Expressão in vivo de genes relacionados ao metabolismo lipídico em fígado bovino induzida por ácidos graxos como agonistas do PPAR-α: nutrigenômica aplicada à bovinocultura leiteira

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Lipid metabolism-related in vivo gene expression in bovine liver induced by fatty acids as PPAR-α agonists: nutrigenomics applied to dairy cattle

Primeiro orientador

Membros da banca

Cristiana Ferreira Alves de Brito
Maria Angélica Miglino
Antônio Último de Carvalho
Erich Birelli Tahara

Resumo

Estudos in vitro mostraram que ácidos graxos específicos adicionados ao meio de cultura modulam o receptor ativado por proliferador de peroxissoma alfa (PPAR-α) em bovinos, um regulador crucial do metabolismo lipídico hepático. Esses estudos descortinaram potencial estratégia para prevenir a esteatose hepática em vacas leiteiras em balanço energético negativo (BEN). No entanto, a escassez de experimentos in vivo demonstrando a efetiva modulação do receptor PPAR-α em vacas leiteiras, por meio da suplementação com óleos vegetais como fontes de ácidos graxos, limita a aplicabilidade desses resultados na pecuária leiteira. No presente trabalho, investigou-se a expressão de cinco genes-alvo do PPAR-α e do próprio receptor em fígado de novilhas suplementadas com três óleos vegetais comerciais – algodão, girassol e soja. Após 15 dias de suplementação, foi observado um aumento na expressão do gene 3-hidroxi-3-metilglutaril-CoA redutase (HMGCR), associado ao aumento da depuração hepática de acetil-CoA e exportação de triacilglicerol (TAG), particularmente com a suplementação de óleo de algodão. Esses achados foram corroborados por um aumento na concentração de colesterol no soro dos animais suplementados com todos os três óleos vegetais. Além disso, a suplementação com óleos de girassol e soja reduziu a expressão do gene da translocase de ácidos graxos (CD36), envolvido na internalização de ácidos graxos pelos hepatócitos, com potencial efeito preventivo sobre o acúmulo excessivo de gordura no fígado. O óleo de algodão também reduziu o consumo de matéria seca (CMS) sem comprometer o ganho de peso (GP). Ademais, a inclusão desses óleos não afetou negativamente diversos parâmetros de bioquímica clínica investigados, tanto aqueles relacionados às funções hepática e renal, como aqueles relacionados ao perfil lipídico sérico. Além disso, não foi observado impacto negativo sobre o estado inflamatório pela análise de dez proteínas de fase aguda (PFAs). Finalmente, a suplementação lipídica não resultou em alterações significativas nos microbiomas ruminal e fecal, embora tenha contribuído para o aumento relativo de gêneros bacterianos relacionadas à biohidrogenação ruminal, com potencial impacto positivo sobre o perfil lipídico da carne e do leite dos animais. Os achados fornecem perspectivas valiosas sobre o uso de óleos na nutrição de bovinos leiteiros, ao ampliar seu papel convencional de aumento da densidade energética da dieta.

Abstract

In vitro studies have shown that specific fatty acids added to culture media modulate the bovine peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPAR-α), a crucial regulator of hepatic lipid metabolism. These studies provide a potential strategy for preventing hepatic steatosis in dairy cows experiencing negative energy balance (NEB). However, there is a lack of in vivo experiments demonstrating the effective modulation of this receptor in these animals through the supplementation of vegetable oils as a source of fatty acids. Herein, we investigated the expression of five PPAR-α target genes and the receptor itself in the liver of heifers supplemented with three commercial vegetable oils: cottonseed, sunflower, and soyabean. After 15 days of supplementation, we observed an increase in the expression of the 3-hydroxy-3 methylglutaryl-CoA reductase (HMGCR) gene associated with increasing hepatic clearance of acetyl-CoA and triacylglycerol (TAG) exportation, particularly with cottonseed oil supplementation. These findings were corroborated by an increase in cholesterol concentration in the serum of animals supplemented with all three vegetable oils. Additionally, supplementation with sunflower and soyabean oils reduced the expression of the fatty acid translocase (CD36) gene, involved in the internalization of fatty acids by hepatocytes, potentially preventing excessive accumulation of liver fat. Cottonseed also reduced dry matter intake (DMI) without compromising weight gain. Importantly, the inclusion of these oils did not negatively affect the clinical biochemical parameters investigated, including those related to liver and kidney functions, as well as the serum lipid profile. Furthermore, no negative impact on the inflammatory state of the animals was observed through the analysis of ten acute-phase proteins. Finally, lipid supplementation did not induce significant modifications in the ruminal and fecal microbiomes. However, it fostered a relative increase in bacterial genera associated with ruminal biohydrogenation, which may positively influence the lipid profile of the animals’ meat and milk. Our findings provide valuable insights into the use of oils in dairy cattle nutrition, extending their conventional role of increasing energy density in feed.

Assunto

Bioquímica e imunologia, Nutrigenômica, Bovinos, Gorduras Insaturadas na Dieta, Fígado Gorduroso, PPAR alfa., Microbiota

Palavras-chave

Bovinos leiteiros, Suplementação com óleos na dieta, Esteatose hepática, Nutrigenômica em animais de produção, Balanço energético negativo, Genes-alvo do PPAR-α, Microbioma

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