تاثیر مصرف اسید لینولئیک کونژوگه بر بیان ژن سایتوکین های التهاب زا در بافت های پستان، رحم و چربی گاوهای شیری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دانشگاه تهران

2 استاد دانشگاه تهران

3 دانشیار دانشگاه تهران

4 استاد دانشگاه ساری

5 دانشکده دامپزشکی، دانشگاه تهران، نهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: سایتوکین‌های پیش‌التهابی مولکول‌های کوچک پروتئینی هستند که توسط سلول‌های مختلف تراوش می‌شوند و بدن را وارد وضعیت التهابی می‌کنند. اسید لینولئیک کونژوگه نام عمومی اسیدهای چرب 18 کربنی است که دارای باند دوگانه کونژوگه هستند. اسیدلینولئیک کونژوگه بر تولید سایتوکین‌های ‌التهاب‌زا تاثیر دارد. با توجه به نقش سایتوکین‌های ‌التهاب‌زا در فرآیندهای فیزیولوژیک مختلف، در این پژوهش تاثیر مصرف مکمل اسیدلینولئیک کونژوگه در دوره انتقال بر بیان ژن‌های سایتوکین‌های التهاب‌زا در بافت‌های پستان، رحم و چربی زیرپوستی مورد مطالعه قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: تعداد 24 راس گاو با نمره وضعیت بدنی 3/0±20/3 (خطای استاندارد±میانگین) و نوبت زایش 8/1±2/3 انتخاب و به-صورت تصادفی در بین چهار گروه آزمایشی قرار گرفتند (در هر گروه آزمایشی 6 راس): 1- 75 گرم در روز چربی پالم از 21 روز پیش از زایش تا 21 روز پس از زایش (C21)؛ 2- 75 گرم در روز چربی پالم از 21 روز پیش از زایش تا 42 روز پس از زایش (C42)؛ 3- 75 گرم در روز اسیدلینولئیک کونژوگه پوشش‌دار از 21 روز پیش از زایش تا 21 روز پس از زایش (CLA21)؛ 4- 75 گرم در روز اسیدلینولئیک کونژوگه پوشش‌دار از 21 روز پیش از زایش تا 42 روز پس از زایش (CLA42). مکمل اسیدلینولئیک کونژوگه پوشش‌دار دارای 10 درصد از هر یک از ایزومرهای 10-ترانس،12-سیس و 9-سیس،11-ترانس بود. در روزهای 21 و 42 پس از زایش از بافت‌های، پستان، رحم و چربی زیرپوست نمونه‌برداری شد. نمونه بافت پستان از ناحیه‌ی عقبی با فاصله تقریبی 8-6 سانتی‌متر پایین‌تر از محل اتصال پستان به پوست و سه سانتی‌متر در سمت راست از شکاف میانی پستان و توسط یک گان بیوپسی نیمه‌خودکار با قطر سوزن 14 گرفته شد. نمونه رحم با عبور یک پنس سر سوسماری از گردن رحم گرفته شد. نمونه چربی زیرپوستی با ایجاد یک شکاف در ناحیه پین، گرفته شد. بیان ژن‌های آنزیم سیکلواکسی‌ژناز-2، فاکتور نکروزکننده تومور-آلفا و گیرنده شبه‌ناقوس-چهار با واکنش‌ Real time-PCR سنجش شد.
یافته‌ها: تغذیه مکمل اسیدلینولئیک کونژوگه پوشش‌دار در دوره انتقال بیان ژن فاکتور نکروزکننده تومور-آلفا را در بافت پستان به‌صورت معنی‌داری کاهش داد (05/0˂P). اثر زمان و برهمکنش زمان بر تیمار برای این ژن در بافت پستان معنی‌دار نبود. مکمل اسیدلینولئیک کونژوگه سبب افزایش بیان ژن آنزیم سیکلواکسی‌ژناز-2 در بافت رحم گاوهای گروه CLA42 شد (01/0˂P). همچنین اثر زمان برای بیان ژن آنزیم سیکلواکسی‌ژناز-2 در بافت رحم معنی‌دار بود (05/0=P). تغذیه اسیدلینولئیک کونژوگه در دوره انتقال سبب افزایش معنی‌داری بیان ژن آنزیم سیکلواکسی‌ژناز-2 در بافت چربی زیر پوستی شد، ولی بر بیان ژن‌های فاکتور نکروزکننده تومور-آلفا و گیرنده شبه‌ناقوس-چهار اثر نداشت.
نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاضر نشان داد افزودن اسیدلینولئیک کونژوگه به جیره گاوها طی دوره انتقال می‌تواند بیان برخی از ژن‌های سایتوکین‌های ‌التهاب‌زا را در بافت‌های پستان، رحم و چربی زیرپوستی تغییر دهد. نتایج پژوهش‌ حاضر اطلاعات اولیه‌ای برای پژوهش-های آینده به‌منظور بررسی سازوکارهای اثرات فیزیولوژیک اسیدلینولئیک کونژوگه بر بافت‌های مختلف گاوهای شیری فراهم نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of conjugated linoleic acid on gene expression of pro-inflammatory cytokine in mammary gland, uterus and subcutaneous fat tissues of dairy cows

نویسندگان [English]

  • Ali Rezaei Roodbari 1
  • Armin Towhidi 2
  • Mahdi Zhandi 3
  • Kamran Rezayadzi 3
  • Ghodrat Rahimi Mianji 4
  • Faraj Adib Hashemi 5
1 Graduated from UT
2 Prof. University of Tehran
3 Associate Prof, UT
4 Prof, SANRU
5 Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Pro- inflammatory cytokines are small proteins that are released by different tissues and cause an inflammatory condition in body. Conjugated linoleic acid (CLA) is a common name for fatty acids with 18-carbon and a conjugated double bond. Conjugated linoleic acid can affect pro-inflammatory cytokines production. Since pro-inflammatory cytokines can affect different physiological processes, this study investigated effects of conjugated linoleic acid supplementation during transition period on gene expression of pro-inflammatory cytokines in mammary gland, uterus and subcutaneous fat of Holstein cows.
Materials and Methods: Twenty-four cows with body condition scores of 3.2±0.20 (SEM±mean) and lactation number of 3.2±1.80 were allocated to four treatments (six heads per treatment): feeding palm oil (75g/d) from -21 d to +21 d (C21) or +42 d (C42) relative to parturition, feeding rumen protected CLA (75g/d) from -21 d to +21 d (CLA21) or +42 d (CLA42) relative to parturition. Rumen protected CLA provided 7.5 g/d each of trans-10, cis-12 CLA and cis-9, trans-11 isomers. Tissue samples were taken from mammary gland, uterus and subcutaneous fat at 21 and 42 days postpartum. Mammary gland samples were taken from the sampling site in rear udder, 6-8 cm bottom to udder and skin junction and 3 cm of udder cleft using a medical semi-automatic sampling device. Uterus samples were taken by passing a sampling device through cervix and conducting uterus body via rectum. By making an incision through the skin of around pin, subcutaneous fat samples were taken. Expression of tumor necrosis factor-α (TNF-α), cyclooxygenase-2 (COX-2) enzyme and toll like receptor-4 (TLR-4) were measured by real time-PCR.
Results: Feeding rumen protected CLA during transition period decreased TNF-α gene expression in mammary gland (P˂0.05). In mammary gland, effect of time and interaction of time in treatment were nonsignificant for TNF-α. Conjugated linoleic acid increased expression of COX-2 gene in uterus of CLA42 cows (P˂0.01). In uterus, effect of time was significant for COX-2 (P=0.05). Feeding rumen protected CLA during transition period significantly increased COX-2 gene expression, but had no effects on gene expression of TNF-α and TLR-4 in subcutaneous fat.
Conclusion: Results of this experiment showed that adding CLA supplementation to dairy cow’s ration during transition period can alter expression of some pro-inflammatory cytokine genes in mammary gland uterus and subcutaneous fat. Results of this study provide preliminary findings that can be used in ongoing mechanistic studies investigating CLA effects on some tissues in dairy cows.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dairy cow
  • Conjugated linoleic acid
  • COX-2
  • TNF-α
  • TLR-4
1. Abu-Ghazaleh, A.A., and Holmes, L.D. 2007. Diet supplementation with fish oil and sunflower oil to increase conjugated linoleic acid levels in milk fat of partially grazing dairy cows. J. Dairy Sci. 90: 2897-2904.
2. Arosh, J.A., Parent, J., Chapdelaine, P., Sirois, J., and Fortier, M.A. 2002. Expression of cyclooxygenases 1 and 2 and prostaglandin E synthase in bovine endometrial tissue during the estrous cycle. Biol. Reprod. 67: 161–169.
3. Cuervo-Arango, G., Worgan, H., Macias, B., and Nash, D. 2008. Endometrial Toll-like receptor 4 (TLR4) and interleukin- 8 (IL-8) expression in mares resistant (RM) or susceptible (SM) to endometritis. Reprod. Dom. Anim. 43: (Suppl.5) 43–108.
4. Dinarello, C.A. 2000. Proinflammatory cytokines. Chest. 118: 503-508.
5. Dipasquale, D., Basiricò, L., Morera, P., Primi, R., Tröscher, A., and Bernabucci, U. 2018. Anti-inflammatory effects of conjugated linoleic acid isomers and essential fatty acids in bovine mammary epithelial cells. Anim. 9: 1-7.
6. Emanuelli, B., Peraldi, P., Filloux, C., Chavey, C., Freidinger, K., Hilton, D.J., Hotamisligil, G.S., and Van Obberghen, E. 2001. SOCS-3 inhibits insulin signaling and is up-regulated in response to tumor necrosis factor-alpha in the adipose tissue of obese mice. J. Biol. Chem. 276: 51.47944–47949.
7. Esposito, J., Irons, P.C., Webb, E.C., and Chapwanya, A. 2014. Interactions
between negative energy balance, metabolic diseases, uterine health and immune response in transition dairy cows Anim. Reprod. Sci. 144: 60–71.
8. Guillemette, L., Lacroix, M., Battista, M., Doyon, M., Perron, P., and Hivert, M. 2013. Higher levels of tumor necrosis factor alpha are associated with insulin resistance during pregnancy and increased risk of gestational diabetes. Can. J. Diabetes. 37: 60.
9. Harris, M.A., Hansen, R.A., Vidsudhiphan, P., Koslo, J.L., Thomas, J.B., Watkins, B.A. and Allen, K.G. 2001. Effects of conjugated linoleic acids and docosahexaenoic acid on rat liver and reproductive tissue fatty acids, prostaglandins and matrix metallo-proteinase production. Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 65: 23–29.
10. Hayirli, A., and Grummer, R.R. 2004. Factors affecting dry matter intake prepartum in relationship to etiology of per partum lipid related metabolic disorders: A review. Can. J. Anim. Sci. 84: 337–347.
11. Heravi Moussavi, A.R., Gilbert, R.O., Overton, T.R., Bauman, D.E., and Butler, W.R. 2007. Effects of feeding fish meal and n-3 fatty acids on ovarian and uterine responses in early lactating dairy cows. J. Dairy. Sci. 90: 145–154.
12. HernándezDíaz, G., AlexanderAguilera, A., ArzabaVillalba, A., SotoRodríguez, I., and García, H.S. 2010. Effect of conjugated linoleic acid on body fat, tumor necrosis factor alpha and resistin secretion in spontaneously hypertensive rats. Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids. 82: 105-109.
13. Hojilla, C.V., Jackson, H.W., and Khokha, R. 2011. TIMP3 regulates mammary epithelial apoptosis with immune cell recruitment through differential TNF dependence. PLoS One. 6: e26718.
14. Hotamisligil, G.S. 2004. Molecular mechanisms of insulin resistance and the role of the adipocyte. Int. J. Obes. Relat. Metab. Disord. 24: (Suppl.4). S23-S27.
15. Hussein, M., Harvatine, K.H., Weerasinghe, W.M., Sinclair, L.A., and Bauman, D.E. 2013. Conjugated linoleic
acid-induced milk fat depression in lactating ewes is accompanied by reduced expression of mammary genes involved in lipid synthesis. J. Dairy. Sci. 96: 3825-3834.
16. Javaheri Barfourooshi, H. 2014. Effect of feeding n-3 fatty acids on mammogenesis and lactation performance in Holstein cows. Thesis submitted to the Graduate Studies Office in partial fulfillment of the requirement for the degree of Doctor of Philosophy in Animal Growth Physiology. University of Tehran. (In Persian)
17. Kolek, M.J., Carlquist, J.F., Muhlestein, J.B., Whiting, B.M., Horne, B.D., Bair, T.L., and Anderson, J.L. 2004. Toll-like receptor 4 gene Asp299Gly polymorph-ism is associated with reductions in vascular inflammation, angiographic coronary artery disease, and clinical diabetes. Am. Heart J. 148: 1034-1040.
18. Kurmasheva, R.T., and Houghton, P.J. 2006. IGF-I mediated survival pathways in normal and malignant cells. Biochim. Biophys. Acta, 1766: 1–22.
19. Kushibiki, S., Hodate, K., Shingu, H., Ueda, Y., Mori, Y., Itoh, T., and Yokomizo, Y. 2001. Effects of long-term administration of recombinant bovine tumor necrosis factor alpha on glucos metabolism and growth hormone secretion in steers. Am. J. Vet. Res. 62: 794-798.
20. Lawrence, M.G., Steinke, J.W., and Borish, L. 2018. Cytokine-targeting biologics for allergic diseases. Ann. Allergy Asthma Immunol. 120: 376-381.
21. LeBlanc, S.J., Osawa, T., and Dubuc, J. 2011. Reproductive tract defense and disease in postpartum dairy cows. Theriogenology, 76: 1610–1618.
22. Lessard, M., Gagnon, N., and Petit, H.V. 2003. Immune responses of postpartum dairy cows fed flaxseed. J. Dairy. Sci. 86: 2647-2657.
23. Livak, K.J., and Schmittgen, T.D. 2001. Analysis of relative gene expression data using real time quantitative PCR and the 2-ΔΔCT Method. Methods, 25: 402–408.
24. Marques, T.M., Wall, R., O'Sullivan, O., Fitzgerald, G.F., Shanahan, F., Quigley, E.M., Cotter, P.D., Cryan, J.F., Dinan, T.G., Ross, R.P., and Stanton, C. 2015. Dietary trans-10, cis-12-conjugated linoleic acid alters fatty acid metabolism and microbiota composition in mice. Brit. J. Nutr. 113: 728-738.
25. May, K.C., Bobe, G., Mueller, C.J., and Cannon, M.J. 2011. Conjugated linoleic acid decreases prostaglandin synthesis in bovine luteal cells in vitro. Mol. Reprod. Dev. 78: 328-336.
26. McCrorie, T.A., Keaveney, E.M., Wallace, J.M., Binns, N., and Livingstone, M.B. 2011. Human health effects of conjugated linoleic acid from milk and supplements. Nut. Res. Rev. 24: 206-227.
27. Mohankumar, S.K., Taylor, C.G., Siemens, L., and Zahradka, P. 2013. Activation of phosphatidylinositol-3 kinase, AMP-activated kinase and Akt substrate-160 kDa by trans-10, cis-12 conjugated linoleic acid mediates skeletal muscle glucose uptake. J. Nutr. Biochem. 24: 445-456.
28. Noto, A., Zahradka, P., Ryz, N.R., Yurkova, N., Xie, X., and Taylor, C.G. 2007. Dietary conjugated linoleic acid preserves pancreatic function and reduces inflammatory markers in obese, insulin-resistant rats. Metabolism. 56: 142-151.
29. O’Shea, M., Bassaganya-Riera, J., and Mohede, I.C. 2004. Immunomodulatory properties of conjugated linoleic acid. Am. J. Clin. Nutr. 79: 1199S–1206S.
30. Poirier, H., Rouault, C., Clément, L., Niot, I., Monot, M.C., GuerreMillo, M., and Bsnard, P. 2005. Hyperinsulinaemia triggered by dietary conjugated linoleic acid is associated with a decrease in leptin and adiponectin plasma levels and pancreatic beta cell hyperplasia in the mouse. Diabetologia. 48: 1059-1065.
31. Purushotham, A., Wendel, A.A., Liu, L.F., and Belury, M. 2007. Maintenance of adiponectin attenuates insulin resistance induced by dietary conjugated linoleic acid in mice. J. Lipid Res. 48: 444– 452.
32. RezaeiRoodbari, A., Towhidi, A., Zhandi, M., Rezayazdi, K., Rahimi Mianji, G., Dirandeh, E., and Colazo, M. 2016. Effect of conjugated linoleic acid supplementation during thetransition period on plasma metabolites and productive andreproductiv performances in dairy cows. Anim. Feed Sci. Tech. 219: 294-303.
33. RezaeiRoodbari, A., Towhidi, A., Zhandi, M., RezaYazdi, K., Rahimi Mianji, G., and Khalilvandi-Behroozyar, H. 2016. Effects of conjugated linoleic acid on glucose tolerance test and blood glucose changes of Holstein cows during transition period. J. Ruminant Research. 3: 4.39-57.
34. Safayi, S., Theil, P.K., Elbrond, V.S., Hou, L., Engbaek, M., Norgaard, J.V., Sejrsen, K., and Nielsen, M.O. 2010. Mammary remodeling in primiparous and multiparous dairy goats during lactation. J. Dairy. Sci. 93: 1478-1490.
35. Shen, W., Chuang, C.C., Martinez, K., Reid, T., Brown, J.M., Xi, L., Hixson, L., Hopkins, R., Starnes, J., and McIntosh, M. 2013. Conjugated linoleic acid reduces adiposity and increases markers of browning and inflammation in white adipose tissue of mice. J. Lipid. Res. 54: 909–922.
36. Silvestre, F.T., Risco, C.A., Lopes, M., de Sa, M.J.S. Bilby, T. and Thatcher, W.W. 2009. Use of a degradable deslorelin implant (DESL, 2.1 mg) enhanced uterine involution and delayed
ovulation in postpartum lactating dairy cows. Anim. Reprod. Sci. 116: 196-212.
37. Sinclair, K.D. 2010. Declining fertility, insulin resistance and fatty acid metabolism in dairy cows Developmental consequences for the oocyte and preimplantation embryo. Acta Scie. Veter. 38: 2. s545-s557.
38. Tyrrell, H.F., and Reid, J.T. 1965. Prediction of the energy value of cow’s milk. J. Dairy. Sci. 48: 1215–1223.
39. Vogel, S.N., Awomoyi, A.A., Rallabhandi, P., and Medvedev, A.E. 2005. Mutations in TLR4 signaling that lead to increased susceptibility to infection in humans: an overview. J. Endotoxin. Res. 11: 333-339.
40. von Soosten, D., Meyer, U., Piechotta, M., Flachowsky, G., and Dänicke, S. 2012. Effect of conjugated linoleic acid supplementation on body composition, body fat mobilization, protein accretion, and energy utilization in early lactation dairy cows. J. Dairy Sci. 95: 1222-1239.
41. Yu, Y., Correll, P., and Vanden Heuvel, J. 2002. Conjugated linoleic acid decreases production proinflammatory products in macrophages: evidence for a PPAR gamma-dependent mechanism. Biochim. Biophys. Acta. 1581: 89-99.
42. Zachut, M., Honig, H., Striem, S., Zick, Y., Boura-Halfon, S., and Moallem, U. 2013. Periparturient dairy cows do not exhibit hepatic insulin resistance, yet adipose-specific insulin resistance occurs in cows prone to high weight loss. J. Dairy Sci. 96: 5656–5669.