Metabolome analyses of the rumen, feces and blood reveal separate and simultaneous impacts of increased dietary concentrate and hindgut starch flow in Holstein cows.

چکیده اصلی

INTRODUCTION: The combined effects of increased dietary concentrate and hindgut starch supply on the cow metabolome remain poorly understood. OBJECTIVE: To evaluate the impacts of high concentrate feeding and the impacts of increased hindgut starch supply on the metabolome of rumen, feces and blood of Holstein cows. METHODS: Either a 40% (Control) or a 65% concentrate diet (High) was fed. In addition, cows were abomasally infused with either water or starch (3 kg/day). Metabolomic analysis of rumen, feces and blood were performed with HPLC-MS/MS and anion exchange chromatography coupled to high-resolution mass spectrometry. RESULTS: Ruminal pH duration < 5.8 was 69 and 249 min/day for Control and High, respectively; fecal pH was 6.58 and 6.33 for water- or starch-infused cows, respectively. Independent of abomasal starch infusion, High increased ruminal concentration of several amino acids, nucleosides, and lipid-related metabolites, and enriched metabolic pathways for purine metabolism, urea cycle and amino acid metabolism. In feces, both High and abomasal starch infusion increased metabolites related to fatty acid and nitrogen metabolism, and enriched pathways for bile acid biosynthesis, amino acid metabolism, α-linolenic acid and biotin metabolism. In blood, Control enriched metabolic pathways for amino sugar metabolism, aspartate metabolism, fatty acid biosynthesis and malate-aspartate shuttle, regardless of abomasal starch infusion. CONCLUSION: High enhanced metabolic pathways mainly for ruminal nitrogen metabolism. Both High and abomasal starch infusion influenced fecal metabolic pathways; whereby, the increased ethanolamine suggests its potential as a biomarker for gut acidosis. Compared to abomasal starch infusion, High had greater impacts on the blood metabolome.

ترجمه فارسی چکیده

مقدمه: اثرات ترکیبی افزایش غلظت خوراک و تأمین نشاسته روده‌پشتی بر متابولوم گاو هنوز به درستی درک نشده است. هدف: ارزیابی تأثیرات تغذیه با غلظت بالا و تأثیر افزایش تأمین نشاسته روده‌پشتی بر متابولوم روده‌ای، مدفوع و خون گاوهای هولشتاین. روش‌ها: گاوها با رژیم 40٪ (کنترل) یا 65٪ غلظت خوراک (بالا) تغذیه شدند. علاوه بر این، گاوها با آب یا نشاسته (3 کیلوگرم در روز) از معده واقعی (ابوماسال) تزریق شدند. تحلیل متابولومیک روده‌ای، مدفوع و خون با HPLC-MS/MS و کروماتوگرافی یون‌تبادل همراه با طیف‌سنجی جرم با قدرت تفکیک بالا انجام شد. نتایج: مدت زمان pH روده‌ای کمتر از 5.8 برای کنترل و بالا به ترتیب 69 و 249 دقیقه در روز بود؛ pH مدفوع برای گاوهای تزریق‌شده با آب یا نشاسته به ترتیب 6.58 و 6.33 بود. مستقل از تزریق نشاسته معده واقعی، رژیم بالا غلظت چندین آمینو اسید، نوکلئوزید و متابولیت‌های مرتبط با چربی را در روده افزایش داد و مسیرهای متابولیکی متورم برای متابولیسم پورین، چرخه اوره و متابولیسم آمینو اسید را غنی کرد. در مدفوع، هم رژیم بالا و هم تزریق نشاسته معده واقعی متابولیت‌های مرتبط با متابولیسم اسیدهای چرب و نیتروژن را افزایش دادند و مسیرهای متابولیکی برای بیوسنتز اسیدهای صفرا، متابولیسم آمینو اسید، متابولیسم آلفا-لینولنیک و بیوتین را غنی کردند. در خون، کنترل مسیرهای متابولیکی برای متابولیسم شکرهای آمینو، متابولیسم آسپارتات، بیوسنتز اسیدهای چرب و شاتل مالات-آسپارتات را غنی کرد، مستقل از تزریق نشاسته معده واقعی. نتیجه‌گیری: رژیم بالا مسیرهای متابولیکی را عمدتاً برای متابولیسم نیتروژن روده‌ای غنی کرد. هم رژیم بالا و هم تزریق نشاسته معده واقعی بر مسیرهای متابولیکی مدفوع تأثیر گذاشتند؛ در این میان، افزایش اتانول‌آمین نشان‌دهنده پتانسیل آن به عنوان یک نشانگر بالینی برای اسیدوز روده است. مقایسه با تزریق نشاسته معده واقعی، رژیم بالا تأثیرات بیشتری بر متابولوم خون داشت.

متن کامل اصلی