نقش ایزولوسین به عنوان یکی از اسید آمینه های شاخه دار در طیور
تاریخ ثبت مقاله : ۱۴۰۱/۰۵/۱۰
در فرمولاسیون جیره‌های کاربردی، اسیدآمینه‌های محدودکننده را می‌توان از طریق تامین آزادانه آنها جبران نمود، مخصوصا متیونین، لیزین، ترئونین، والین، آرژنین و ایزولوسین. اما کاهش مستمر میزان پروتئین جیره می‌تواند سرنوشت سایر اسیدآمینه‌ها را به گونه‌ای رقم بزند که آنهائی که هیچ ارتباط خاصی با سطح پروتئین طبیعی جیره ندارند، برای عملکرد محدودکننده شوند. ایزولوسین در جیره‌های بر مبنای ذرت – کنجاله سویا پنجمین اسیدآمینه محدودکننده محسوب می‌شود و می‌تواند همراه با اسیدآمینه والین در جیره غذائی جوجه‌های گوشتی که فرآورده‌های جانبی حیوانات در آن بیش از ۳% موجود باشد، اثر مشارکتی محدودکنندگی داشته‌باشد(Corzo et al.,2010).
متابولیسم ایزولوسین
ایزولوسین همراه با والین و لوسین جزو اسیدآمینه‌های شاخه‌دار(BCAA) و ضروری محسوب می‌شود. گرچه اغلب اسیدآمینه‌ها در کبد تجزیه می‌شوند، اما BCAA ابتدا در ماهیچه‌های اسکلتی، با مشارکت (BCAT) یا آمینوترانسفرازهای شاخه‌دار به BCKA (کتواسیدشاخه‌دار) تجزیه می‌شوند ( لوسین به کتوایزوکاپرویت، والین به کتوایزووالریت و ایزولوسین به کتوبتامتیل والریت). BCKA در کبد توسط کتواسید دهیدروژناز شاخه‌دار (BCKD) دکربوکسیله می‌شود. در نهایت، این متابولیت‌های BCAA توسط یکسری از واکنش‌های آنزیمی به فرآورده‌های نهائی تجزیه می‌شوند( استیل کوآنزیم آ از لوسین، سوکسینیل کوآنزیم‌آ از والین، و هر دو استیل کوآنزیم‌آ و سوکسینیل کوآنزیم‌آ از ایزولوسین) که وارد چرخه کربس می‌شوند(شکل ۱).
شکل ۱- مسیر تجزیه اسیدآمینه‌های شاخه‌دار( اقتباس از: (Zhang et al.,2017)
نیاز ایزولوسین
نسبت ایده‌آل ایزولوسین به لیزین (dIle:dLys) برای عملکرد مناسب رشد و تولید گوشت سینه مرغان گوشتی ۰.۶۷ می‌باشد (Kidd et al.,۲۰۰۴) . بر اساس مطالعه شرکت CJ در برزیل ، سطح SID پیشنهادی لوسین، والین و ایزولوسین برای بهترین افزایش وزن بدن در مرحله آغازین به ترتیب ۱.۳۳ ، ۰.۹۶ و ۰.۸۴ درصد، برای مرحله رشد ۱.۲۳ ، ۰.۸۳ و ۰.۷۵ درصد و برای مرحله پایانی ۱.۱۶، ۰.۷۷ و ۰.۶۸ درصد بود. بطور مشابه، سطح SID مورد نیاز لوسین، والین و ایزولوسین برای افزایش وزن به خوراک مناسب به ترتیب در مرحله آغازین ۱.۳۷، ۰.۹۴ و ۰.۸۷ درصد، در مرحله رشد ۱.۲۳، ۰.۸۲ و ۰.۷۵ درصد و برای مرحله پایانی ۱.۱۵ ، ۰.۷۷ و ۰.۷ درصد بود. NRC در سال ۱۹۸۴ ، مقدار توصیه ایزولوسین را برای مرغان تخمگذار از ۵۵۰ میلیگرم در روز برای هر مرغ به ۶۵۰ میلیگرم در روز افزایش داده است. برای مرغان تخمگذار قهوه‌ای، NRC ۱۹۹۴ ، ۷۱۵ میلیگرم ایزولوسین را روزانه برای ۱۱۰ گرم خوراک مصرفی مرغان تخمگذار، پیشنهاد داده است. Harms & Russell(2000) نیاز ایزولوسین روزانه را برای توده تخم‌مرغ ۵۳ گرمی، ۶۰۱ میلیگرم اعلام نموده است. مصرف توصیه شده ایزولوسین قابل هضم (dIle) در جیره غذائی، ۷۹% لیزین برای مرغان تخمگذار لگهورن سفید با تاج ساده بر اساس استاندارد غذائی هلند(CVB) (1996)(جدول ۲). احتیاجات ایزولوسین بوقلمون‌ها و اردکها در جدول ۳ آورده شده است.
جدول ۱ – پروفایل اسیدآمینه قابل‌هضم ایده‌آل جوجه‌های گوشتی، به عنوان درصدی از لیزین
جدول ۲- پروفایل اسیدآمینه ایده‌آل برای مرغان تخمگذار لگهورن سفید با تاج ساده۱
جدول ۳- احتیاجات ایزولوسین بوقلمون‌ها و ارکهای سفید پکین(%)(۹۰درصد ماده خشک) (NRC1994)
میزان ایزولوسین در مواد خوراکی خام
ایزولوسین تقریبی (بر حسب درصد) در موادخوراکی متداول در جدول ۴ آورده شده است.
جدول ۴ – میزان ایزولوسین (برحسب درصد) مواد خوراکی متداول حیوانی
نقش‌های فراعملکردی ایزولوسین
ایمنی
سلول‌های ایمنی BCAA را به عنوان منابع سوختی اکسیده نموده و BCAA به عنوان پیش‌ساز برای ساخت سلول‌های ایمنی، مولکول‌های موثر و مولکول‌های محافظت‌کننده، مشارکت می‌کنند. کمبود BCAA در جیره باعث اختلال در بسیاری از پاسخ‌های ایمنی شده و مستعدشدن به بیماری را افزایش می‌دهد(Zhang et al.,2017) . ایزولوسین و لوسین از طریق مسیر پیام‌رسان هدف راپامایسین (mTOR) در ایمنی پستانداران شرکت می‌نمایند. mTOR یک نقش حیاتی در تنظیم پاسخ‌های ایمنی اولیه و اکتسابی و همچنین وظایف مختلف ایمنی نظیر ارتقاء تمایز، فعال‌سازی و اجرای سلول‌های T، سلول‌های B و سلول‌های تولیدکننده آنتی‌ژن ایفا می‌کند (Soliman,2013). همچنین مقدار ایزولوسین یک همبستگی قوی با ترشح دفاع بتا دارد. کمبود BCAA ( لوسین، ایزولوسین، والین) باعث نقص فعالیت تیموس می‌شود(Konashi et al.,۲۰۰۰). زمانیکه مرغان تخمگذار از جیره‌های کم‌پروتئین استفاده می‌کنند، ایزولوسین نقص در پاسخ ایمنی را بهبود می‌بخشد(Konashi et al.,۲۰۰۰).
مصرف خوراک
مسیر سیگنالی mTOR یک نقش حیاتی در مغز برای تشخیص فراهم بودن موادمغذی بازی می‌کند و تنظیم انرژی را انجام می‌دهد(Cota et al.,۲۰۰۶) .از آنجائیکه ایزولوسین در ارتباط با سیگنال mTOR می‌باشد، لذا پائین بودن سطح ایزولوسین، خوراک مصرفی را کاهش می‌دهد.
کمبود BCAA در جیره به شکل معنی‌داری خوراک مصرفی را کاهش داده و این‌کار از طریق فعال کردن مسیر سیگنالی GCN۲ می‌باشد، که ممکن‌است در لیپوژنز شرکت کند( ژنهائی که لیپولیز را کاهش یا افزایش می‌دهند). این عمل در بافت کبد و در بافت چربی انجام می‌شود.
انتقال گلوکز
نقش ایزولوسین در بهبود مصرف گلوکز و بیان ژن انتقال گلوکز ماهیچه یا گلوکزترانسفراز ( GLUT۴و GLUT۱) در سلول‌های ماهیچه‌ای C۲C۱۲ مشخص شده است(Zhang et al.,۲۰۱۲). بطور مشابه، سدیم- گلوکز ترانسفراز) (SGLT۱ و GLUT۲ در انتقال گلوکز در روده کوچک مهم هستند. ایزولوسین قادر به افزایش رشد ماهیچه و بهبود سلامتی بافت روده می‌باشد که این کار را توسط مکانیزم تنظیمی بیان ژنهای GLUT۴و GLUT۱ در عضلات و بیان ژنهای SGLT۱ و GLUT۲ در روده کوچک می‌شود(شکل ۲).
شکل ۲ – ایزولوسین تنظیم کننده انتقال دهندگان روده و ماهیچه (Zhang et al.,2017)
نتیجه‌گیری
پائین آوردن سطح پروتئین جیره یک ضرورت در صنعت طیور است که از این طریق آلودگی‌های محیط زیستی و همچنین هزینه خوراک کاهش می‌یابد. ایزولوسین نقش حیاتی در تنظیم و حفظ تعادل اسیدآمینه‌ها در جیره‌های کم‌پروتئین بازی می‌کند. همچنین، ایزولوسین همراه با والین و لوسین تاثیر مثبتی روی متابولیسم موادمغذی و به همین ترتیب روی سیستم ایمنی و سلامت دستگاه گوارش دارند.