Липидный обмен крупного рогатого скота: особенности
 и генное регулирование

Липидный метаболизм играет важную роль в организме млекопитающих. У крупного рогатого скота в связи с многокамерным строением пищеварительной системы и перераспределением питательных веществ и энергии в период лактации обмен жиров имеет определенные особенности, которые важно учитывать в связи с интенсивным использованием данного вида животных для получения жизненно необходимых для человека пищевых продуктов, таких как молоко и говядина. Настоящий обзор посвящен вопросу обмена жиров у крупного рогатого скота и описывает основные этапы липидного метаболизма, возможные его нарушения, а также наиболее эффективные способы его регулирования, в частности анализ генных полиморфизмов, оказывающих влияние на синтез биологически активных ключевых веществ жирового обмена, и, как следствие, на проявляемые показатели продуктивности. Целью обзора является формирование понимания физиологии липидного обмена и его особенностей, возможных нарушений и генного регулирования у крупного рогатого скота. Данная информация, собранная на основе научных исследований, может стать хорошей базой для представления об отдельных этапах липидного обмена, что позволит прогнозировать и предотвращать возможные связанные с нарушениями липидного метаболизма патологии у животных, а в перспективе и у человека. В частности, исследования на мясных животных вполне могут привести к новому пониманию регуляции обмена жиров и физиологии адипоцитов, что может быть в последствии использовано в разработках средств коррекции нарушений липидного обмена у человека, особенно у лиц с липодистрофией и ожирением. Кроме того, намечены дальнейшие направления изучения липидного обмена у крупного рогатого скота, наиболее актуальные в настоящее время. Полученные знания станут основой для грамотного использования информации по липидному обмену в фундаментальном и прикладном аспектах в области молочного и мясного скотоводства, что, в последствии, положительным образом скажется на продуктивности стад, как молочной, так и мясной, и повышения рентабельности отрасли скотоводства России. 

1. Сложенкина Д.А. Ранделин О.А. Суторма В.Б. Дорошенко // Разработка инновационных технологий производства животноводческого сырья и продуктов питания на основе современных биотехнологических методов: мат. междунар. науч.-практ. конф.; ГНУ НИИММП, ВолгГТУ. – Волгоград: ООО «СФЕРА», 2016. – С. 44-47.

2. Стацевич Л.Н. Патофизиология липидного обмена/ Л.Н. Стацевич, О.С. Козлова; Новосибирский государственный аграрный университет, факультет ветеринарной медицины. – Новосибирск: И.Ц «Золотой колос», 2015. 134с.

3. Dodson M.V., Hausman G.J., Guan L., Du M., Rasmussen T.P., Poulos S.P., Mir P., Bergen W.G., Fernyhough M.E., McFarland D.C., Rhoads R.P., Soret B., Reecy J.M., Velleman S.G., Jiang Z. Lipid metabolism, adipocyte depot physiology and utilization of meat animals as experimental models for metabolic research. Int J Biol Sci 2010; 6(7):691-699. doi:10.7150/ijbs.6.691.

4. Кондратьева Е.А., Душкин Е.В. Особенности физиологического статуса и адаптации липидно-углеводного метаболизма у жвачных животных. Вестник орловского государственного аграрного университета. 2012. 1 (34). С. 94-98.

5. Чёрная Л. В. Особенности желудочного пищеварения у жвачных животных. Научное обозрение. Биологические науки. 2017. № 2. С. 153-156.

6. Лаптев Г.Ю., Йылдырым Е.А., Дуняшев Т.П., Ильина Л.А., Тюрина Д.Г., Филиппова В.А., Бражник Е.А., Тарлавин Н.В., Дубровин А.В., Новикова Н.И., Большаков В.Н., Пономарева Е.С. Биоразнообразие и метаболические функции микробиома рубца у молочных коров в разные физиологические периоды. Сельскохозяйственная биология, 2021, том 56, 4, с. 619-640. doi: 10.15389/agrobiology.2021.4.619rus.

7. Grummer, R.R. Nutritional and management strategies for the prevention of fatty liver in dairy cattle. Veterinary Journal. – 2008. – Vol. 176. P. 10-20. DOI:10.1016/j.tvjl.2007.12.033.

8. Лебедев В.А., Лебедева И.Ю., Кузьмина Т.И., Шапиев И.Ш. Роль метаболических гормонов в регуляции функции яичников у коров. Сельскохозяйственная биология, 2005, 2: 14- 22.

9. Wathes D.C., Fenwick M., Cheng Z. et al. Influence of negative energy balance on cyclicity and fertility in the high producing dairy cow. Theriogenology. 2007. Vol. 68(1). P. 232-241.

10. Душкин Е. Ocoбeннoсти адаптации липидного метаболизму жвачных. Ветеринария сельскохозяйственных животных. 2011. 03. С. 10-13.

11. Митяшова О.С., Гусев И.В., Лебедева И.Ю. Обмен веществ и репродуктивная функция в послеродовой период у коров-первотелок при введении им экстракта плаценты. Сельскохозяйственная биология. 2017. 52 (2). с. 323-330. doi: 10.15389/agrobiology.2017.2.323rus.

12. Востроилова Г.А., Шапошников И.Т., Бригадиров Ю.Н., Жуков М.С., Хохлова Н.А., Чусова Г.Г. Динамика углеводного и липидного обмена у коров с разным клиническим состоянием во время беременности. DOI: 10.32634/0869-8155-2023-370-5-22-26. Аграрная наука. 2023. 370(5). С. 22-26.

13. Wathes D.C. Mechanisms linking metabolic status and disease with reproductive outcome in the dairy cow. Reprod. Domest. Anim., 2012, 47(4): 304-312. doi: 10.1111/j.1439-0531.2012.02090.x.

14. Wathes D.C., Clempson A.M., Pollott G.E. Associations between lipid metabolism and fertility in the dairy cow. Reprod. Fertil. Dev., 2012, 25: 48-61. doi: 10.1071/RD12272.

15. Li C., Ozturk-Kerimoglu B., He L., Zhang M., Pan J., Liu Y., Zhang Y., Huang S., Wu Y., Jin G. Advanced lipidomics in the modern meat industry: quality traceability, processing requirement, and health concerns. Front. Nutr., 2022. 9. C. 1-12.

16. Селионова М.И., Евстафьева Л.В., Коновалова Е.Н., Белая Е.В. Маркер-ассоциированная и геномная селекция мясного скота. Тимирязевский биологический журнал. 2023. No. 2. P. 37- 48. doi: 10.26897/2949-4710-2023-2-37-48.

17. Сермягин А.А., Гладырь Е.А., Харитонов С.Н., Ермилов А.Н., Стрекозов Н.И., Брем Г., Зиновьева Н.А. Полногеномный анализ ассоциаций с продуктивными и репродуктивными признаками у молочного скота в российской популяции голштинской породы. Сельскохозяйственная биология, 2015, 51 (2). с. 182-193. doi: 10.15389/agrobiology.2016.2.182rus.

18. Intermuscular and intramuscular adipose tissues: bad vs. good adipose tissues / G.J. Hausman, U. Basu, M. Du, M. Fernyhough-Culver, M.V. Dodson // Adipocyte. 2014. No. 3. P. 242-255.

19. Polineni P., Aragonda P., Xavier S.R., Furuta R., Adelson D.L. The bovine QTL viewer: a web accessible database of bovine quantitative trait loci. BMC Bioinformatics volume7, Article number: 283 (2006) doi:10.1186/1471-2105-7-283.

20. Зиновьева Н.А., Костюнина О.В., Гладырь Е.А., Банникова А.Д., Харзинова В.Р., Ларионова П.В., Шавырина К.М., Эрнст Л.К. Роль ДНК-маркеров признаков продуктивности сельскохозяйственных животных. Зоотехния. 2010. №1. С.8-10.

21. Ларионова П. В. Разработка систем анализа и изучение полиморфизма некоторых ДНКмаркеров липидного обмена крупного рогатого скота / П. В. Ларионова, М. Гутчер, Н. А. Зиновьева // Биотехнология в мире животных и растений. – Бишкек, 2005. – С. 174-177.

22. Бексеитов Т. К., Абельдинов Р. Б., Гончаренко Г. М., Мукатаева Ж. М. Э 41 Экспрессия генов белкового и липидного обмена молочного скота северо-востока Казахстана: монография / Т. К. Бексеитов и др. - Павлодар: Кереку, 201. - 140 с. 2017.

23. Тюлькин С.В., Ахметов Т.М., Валиуллина Э.Ф., Вафин Р.Р. Полиморфизм по генам соматотропина, пролактина, лептина, тиреоглобулина быков-производителей. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2012, Том 16, № 4/2.

24. Шайдуллин Р.Р., Загидуллин Л.Р., Ахметов Т.М., Халилова Г.Х. Оценка молочной продуктивности холмогорских коров с аллельными вариантами генов пролактина и соматотропина. Аграрный научный журнал. 2022. № 3. С. 75–78. doi: 10.28983/asj.y2022i3pp75-78.

25. Gerasimov N.P., Dzhulamanov K.M., Lebedev S.V., Kolpakov V.I. Effect of IGF-1 C472T, GH C2141G, and GHR T914A polymorphisms on growth performance and feed efficiency in young Kazakh white-headed cattle, Veterinary World. 2023. 16(8): 1584–1592. DOI: 10.14202/vetworld.2023.1584-1592.

26. Kowalewska-Łuczak I., Czerniawska-Piątkowska E. Polymorphism in the OLR1 gene and functional traits of dairy cattle. Veterinarski Arhiv 88 (2), 171-177, 2018. DOI: 10.24099/vet.arhiv.170228.

27. Khatib H., Leonard S.D., Schutzkus V., Luo W., Chang Y.M. Association of the OLR1 Gene with Milk Composition in Holstein Dairy Cattle. J Dairy Sci. 2006. 89(5):1753-60. DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(06)72243-3.

28. Grisart B., Coppieters W., Farnir F., Karim L., Ford C., Berzi P., Cambizano N., Mni M., Reid S., Spelman R., Georges M. Positional candidate cloning of a QTL in dairy cattle: identification of a missense mutation in the bovine DGAT1 gene with major effect on milk yield and composition. Genome research. 2002. 12 (2), P. 222-231.

29. Позовникова М.В., Тулинова О.В., Сердюк Г.Н., Митрофанова О.В. Связь полиморфизма гена DGAT1 с хозяйственно полезными признаками коров. Молочное и мясное скотоводство. 2017. №8. С. 9-12.

30. Зарипов О.Г. Отраднов П.И., Лашнева И.А., Сермягин А.А. Влияние факторов среды и полиморфизма гена DGAT1 на изменчивость признаков молочной продуктивности и профиль жирных кислот молока голштинизированных черно-пестрых коров. Journal of Agriculture and Environment. 2024. № 1 (41). DOI: https://doi.org/10.23649/JAE.2024.41.8.

31. Михалюк А.Н. Влияние гена-маркера жирномолочности диацилглицерол оацилтрансферазы 1 (DGAT1) на жирно-кислотный состав и органолептические свойства образцов масла сливочного, выработанного из молока коров отечественной селекции. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian series, 2022, vol. 60, no. 2, рр. 213–222. https://doi.org/10.29235/1817-7204-2022-60-2-213-222.

32. Зиннатова Ф.Ф., Зиннатов Ф.Ф. Роль генов липидного обмена (DGAT1, TG5) в улучшении хозяйственно-полезных признаков крупного рогатого скота. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н. Э. Баумана. 2014. С. 164-168.

33. Sedykh T.A., L.A. Kalashnikova, I.V. Gusev, I.Yu. Pavlova, R.S. Gizatullin1, I.Yu. Dolmatova. (2016). Influence of TG5 and LEP gene polymorphism on quantitative and qualitative meat composition in beef calves. Iraqi Journal of Veterinary Sciences, 30 (2):41-48. DOI:10.33899/ijvs.2016.121382.

34. Лемякин А.Д., Сабетова К.Д., Чаицкий А.А., Щеголев П.О., Баданина Л.С. Исследование полиморфизма гена тиреоглобулина у коров костромской и черно-пестрой пород Костромской области. Аграрная наука. 2024. (1):52-59. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-378-1-52-59.

35. Anwar S., Putra A.C., Wulandari A.S., Agung P.P., Putra W.P.B. and Said S. Genetic polymorphism analysis of 5' untranslated region of thyroglobulin gene in Bali cattle (Bos javanicus) from three different regions of Indonesia. J. Indonesian Trop. Anim. Agric. 2017. 42(3):175-184. DOI: 10.14710/jitaa.42.3.175-184.

36. Зиннатов Ф.Ф., Якупов Т.Р., Зиннатова Ф.Ф., Файзрахманов Р.Н., Хисамов Р.Р., Харисова Ч.А., Овсянников А.П. Применение ДНК-технологий в тестировании коров голштинской породы по генам TG5, SCD1 и LEP для повышения эффективности производства молока. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана 2 т.254, 2023 года. с. 108-114. DOI: 10.31588/2413_4201_1883_2_254_108

37. Williams G.L., Amstalden M., Garcia M.R., Stanko R.L., Nizielski S.E., Morrison C.D., Keisler D.H. Leptin and its role in the central regulation of reproduction in cattle. Domest Anim Endocrinol. 2002. 23(1- 2):339-49. DOI: 10.1016/s0739-7240(02)00169-8.

38. Герасимов Н.П., Колпаков В.И., Джуламанов К.М., Лапшина А.А. Влияние однонуклеотидных полиморфизмов LEP C528T и LEP C73T гена лептина на оценку качества туш и выход мясных отрубов у коров и тёлок абердин-ангусской породы. Животноводство и кормопроизводство 2020 Т. 103 № 4. С. 96-108.

39. Clempson A.M., Pollott G. E., Brickell J. S., Bourne N. E., Munce N. and Wathes D. C. Evidence that leptin genotype is associated with fertility, growth, and milk production in Holstein cows. J. Dairy Sci. 94: 3618–3628. doi: 10.3168/jds.2010-3626.

40. Giblin L., Butler S.T., Kearney B.M., Waters S.M., Berry D.P. Associations between leptin polymorphisms and performance traits in Holstein-Friesian dairy cattle. Advances in Animal Biosciences. 2010. 1(01). DOI: 10.1017/S2040470010003584.

41. Fortes M.R.S., Li Y., Collis E., Zhang Y., Hawken R.J.. The IGF1 pathway genes and their association with age of puberty in cattle. 2012. Animal Genetics 44(1): 91–95. doi: 10.1111/j.1365-2052.2012.02367.x

42. Siadkowska E., Zwierzchowski L., Oprządek J., Strzałkowska N., Bagnicka E., Krzyżewski J. Effect of polymorphism in IGF-1 gene on production traits in Polish Holstein-Friesian cattle. Animal Science Papers and Reports vol. 24 (2006) no. 3, 225-237.

43. Ayres D.R., Souza F.R.P., Mercadante M.E.Z., Fonseca L.F.S., Tonhati H., Cyrillo J.N.S.G, Bonilha S.F.M. and Albuquerque L.G. Evaluation of TFAM and FABP4 gene polymorphisms in three lines of Nellore cattle selected for growth. Genetics and Molecular Research. 2010. 9 (4): 2050-2059. DOI 10.4238/vol9-4gmr850.

44. Hoashi S., Hinenoya T., Tanaka A., Ohsaki H., Sasazaki S., Taniguchi M., Oyama K., Mukai F., Mannen H. Association between fatty acid compositions and genotypes of FABP4 and LXR-alpha in Japanese Black cattle. BMC Genetics. 2008. 9:84. 1-7. DOI:10.1186/1471-2156-9-84.

45. Амерханов Х.А., Клименко А.И., Шевхужев А.Ф., Дубовскова М.П., Каниболоцкая А.A. Полиморфизм генов SCD и FABP4 у мясного скота калмыцкой породы. Молочное и мясное скотоводство. 2023. 4. 9-13. DOI: 10.33943/MMS.2023.69.77.002.

46. Позовникова М.В., Сердюк Г.Н., Тулинова О.В., Терлецкий В.П., Дементьева Н.В., Митрофанова О.В. Связь полиморфных вариантов гена стеароил-КоА-десатураза (SCD1) с хозяйственно ценными признаками в российской популяции коров айрширской породы. Сельскохозяйственная биология, 2017, том 52, 6, с. 1139-1147. doi: 10.15389/agrobiology.2017.6.1139rus.

47. Сафина Н. Ю., Шакиров Ш. К., Фатттахова З. Ф., Гайнутдинова Э. Р. Биохимические показатели липидного обмена и качественный состав молока коров с разными генотипами стеароил-КоА десатуразы (SCD1). Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2020, № 3. С. 94- 100.

48. Ламара М., Загидуллин Л.Р., Ахметов Т.М., Шайдуллин Р.Р., Тюлькин С.В. Влияние генов липидного обмена и возраста первого отёла на молочную продуктивность коров татарстанского типа. Агробиотехнологии и цифровое земледелие. 2022. 1(5). С. 52-57. https://doi.org/10.12737/2782-490X-2023-52-57.

49. Clempson A. M., Pollott G. E., Brickell J. S., Bourne N. E., Munce N., Wathes D. C. Evidence that leptin genotype is associated with fertility, growth, and milk production in Holstein cows. J. Dairy Sci. 2011. 94: 3618–3628. doi: 10.3168/jds.2010-3626.

50. Spicer L.J. Leptin: a possible metabolic signal affecting reproduction. Domestic Animal Endocrinology. 2001. 21(4):251-70. DOI:10.1016/S0739-7240(01)00120-5.

51. Алипкина С.И., Налобин Д.С., Галиакберова А.А., Трошев Д.В., Краснов М.С., Богуславский Д.В., Глазко Т.Т., Глазко В.И., Косовский Г.Ю. Лептин и его рецептор в норме и при патологии. Успехи современной биологии, 2019, T. 139, № 4, стр. 352-364. DOI: 10.1134/S0042132419040033.

52. Чаулин А.М., Григорьева Ю.В. Сиртуины и сосудистое старение. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2020. – № 12. – С. 49-54. DOI: 10.17513/mjpfi.13159.

53. Jin Y., Yang Q., Gao J., Tang Q., Duan B., Yu T., Qi X., Liu J., Wang R., Dang R., Lei C., Chen H., Lan X. Detection of Insertions/Deletions Within SIRT1, SIRT2 and SIRT3 Genes and Their Associations with Body Measurement Traits in Cattle. Biochemical Genetics. 2018. 56(6). 663–676. DOI:10.1007/s10528-018-9868-3.

54. Bovine sirtuins: Initial characterization and expression of sirtuins 1 and 3 in liver, muscle, and adipose tissue / Y. Ghinis-Hozumi, A. González-Gallardo, L. González-Dávalos, A. Antaramian, F. Villarroya, A. Shimada, A. Varela-Echavarría, O. Mora // Journal of Animal Science. 2011. Vol. 89. Issue 8. P. 2529-2536.

55. Русакова Е.А., Косян Д.Б., Мирошников С.А. SIRT3, SIRT1 как потенциальные геныкандидаты регуляции липидного обмена у крупного рогатого скота (обзор). Животноводство и кормопроизводство 2018 Том 101 № 4.

56. Shi T., Fan G.Q., Xiao S.D. SIRT3 reduces lipid accumulation via AMPK activation in human hepatic cells // J. Dig. Dis. 2010. No. 11. P. 55-62.

57. Liu R., Liu X., Bai X., Xiao C., Dong Y. A Study of the Regulatory Mechanism of the CB1/PPARγ2/PLIN1/HSL Pathway for Fat Metabolism in Cattle. Front. Genet., 04 May 2021 Sec. Livestock Genomics Volume 12 - 2021 | https://doi.org/10.3389/fgene.2021.631187.

58. Devane, W. A., Dysarz, F. A., Johnson, M. R., Melvin, L. S., and Howlett, A. C. (1988). Determination and characterization of a cannabinoid receptor in rat brain. J. Mol. Pharmacol. 34, 605– 613.

59. Bauer E.A., Kułaj D., Sawicki S., Pokorska J. Gene association analysis of an osteopontin polymorphism and ketosis resistance in dairy cattle. Sci Rep 13, 21539 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-48771-5.

60. Соколова О. В., Бытов М. В., Белоусов А. И., Безбородова Н. А., Зубарева В. Д., Мартынов Н. А., Зайцева О. С., Шкуратова И. А. Генетическая предрасположенность к кетозу у крупного рогатого скота: современное состояние. Генетика, 2023, T. 59, № 3, стр. 294-307. DOI: 10.31857/S0016675823030116.