентрацией инсулина в плазме крови. На основании обнаруженной закономерности мы еще в 1975 году предположили (13), что регуляторная функция инсулина может осуществляться за счет его связывания с цитоплазматическими рецепторами, следствием которого является инициация метаболических реакций, приводящих к активации пируватдегидрогеназной фосфатазы, которая, в свою очередь, активирует пируватдегидрогеназу.
Еще в середине прошлого столетия появились сообщения об индукции секреции и синтеза инсулина у жвачных животных активированными формами короткоцепных жирных кислот (С3-С8), особенно пропионата и бутирата, которые метаболизируются уже в стенке рубца (26, 27), однако в некоторых работах авторы пришли к иным выводам (28).
В 1960-х годах было показано, что инсулин влияет на обменные процессы в стенке рубца (29-32). Объяснить биохимический механизм этого эффекта позволила выявленная взаимосвязь между активностью пируватдегидрогеназы и пируватдегидрогеназной фосфатазы в стенке рубца, а также между активностью этих ферментов и концентрацией инсулина в плазме крови.
В начале 1970-х годов были опубликованы две чрезвычайно интересные работы (33, 34), касающиеся обнаружения в стенке рубца клеток, идентичных клеткам Лангерганса поджелудочной железы. В этой связи мы в 1975 году предположили (13), что эти инсулинсекретирующие клетки имеют характерную пороговую концентрацию ионов аммония, ингибирующую синтез инсулина, а функции и значение самого гормона у жвачных специфичны. Экспериментальные данные о роли описанных клеток до сих пор ограничены. Мы полагаем, что активированные продукты рубцовой ферментации (в большей степени пропионат и бутират, а возможно и глюкоза, образующаяся при глюконеогенезе в стенке рубца из пирувата и пропионата) совместно с глюкозой и цитратом, синтезирующимися в стенке рубца, служат положительными эффекторами рубцовых клеток Лангерганса. Эти метаболиты усиливают секрецию инсулина, а он, в свою очередь, влияет на интенсивность и направленность метаболических процессов не только в стенке рубца, но и в других органах и тканях. В нашем опыте у бычков уже в месячном возрасте абсолютная величина активности пируваткарбоксилазы и сукцинатдегидрогеназы в стенке рубца была высокой. Индукцию инсулина глюкозой, синтезированной в стенке рубца, косвенно подтверждают полученные нами данные о повышении активности пируваткарбоксилазы в образцах крови, взятых из яремной вены только через 3 ч после кормления (2), в то время как максимум концентрации инсулина в крови наблюдается через 1 ч. Наше предположение подтверждают результаты опытов на взрослых овцах c катетером сонной артерии и канюлей в рубце (35). Добавление к рациону пропионата кальция вызывало повышение концентрации инсулина и глюкозы, причем в случае инсулина рост был быстрым и значительным, глюкозы — несущественным.
При инфузии субклинических доз хлористого аммония откармливаемым герефордским бычкам концентрация глюкагона, адреналина, норадреналина и дофамина в плазме крови не изменялась, молярное отношение инсулин:глюкагон также практически сохранялось (36). Эти результаты подтверждают наше предположение о том, что повышение содержания глюкозы при гипераммонемии может быть следствием подавления утилизации глюкозы инсулинчувствительными тканями, но не секреции гормона. Поэтому, с нашей точки зрения, полученным результатам можно дать и иную интерпретацию. В частности, по нашим данным, герефорды, для которых, как и для других жвачных, характерна гипогликемия, адаптированы к еще более низким концентрациям глюкозы в крови, поэтому реакция организма на их высокие значения у особей названной породы выражена слабо вследствие пониженного порога чувствительности желез внутренней секреции к глюкозе.
В недавней публикации А.А. Фомин с соавт. (37) в опытах на откармливаемых бычках пришли к заключению, что индукция секреции инсулина при применении пропиленгликоля происходит в результате опосредованного действия соединения на клетки в стенке рубца, способные образовывать гормоны и медиаторы, стимулирующие активность инсулярного аппарата поджелудочной железы, а также вследствие увеличения концентрации пропиленгликоля в крови бычков при всасывании его из рубца и последующего прямого взаимодействия с b-клетками поджелудочной железы. Кроме того, авторы считают, что концентрация мочевины в крови жвачных служит одним из регуляторов (ингибиторов) функциональной активности инсулярного аппарата.
Таким образом, проанализировав собственный экспериментальный материал и данные литературы, мы пришли к выводу, что регуляция индукции синтеза и секреции инсулина у жвачных животных вследствие специфики их обмена веществ отличается от таковой у моногастричных и осуществляется не только в поджелудочной железе, но и в стенке рубца, которую мы относим к метаболически активным тканям с широким спектром ферментов, формирующимся у особи уже с месячного возраста. В регуляции участвуют продукты рубцовой ферментации (активированные короткоцепные жирные кислоты), а также глюкоза, синтезируемая в стенке рубца в процессе глюконеогенеза из пропионата, лактата и пирувата.
Инициация секреции инсулина повышенными концентрациями цитрата на фоне возрастания содержания глюкозы (12) подтверждает, что синтез и секрецию инсулина в стенке рубца индуцирует цитрат, синтезированный здесь при высокой интенсивности глюконеогенеза. По нашим данным (19), это может происходить у телят в месячном возрасте. Содержание цитрата в стенке рубца увеличивается при связывании ацетил-КоА, образованного вследствие окислительного декарбоксилирования пировинградной кислоты, с оксалоацетатом и неспособности цитрата окисляться в цикле Кребса из-за отсутствия активности НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы. В таких условиях цитрат, поступающий из митохондрий, одновременно активирует синтез и секрецию инсулина в слизистой рубца с последующей активацией ацетил-КоА-карбоксилазы и синтеза жирных кислот. Возможно, секрецию инсулина стимулируют и другие метаболиты цитратного цикла (в первую очередь, сукцинат, который образуется из пропионата). На следующем этапе при усилении глюконеогенеза в печени индуцируется синтез и секреция инсулина в поджелудочной железе. Не исключено также, что глюкоза и цитрат быстро синтезируются именно в стенке рубца и, поступая по кровеносной системе желудочно-кишечного тракта непосредственно в поджелудочную железу, активируют синтез и секрецию инсулина. Разумеется, влияние активированных короткоцепных жирных кислот также не подвергается сомнению.
Полученное в наших экспериментах снижение концентрации инсулина, кортизола и тиреоидных гормонов при ежесуточном приросте живой массы более 1300 г трудно объяснить, исходя из современных представлений о биологической роли этих гормонов, которая заключается в вовлечении в активный метаболизм депонированных веществ за счет усиления липолиза, гликогенолиза, глюконеогенеза из аминокислот с одновременным повышением активности синтеза белка и выработки энергии. Подобные противоречия объяснимы, если предположить, что в организме жвачных животных имеются специфические механизмы регуляции синтеза и секреции инсулина.
Допущение о выделении инсулина микроорганизмами, сорбированными на слизистой рубца, не может быть принято в расчет. На слизистой рубца микроорганизмы адгезированы значительно слабее, чем на эпителиоцитах кишечника. Общее число сорбированных микроорганизмов невелико, а доля синтезирующих инсулин ничтожна. Наконец, микроорганизмы не способны обеспечить секрецию и транспорт инсулина в кровяное русло и сами утилизируются в рубце или следующих отделах пищеварительного тракта до всасываемых и лишенных гормональной активности ферментов.
Итак, анализ результатов собственных исследований и систематизация фактов, имеющихся в литературе, позволяют предложить для обсуждения и экспериментальной проверки гипотетический механизм инициации синтеза и секреции инсулина у жвачных животных, принципиальная особенность которого в том, что первичная индукция секреции инсулина осуществляется активированными формами короткоцепных жирных кислот (С3-С8) или глюкозой, синтезированными не в печени, как принято считать сейчас, а непосредственно в стенке рубца.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Y o u n g D., U h l J.J., C a r t e e G.D. e.a. Activation of glucose transport in muscle by prolonged exposure to insulin. J. Biol. Chem., 1986, 261(34): 16049-16053.
2. Г а л о ч к и н а В.П., М а т в е е в В.А., Р а д ч е н к о в В.П. Секреция гормонов и активность ферментов углеводного обмена в крови бычков при разном уровне кормления и в зависимости от интенсивности роста. Тез. докл. III Междунар. конф. «Актуальные проблемы биологии в животноводстве». Боровск, 2000: 277-278.
3. M c M a h o n C.D., C h a p i n L.T., L o o k i n g l a n d K.J. e.a. Feeding-induced increases in insulin do not suppress secretion of growth hormone. Domest. Anim. Endocrinol., 1999, 17(4): 439-447.
4. S m i t h S.B., P r i o r R.L., M e r s m a n n H.J. Interrelationships between insulin and lipid metabolism in normal and alloxan-diabetic cattle. J. Nutr., 1983, 113(5): 1002-1015.
5. S m i t h S.B., P r i o r R.L., F e r r e l l C.L. e.a. Interrelationships among diet, age, fat deposition and lipid metabolism in growing steers. J. Nutr., 1984, 114(1): 153-162.
6. S m i t h S.B., C r o u s e J.D. Relative contributions of acetate, lactate and glucose to lipogenesis in bovine intramuscular and subcutaneous adipose tissue. J. Nutr., 1994, 114(4): 792-800.
7. D u n s h e a F.R., B o i s c l a i r Y.R., B a u m a n D.E. e.a. Effects of bovine somatotropin and insulin on whole-body and hindlimb glucose metabolism in growing steers. J. Anim. Sci., 1995, 73(8): 2263-2271.
8. R i c h a r d s C.J., B r a n c o A.F., B o h n e r t D.W. e.a. Intestinal starch disappearance increased in steers abomasally infused with starch and protein. J. Anim. Sci., 2002, 80(12): 3361-3368.
9. S c h o o n m a k e r J.P., C e c a v a V.M., F a u l k n e r D.B. e.a. Effect of source of energy and rate of growth on performance, carcass characteristics, ruminal fermentation, and serum glucose and insulin of early-weaned steers. J. Anim. Sci., 2003, 81(4): 843-855.
10. S c h o o n m a k e r J.P., F l u h a r t y F.L., L o e r c h S.C. Effect of source and amount of energy and rate of growth in the growing phase on adipocyte cellularity and lipogenic enzyme activity in the intramuscular and subcutaneous fat depots of Holstein steers. J. Anim. Sci., 2004, 82(1): 137-148.
11. M a c D o n a l d M.J., H u s a i n R.D., H o f f m a n n - B e n n i n g S. e.a. Immunochemical identification of coenzyme Q0-dihydrolipoamide adducts in the E2 components of the alpha-ketoglutarate and pyruvate dehydrogenase complexes partially explains the cellular toxicity of coenzyme Q0. J. Biol. Chem., 2004, 279(26): 27278-27285.
12. F a r f a r i S., S c h u l z V., C o r k e y B. e.a. Glucose-regulated anaplerosis and cataplerosis in pancreatic beta-cells: possible implication of a pyruvate/citrate shuttle in insulin secretion. Diabetes, 2006, 49(5): 718-726.
13. Г а л о ч к и н а В.П. Активность ферментов цикла Кребса в тканях молодняка крупного рогатого скота, выращиваемого в условиях промышленного комплекса. Канд. дис. Боровск, 1975.
14. B r a d y R.O., G u r i n S. The biosynthesis of radioactive long-chain fatty acids by homogenized pigeon liver tissue. Arch. Biochem. Biophys., 1951, 34: 221-225.
15. M o r t i n D.B., V a g e l o s P.R. The mechanism of tricarboxylic acid cycle regulation of fatty acid synthesic. J. Biol. Chem., 1962, 237(9): 2750-2759.
16. A l b e r t s A.W., V a g e l o s P.R. Acetyl-CoA carboxylases. In: Ensymes. N.-Y.-London, 1972, v. 6: 37-82.
17. С и н е щ е к о в А.Д. Биология питания сельскохозяйственных животных. М., 1965.
18. М о ш к и н а С.В. Превращение углеводов в преджелудках молодняка черно-пестрого голштинизированного скота. Зоотехния, 2006, 1: 17-18.
19. Г а л о ч к и н а В.П. Взаимосвязь между активностью ферментов цикла Кребса, метаболизмом пировиноградной кислоты, содержанием половых гормонов и продуктивностью молодняка крупного рогатого скота. С.-х. биол., 2006, 6: 36-42.
20. Ф о м и ч е в Ю.П., Л е в а н т и н Д.Л., Д з ю б а Н.Ф. и др. Системное применение биологически активных веществ при откорме животных. Вест. с.-х. науки, 1977, 2(245): 85-92.
21. Э л ь - С а в а х и Э.М. Связь гормонального профиля с некоторыми показателями крови и мясной продуктивности бычков холмогорской породы в онтогенезе. Тез. докл. симп. «Гормоны и гормональные препараты в животноводстве». М., 1974: 123-125.
22. Е р м а к о в а Г.Л., Д о л г а ч е в а Л.П., Г о л ь д ш т е й н Б.Н. и др. Регуляция активности пируватдегидрогеназного комплекса в клетках асцитной карциномы Эрлиха ионами Са2+ и пируватом. Биохимия, 1999, 64(В3): 381-389.
23. J u n g a s L. Hormonal regulation of pyruvate dehydrogenase. Metabolism, 1991, 20(1): 43-53.
24. T u r k a n A., G o n g X., P e n g T. e.a. Structural requirements within the lipoyl domain for the Ca2+-dependent binding and activation of pyruvate dehydrogenase phosphatase isoform 1 or its catalytic subunit. J. Biol. Chem., 2003, 26, 277(17): 14976-14985.
25. T u r k a n A., H i r o m a s a Y., R o c h e T.E. Formation of a complex of the catalytic subunit of pyruvate dehydrogenase phosphatase isoform 1 (PDP1c) and the L2 domain forms a Ca2+ binding site and captures PDP1c as a monomer. Biochemistry, 2004, 30, 43(47): 15073-15085.
26. M a n n s J.G., B o d a J.M., W i l l e s B.F. Probable role of propionate and butirate in control of insulin secretion in sheep. Am. J. Physiol., 1967, 213: 756-764.
27. B a r t o s S. Utilisation of glucose and volative fatty acids by liver and muscle of calves and adult cattle. Physiol. Biohem. Slov., 1972, 11: 35-38.
28. B a s s e t t J.M. Endocrine factors in the control of nutrient utilisation: ruminants. Proc. Nutr. Soc., 1978, 37(3): 273-280.
29. С о л д а т е н к о в П.Ф., С б р о д о в Ф.М. Влияние инсулина на обмен сахара, летучих жирных кислот и ацетоновых тел в стенке пищеварительного канала у овец. Физиол. журн. СССР, 1966, 52(9): 1124-1129.
30. П е р ш и н В.А., С о л о в ь е в А.М. Влияние инсулина и тироксина на углеводно-жировой обмен в стенке рубца жвачных. Бюл. ВНИИФБиП с.-х. животных. Боровск, 1967, 3: 22-24.
31. Я в о н е н к о А.Ф. Влияние инсулина на активность восстановительного аминирования a-кетоглутаровой кислоты в эпителии рубца крупного рогатого скота. Тез. докл. II Всес. биохим. съезда, секция 23. М., 1969: 25-26.
32. С к о р о х о д В.И., В р ы д н и к Ф.И., Ф и к т а ш И.С. Влияние глюкозы на превращение липидов в стенке рубца. Тез. докл. II Всес. биохим. съезда, секция 23. М., 1969: 23.
33. G e r r e l R.T. Langerhanse cells in the ruminal epitelium of the sheep. Ultrastruct. Res., 1973, 43(3-40): 256-259.
34. T o n i o N., N a n e k i K., T e k a s h i S. Identification of the cells paranuclear vacuols as the processes of the rumen Langerhans cells in the sheep. J. Agr. Res., 1974, 25(1): 14-21.
35. H i r o a k i S., R a k L.S., F u j i m i S. Effects of dietary propionate and heat exposure on insulin response to feeding in sheep. Jap. J. Zootechn. Sci., 1987, 58(12): 1086-1094.
36. F e r n a n d e z J.M., C r o o m W.J.Jr., J o h n s o n A.D. e.a. Subclinical ammonia toxicity in steers: effects on blood metabolite and regulatory hormone concentrations. J. Anim. Sci., 1988, 66(12): 3259-3266.
37. Ф о м и н А.А., М а т в е е в В.А. Влияние мочевины на концентрацию инсулина и глюкозы в крови бычков. Сб. науч. тр ВНИИФБиП с.-х. животных. Боровск. 2006, ХLV: 66-74.
ABOUT HYPOTHETICAL MECHANISM OF INDUCTION OF INSULIN BIOSYNTHESIS AND SECRETION IN RUMINANTS
V.P. Galochkina, V.A. Galochkin
On the basis of own investigations and analysis of the data of literature the authors pro-posed the hypothetical mechanism of initiation of insulin synthesis and secretion in ruminants, the central moment of which consists in the initial induction of insulin secretion by the activated forms of short chain fatty acids (С3-С8) or glucose, but synthesized not in a liver, as it is now conven-tional, but directly in a rumen wall.
Key words: ruminant, insulin, biosynthesis, secretion, the hypothetical mechanism.
ГНУ Всероссийский НИИ физиологии, |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
