Effetti tal-karboidrati fuq in-nutrizzjoni u l-funzjonijiet tas-saħħa fil-ħnieżer

Astratt

L-akbar progress fir-riċerka dwar il-karboidrati fin-nutrizzjoni u s-saħħa tal-ħnieżer huwa l-klassifikazzjoni aktar ċara tal-karboidrati, li mhux biss hija bbażata fuq l-istruttura kimika tagħhom, iżda wkoll fuq il-karatteristiċi fiżjoloġiċi tagħhom. Minbarra li huma s-sors ewlieni tal-enerġija, tipi u strutturi differenti ta' karboidrati huma ta' benefiċċju għall-funzjonijiet tan-nutrizzjoni u s-saħħa tal-ħnieżer. Huma involuti fil-promozzjoni tal-prestazzjoni tat-tkabbir u l-funzjoni intestinali tal-ħnieżer, fir-regolazzjoni tal-komunità mikrobjali intestinali, u fir-regolazzjoni tal-metaboliżmu tal-lipidi u l-glukożju. Il-mekkaniżmu bażiku tal-karboidrati huwa permezz tal-metaboliti tiegħu (aċidi grassi b'katina qasira [SCFAs]) u prinċipalment permezz tal-mogħdijiet scfas-gpr43 / 41-pyy / GLP1, SCFAs amp / atp-ampk u scfas-ampk-g6pase / PEPCK biex jirregolaw il-metaboliżmu tax-xaħam u l-glukożju. Studji ġodda evalwaw il-kombinazzjoni ottimali ta' tipi u strutturi differenti ta' karboidrati, li jistgħu jtejbu l-prestazzjoni tat-tkabbir u d-diġestibbiltà tan-nutrijenti, jippromwovu l-funzjoni intestinali, u jżidu l-abbundanza ta' batterji li jipproduċu l-butirat fil-ħnieżer. B'mod ġenerali, evidenza konvinċenti tappoġġja l-fehma li l-karboidrati għandhom rwol importanti fil-funzjonijiet nutrittivi u tas-saħħa tal-ħnieżer. Barra minn hekk, id-determinazzjoni tal-kompożizzjoni tal-karboidrati se jkollha valur teoretiku u prattiku għall-iżvilupp tat-teknoloġija tal-bilanċ tal-karboidrati fil-ħnieżer.

1. Prefazju

Karboidrati polimeriċi, lamtu u polisakkaridi mhux lamtu (NSP) huma l-komponenti ewlenin tad-dieti u s-sorsi ewlenin tal-enerġija tal-ħnieżer, u jammontaw għal 60% - 70% tal-konsum totali tal-enerġija (Bach Knudsen). Ta' min jinnota li l-varjetà u l-istruttura tal-karboidrati huma kumplessi ħafna, li għandhom effetti differenti fuq il-ħnieżer. Studji preċedenti wrew li t-tmigħ bil-lamtu b'proporzjon differenti ta' amilożju għal amilożju (AM / AP) għandu rispons fiżjoloġiku ovvju għall-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Il-fibra tad-dieta, magħmula prinċipalment minn NSP, hija maħsuba li tnaqqas l-użu tan-nutrijenti u l-valur nett tal-enerġija tal-annimali monogastriċi (NOBLET u le, 2001). Madankollu, il-konsum tal-fibra tad-dieta ma affettwax il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-qżieqeż (Han & Lee, 2005). Aktar u aktar evidenza turi li l-fibra tad-dieta ttejjeb il-morfoloġija intestinali u l-funzjoni ta' barriera tal-qżieqeż, u tnaqqas l-inċidenza tad-dijarea (Chen et al., 2015; Lndberg, 2014; Wu et al., 2018). Għalhekk, huwa urġenti li jiġi studjat kif jintużaw b'mod effettiv il-karboidrati kumplessi fid-dieta, speċjalment l-għalf rikk fil-fibra. Il-karatteristiċi strutturali u tassonomiċi tal-karboidrati u l-funzjonijiet nutrittivi u tas-saħħa tagħhom għall-ħnieżer iridu jiġu deskritti u kkunsidrati fil-formulazzjonijiet tal-għalf. L-NSP u l-lamtu reżistenti (RS) huma l-karboidrati ewlenin mhux diġestibbli (wey et al., 2011), filwaqt li l-mikrobijota intestinali tiffermenta l-karboidrati mhux diġestibbli f'aċidi grassi b'katina qasira (SCFAs); Turnbaugh et al., 2006). Barra minn hekk, xi oligosakkaridi u polisakkaridi huma kkunsidrati bħala probijotiċi tal-annimali, li jistgħu jintużaw biex jistimulaw il-proporzjon ta' Lactobacillus u Bifidobacterium fl-imsaren (Mikkelsen et al., 2004; M ø LBAK et al., 2007; Wellock et al., 2008). Is-supplimentazzjoni tal-oligosakkaridi ġiet irrappurtata li ttejjeb il-kompożizzjoni tal-mikrobijota intestinali (de Lange et al., 2010). Sabiex jiġi minimizzat l-użu ta' promoturi tat-tkabbir antimikrobiċi fil-produzzjoni tal-ħnieżer, huwa importanti li jinstabu modi oħra biex tinkiseb saħħa tajba tal-annimali. Hemm opportunità biex tiżdied varjetà ta' karboidrati mal-għalf tal-ħnieżer. Aktar u aktar evidenza turi li l-kombinazzjoni ottimali ta' lamtu, NSP u MOS tista' tippromwovi l-prestazzjoni tat-tkabbir u d-diġestibbiltà tan-nutrijenti, iżżid in-numru ta' batterji li jipproduċu l-butirat, u ttejjeb il-metaboliżmu tal-lipidi tal-ħnieżer miftuma sa ċertu punt (Zhou, Chen, et al., 2020; Zhou, Yu, et al., 2020). Għalhekk, l-iskop ta' dan id-dokument huwa li jirrevedi r-riċerka attwali dwar ir-rwol ewlieni tal-karboidrati fil-promozzjoni tal-prestazzjoni tat-tkabbir u l-funzjoni intestinali, ir-regolazzjoni tal-komunità mikrobjali intestinali u s-saħħa metabolika, u li jesplora l-kombinazzjoni tal-karboidrati tal-ħnieżer.

2. Klassifikazzjoni tal-karboidrati

Il-karboidrati tad-dieta jistgħu jiġu kklassifikati skont id-daqs molekulari tagħhom, il-grad ta' polimerizzazzjoni (DP), it-tip ta' konnessjoni (a jew b) u l-kompożizzjoni tal-monomeri individwali (Cummings, Stephen, 2007). Ta' min jinnota li l-klassifikazzjoni ewlenija tal-karboidrati hija bbażata fuq id-DP tagħhom, bħal monosakkaridi jew disakkaridi (DP, 1-2), oligosakkaridi (DP, 3-9) u polisakkaridi (DP, ≥ 10), li huma magħmula minn lamtu, NSP u bonds glikosidiċi (Cummings, Stephen, 2007; Englyst et aL., 2007; Tabella 1). L-analiżi kimika hija meħtieġa biex jinftiehmu l-effetti fiżjoloġiċi u fuq is-saħħa tal-karboidrati. B'identifikazzjoni kimika aktar komprensiva tal-karboidrati, huwa possibbli li jiġu raggruppati skont l-effetti fuq is-saħħa u fiżjoloġiċi tagħhom u li jiġu inklużi fil-pjan ġenerali ta' klassifikazzjoni (englyst et al., 2007). Karboidrati (monosakkaridi, disakkaridi, u l-biċċa l-kbira tal-lamti) li jistgħu jiġu diġeriti mill-enzimi ospitanti u assorbiti fl-imsaren irqiq huma definiti bħala karboidrati diġestibbli jew disponibbli (Cummings, Stephen, 2007). Karboidrati li huma reżistenti għad-diġestjoni intestinali, jew assorbiti u metabolizzati ħażin, iżda jistgħu jiġu degradati permezz ta' fermentazzjoni mikrobjali huma kkunsidrati bħala karboidrati reżistenti, bħal ħafna NSP, oligosakkaridi indiġestibbli u RS. Essenzjalment, karboidrati reżistenti huma definiti bħala indiġestibbli jew li ma jistgħux jintużaw, iżda jipprovdu deskrizzjoni relattivament aktar preċiża tal-klassifikazzjoni tal-karboidrati (englyst et al., 2007).

3.1 prestazzjoni tat-tkabbir

Il-lamtu huwa magħmul minn żewġ tipi ta' polisakkaridi. L-amilożju (AM) huwa tip ta' lamtu lineari b'rabta α(1-4) tad-dextran, l-amilopektina (AP) hija dextran b'rabta α(1-4), li fiha madwar 5% dextran α(1-6) biex tifforma molekula ramifikata (tester et al., 2004). Minħabba konfigurazzjonijiet u strutturi molekulari differenti, lamti rikki fl-AP huma faċli biex jiġu diġeriti, filwaqt li lamti rikki fl-am mhumiex faċli biex jiġu diġeriti (Singh et al., 2010). Studji preċedenti wrew li t-tmigħ tal-lamtu b'proporzjonijiet differenti ta' AM/AP għandu risposti fiżjoloġiċi sinifikanti għall-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer (Doti et al., 2014; Vicente et al., 2008). Il-konsum tal-għalf u l-effiċjenza tal-għalf tal-ħnieżer miftuma naqsu biż-żieda tal-AM (regmi et al., 2011). Madankollu, evidenza emerġenti tirrapporta li dieti b'livell ogħla ta' am iżidu l-qligħ medju ta' kuljum u l-effiċjenza tal-għalf tal-ħnieżer li qed jikbru (Li et al., 2017; Wang et al., 2019). Barra minn hekk, xi xjentisti rrappurtaw li l-għoti ta' proporzjonijiet differenti ta' AM/AP tal-lamtu ma affettwax il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer miftuma (Gao et al., 2020A; Yang et al., 2015), filwaqt li dieta b'livell għoli ta' AP żiedet id-diġestibbiltà tan-nutrijenti tal-ħnieżer miftuma (Gao et al., 2020A). Il-fibra tad-dieta hija parti żgħira mill-ikel li ġej mill-pjanti. Problema ewlenija hija li ammont ogħla ta' fibra tad-dieta huwa assoċjat ma' utilizzazzjoni aktar baxxa ta' nutrijenti u valur nett tal-enerġija aktar baxx (noble & Le, 2001). Għall-kuntrarju, teħid moderat ta' fibra ma affettwax il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer miftuma (Han & Lee, 2005; Zhang et al., 2013). L-effetti tal-fibra tad-dieta fuq l-użu tan-nutrijenti u l-valur nett tal-enerġija huma affettwati mill-karatteristiċi tal-fibra, u sorsi differenti ta' fibra jistgħu jkunu differenti ħafna (lndber, 2014). Fil-ħnieżer miftuma, is-supplimentazzjoni bil-fibra tal-piżelli kellha rata ta' konverżjoni tal-għalf ogħla milli t-tmigħ tal-fibra tal-qamħirrum, fibra tas-sojja u fibra tan-nuħħala tal-qamħ (Chen et al., 2014). Bl-istess mod, il-ħnieżer miftuma ttrattati bin-nuħħala tal-qamħirrum u n-nuħħala tal-qamħ urew effiċjenza tal-għalf u żieda fil-piż ogħla minn dawk ittrattati bil-qoxra tas-sojja (Zhao et al., 2018). Interessanti, ma kien hemm l-ebda differenza fil-prestazzjoni tat-tkabbir bejn il-grupp tal-fibra tan-nuħħala tal-qamħ u l-grupp tal-inulina (Hu et al., 2020). Barra minn hekk, meta mqabbla mal-ħnieżer fil-grupp taċ-ċelluloża u l-grupp tax-xylan, is-supplimentazzjoni kienet aktar effettiva. Il-β-Glucan ifixkel il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer (Wu et al., 2018). L-oligosakkaridi huma karboidrati b'piż molekulari baxx, intermedji bejn iz-zokkor u l-polisakkaridi (voragen, 1998). Għandhom proprjetajiet fiżjoloġiċi u fiżikokimiċi importanti, inkluż valur kalorifiku baxx u stimulazzjoni tat-tkabbir ta' batterji ta' benefiċċju, għalhekk jistgħu jintużaw bħala probijotiċi tad-dieta (Bauer et al., 2006; Mussatto u mancilha, 2007). Is-supplimentazzjoni ta' chitosan oligosaccharide (COS) tista' ttejjeb id-diġestibilità tan-nutrijenti, tnaqqas l-inċidenza tad-dijarea u ttejjeb il-morfoloġija intestinali, u b'hekk ittejjeb il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer miftuma (Zhou et al., 2012). Barra minn hekk, dieti supplimentati b'cos jistgħu jtejbu l-prestazzjoni riproduttiva tal-ħnieżer nisa (in-numru ta' qżieqeż ħajjin) (Cheng et al., 2015; Wan et al., 2017) u l-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer li qed jikbru (wontae et al., 2008). Is-supplimentazzjoni ta' MOS u fructooligosaccharide tista' wkoll ittejjeb il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer (Che et al., 2013; Duan et al., 2016; Wang et al., 2010; Wenner et al., 2013). Dawn ir-rapporti jindikaw li diversi karboidrati għandhom effetti differenti fuq il-prestazzjoni tat-tkabbir tal-ħnieżer (tabella 2a).

3.2 funzjoni intestinaliĦnieżer żgħar

Il-lamtu b'proporzjon għoli ta' am/ap jista' jtejjeb is-saħħa intestinalitribyrinjista' jipproteġih għall-ħnieżer) billi jippromwovi l-morfoloġija intestinali u jirregola 'l fuq il-funzjoni intestinali relatata mal-espressjoni tal-ġeni fil-ħnieżer li jkunu għadhom qed jieklu (Han et al., 2012; Xiang et al., 2011). Il-proporzjon tal-għoli tal-villi għall-għoli tal-villi u l-fond tar-reċess tal-ileum u l-jejunum kien ogħla meta ngħataw dieta għolja fl-am, u r-rata totali ta' apoptożi tal-musrana ż-żgħira kienet aktar baxxa. Fl-istess ħin, żied ukoll l-espressjoni tal-ġeni li jimblokkaw fid-duwodenu u l-jejunum, filwaqt li fil-grupp b'AP għoli, l-attivitajiet tas-sukrożju u l-maltase fil-jejunum tal-ħnieżer li jkunu għadhom qed jieklu żdiedu (Gao et al., 2020b). Bl-istess mod, xogħol preċedenti sab li dieti b'ħafna am naqqsu l-pH u dieti b'ħafna AP żiedu n-numru totali ta' batterji fiċ-ċekum tal-ħnieżer li jkunu għadhom qed jieklu (Gao et al., 2020A). Il-fibra tad-dieta hija l-komponent ewlieni li jaffettwa l-iżvilupp u l-funzjoni intestinali tal-ħnieżer. L-evidenza akkumulata turi li l-fibra tad-dieta ttejjeb il-morfoloġija intestinali u l-funzjoni tal-barriera tal-ħnieżer miftuma, u tnaqqas l-inċidenza tad-dijarea (Chen et al., 2015; Lndber, 2014; Wu et al., 2018). Nuqqas ta' fibra tad-dieta jżid is-suxxettibilità għall-patoġeni u jfixkel il-funzjoni tal-barriera tal-mukoża tal-kolon (Desai et al., 2016), filwaqt li t-tmigħ b'dieta ta' fibra li ma tinħallx ħafna jista' jipprevjeni l-patoġeni billi jżid it-tul tal-villi fil-ħnieżer (hedemann et al., 2006). It-tipi differenti ta' fibri għandhom effetti differenti fuq il-funzjoni tal-barriera tal-kolon u tal-ileum. Il-fibri tal-qamħ u tal-piżelli jtejbu l-funzjoni tal-barriera tal-imsaren billi jirregolaw l-espressjoni tal-ġene TLR2 u jtejbu l-komunitajiet mikrobjali intestinali meta mqabbla mal-fibri tal-qamħirrum u tas-sojja (Chen et al., 2015). L-inġestjoni fit-tul tal-fibra tal-piżelli tista' tirregola l-espressjoni tal-ġeni jew tal-proteini relatata mal-metaboliżmu, u b'hekk ittejjeb il-barriera tal-kolon u l-funzjoni immuni (Che et al., 2014). L-inulina fid-dieta tista' tevita disturbi intestinali fil-ħnieżer miftuma billi żżid il-permeabilità intestinali (Awad et al., 2013). Ta' min jinnota li l-kombinazzjoni ta' fibra solubbli (inulina) u insolubbli (ċelluloża) hija aktar effettiva milli waħedha, li tista' ttejjeb l-assorbiment nutrizzjonali u l-funzjoni tal-barriera intestinali fil-ħnieżer miftuma (Chen et al., 2019). L-effett tal-fibra tad-dieta fuq il-mukoża intestinali jiddependi fuq il-komponenti tagħhom. Studju preċedenti sab li x-xylan ippromwova l-funzjoni tal-barriera intestinali, kif ukoll bidliet fl-ispettru batterjali u l-metaboliti, u l-glucan ippromwova l-funzjoni tal-barriera intestinali u s-saħħa tal-mukoża, iżda s-supplimentazzjoni taċ-ċelluloża ma wrietx effetti simili fil-ħnieżer miftuma (Wu et al., 2018). L-oligosakkaridi jistgħu jintużaw bħala sorsi tal-karbonju għall-mikroorganiżmi fl-imsaren ta' fuq minflok ma jiġu diġeriti u utilizzati. Is-supplimentazzjoni tal-fruttożju tista' żżid il-ħxuna tal-mukoża intestinali, il-produzzjoni tal-aċidu butiriku, in-numru ta' ċelloli reċessivi u l-proliferazzjoni taċ-ċelloli epiteljali intestinali fil-ħnieżer miftuma (Tsukahara et al., 2003). L-oligosakkaridi tal-pektin jistgħu jtejbu l-funzjoni tal-barriera intestinali u jnaqqsu l-ħsara intestinali kkawżata mir-rotavirus fil-qżieqeż (Mao et al., 2017). Barra minn hekk, instab li l-cos jista' jippromwovi b'mod sinifikanti t-tkabbir tal-mukoża intestinali u jżid b'mod sinifikanti l-espressjoni tal-ġeni tal-imblukkar fil-qżieqeż (WAN, Jiang, et al. b'mod komprensiv, dawn jindikaw li tipi differenti ta' karboidrati jistgħu jtejbu l-funzjoni intestinali tal-qżieqeż (tabella 2b).

Sommarju u Prospett

Il-karboidrati huma s-sors ewlieni tal-enerġija tal-ħnieżer, li huwa magħmul minn diversi monosakkaridi, disakkaridi, oligosakkaridi u polisakkaridi. Termini bbażati fuq karatteristiċi fiżjoloġiċi jgħinu biex wieħed jiffoka fuq il-funzjonijiet potenzjali tas-saħħa tal-karboidrati u jtejjeb l-eżattezza tal-klassifikazzjoni tal-karboidrati. Strutturi u tipi differenti ta' karboidrati għandhom effetti differenti fuq iż-żamma tal-prestazzjoni tat-tkabbir, il-promozzjoni tal-funzjoni intestinali u l-bilanċ mikrobjali, u r-regolazzjoni tal-metaboliżmu tal-lipidi u l-glukożju. Il-mekkaniżmu possibbli tar-regolazzjoni tal-metaboliżmu tal-lipidi u l-glukożju mill-karboidrati huwa bbażat fuq il-metaboliti tagħhom (SCFAs), li huma ffermentati mill-mikrobijota intestinali. Speċifikament, il-karboidrati fid-dieta jistgħu jirregolaw il-metaboliżmu tal-glukożju permezz tal-mogħdijiet scfas-gpr43 / 41-glp1 / PYY u ampk-g6pase / PEPCK, u jirregolaw il-metaboliżmu tal-lipidi permezz tal-mogħdijiet scfas-gpr43 / 41 u amp / atp-ampk. Barra minn hekk, meta tipi differenti ta' karboidrati jkunu fl-aħjar kombinazzjoni, il-prestazzjoni tat-tkabbir u l-funzjoni tas-saħħa tal-ħnieżer jistgħu jitjiebu.

Ta' min jinnota li l-funzjonijiet potenzjali tal-karboidrati fl-espressjoni tal-proteini u l-ġeni u r-regolazzjoni metabolika se jiġu skoperti bl-użu ta' metodi ta' proteomika funzjonali b'rendiment għoli, ġenomika u metabonomika. Fl-aħħar iżda mhux l-inqas, l-evalwazzjoni ta' kombinazzjonijiet differenti ta' karboidrati hija prerekwiżit għall-istudju ta' dieti differenti ta' karboidrati fil-produzzjoni tal-ħnieżer.

Sors: Ġurnal tax-Xjenza tal-Annimali


Ħin tal-posta: 10 ta' Mejju 2021