Аргинин является незаменимой аминокислотой, частично синтезируемой в организме животных, в рамках цикла образования мочевины (орнитиновый цикл) — основной путь утилизации продуктов распада белков, в т.ч. аммиака. Биосинтез мочевины инициируется в печени и клетках кишечника. Одними из катализаторов орнитинового цикла являются N-ацетилглутамат (NAG) и N-карбомилглутамат (NCG), как биологически стабильный структурный аналог NAG [2]. Таким образом, NCG может повысить эффективность утилизации аммиака и образование аргинина в организме.

Аргинин является одной из универсальных аминокислот, которая является предшественником синтеза мочевины, оксида азота (NO) и полиаминов, и регулирует ключевые метаболические пути, критически важные для здоровья, роста, размножения и гомеостаза животных [1]. Увеличение синтеза аргинина приводит к повышению эффективности использования азота-протеина рациона и повышению продуктивности животных. В молочных железах 65% аргинина превращается в другие метаболиты [3].  Основные метаболиты аргинина в молочной железе: глутаминовая кислота, серин, пролин, аспарагиновая кислота [4].

Дефицит аргинина может привести к недостаточному синтезу в молочной железе заменимых аминокислот и ограничить синтез молочного белка, к перерасходу (так как будут восполнять функцию аргинина) таких незаменимых аминокислот, как: изолейцин, лейцин, лизин, валин, треонин, которые также, как аргинин, могут на 35-40% [3] расходоваться в молочной железе для синтеза других метаболитов. В совокупности этот дефицит сказывается на снижении молочной продуктивности.

Дефицит аргинина чаще всего возникает в периоды, когда организм подвергается метаболическим стрессам, максимальному росту, технологическому стрессу и травмам. Наиболее критичными периодами являются супоросность и лактация свиноматок, а также период отъема  поросят [6]. Использование низкопротеиновых рационов на откорме поросят также приводит к возникновению дефицита аргинина, как следствие снижение эффективности использования белка рациона и повышение отложения жировой ткани [5].

Собственные исследования на поросятах-сосунах, по применению кормовой добавки Алтавим NCG, показали снижение на 64,37% аммиака в крови, что является основным показателем активации орнитинового цикла и способствует активному синтезу аргинина. Это подтверждается повышением среднесуточных привесов у поросят-сосунов на 8,87%, получавших кормовую добавку Алтавим NCG. [7].

Применение NCG в рационах для высокопродуктивных коров показало, что можно улучшить оплодотворение, путем снижения токсичного воздействие аммиака на яйцеклетку, используя рацион с высоким содержанием протеина. Также важным фактором в развитии эмбриона является увеличение образования оксида азота (NO) при использовании NCG. NO и полиамины являются ключевыми регуляторами ангиогенеза (развитие кровеносной системы) и эмбриогенеза, а также плацентарного и эмбрионального роста [15]. Высокие удои и улучшенные показатели зачатия важны для производителей молока.  В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что репродуктивная эффективность жвачных животных может быть повышена путем добавления функциональных питательных веществ, таких как аргинин или NCG.

В предыдущих исследованиях было показано, что введение аргинина может улучшить метаболизм азота у телок [8] и молокообразование у коров [16]. Парентеральное введение аргинина овцематкам снижало эмбриональную потерю, увеличивало массу тела ягненка при рождении и повышало выживаемость плодов ягнят к сроку окотов у плодовитых овец [9,10]. Однако аргинин быстро разлагается в рубце [11], и введение аргинина сельскохозяйственным животным не является практичным подходом.  В то время, скармливание защищенного аргинина от разрушения в рубце, является экономически нецелесообразным. Таким образом, для увеличения эндогенного синтеза аргинина, добавление NCG является наиболее перспективным.

Собственные тесты на молочных коровах холмогорской породы показали, что применение Алтавим NCG приводило к снижению концентрации аммиака в крови коров опытной группы с 496,9±54,3 до 294,0±73,5 мкмоль/л. Продуктивность коров в опытной группе с Алтавим NCG увеличилась на 2,1 литра молока. Содержание молочного белка у коров контрольной группе снижалось к началу опыта с 3,17±0,12 до 3,14±0,16%, а в опытной увеличилось с 3,22±0,17 до 3,36±0,34%. Содержание мочевины в молоке у коров опытной группы было ниже: 4,23±1,21 ммоль/л, против 4,33±0,13 ммоль/л в контроле [7].

Скармливание NCG высокопродуктивным молочным коровам позволяет значительно снизить содержание аммиака в плазме крови и повысить концентрацию NO, по сравнению с контрольной группой. Были увеличены выход молока и молочного протеина [10]. Полученные нами данные подтверждаются работами зарубежных ученых, которые были опубликованы ранее.

Жвачные животные не могут эффективно преобразовывать азот из рациона, и только 25-30% азота корма может быть преобразовано в молоко [13]. Эффективность использования азота может быть увеличено за счет улучшения коэффициента конверсии потребляемого протеина [14], увеличения рециркуляции мочевины в кишечнике и печени, оптимизации баланса аминокислот [12]. Проведенные нами балансовые опыты с кормовой добавкой Алтавим NCG подтверждают эти данные.

Введение в корм 20 г/гол/сутки Алтавим NCG показало,  что из 270,1±0,25г полученного азота в день с рационом в контроле и 271,4±0,1г в опытной группе, было выведено примерно равное количество азота с калом (88,1±0,6г и 87,8±0,3г), но значительно меньшее количество  выведено с мочой в опытной группе (140,5±1,57 г против 122,8±2,55г), что составило 51,97±0,57% в контроле и 45,25±0,95% в опыте от полученного [7].

Таким образом, результаты балансовых опытов подтвердили, что введение в корм Алтавим NCG увеличивает эффективность использования азота на 8,4%.

В заключении можно сделать вывод, что Алтавим NCG может заменить аргинин в кормах жвачных животных и свиней, что открывает новый путь в повышении эффективности и экономии белковых ресурсов в животноводстве.

Список литературы:

1. Morris SM Jr: Recent advance in arginine metabolism: roles and regulation of arginases. Br J Phar 2009, 157(6):922–930.
2. Gessler P, Buchal P, Schwenk HU, Wermuth B: Favourable long-term outcome after immediate treatment of neonatal hyperammonemia due to N-acetylglutamate synthase deficiency. Eur J Pediatr 2010, 169(2):197–199.
3. CNCPS. 2000. The Cornell University Nutrient Management Planning System. The net carbohydrate and protein system for evaluating herd nutrient excretion. CNCPS version 4.0, November 3 rd, 2000.
4. Tissue. J. H.CLARK, R.G.DERRIG, C.L.DAVIS and H.R.SPIRES. Metabolism of Arginine and Ornithine in the Cow and Rabbit Mammary. Journal of Dairy Science Vol. 58, No. 12
5. Changchuan Ye, Xiangzhou Zeng, Jinlong Zhu, Ying Liu, Qianhong Ye, Shiyan Qiao,and Xiangfang Zeng. Dietary N‑Carbamylglutamate Supplementation in a Reduced Protein Diet Affects Carcass Traits and the Profile of Muscle Amino Acids and Fatty Acids in Finishing Pigs. J. Agric. Food Chem. 2017, 65, 5751−5758
6. Liu, X. D., Wu, X., Yin, Y. L., Liu, Y. Q., Geng, M. M., Yang, H. S., Blachier, F., and Wu, G. Y. 2012. Effects of dietary L-arginine or N- carbamylglutamate supplementation during late gestation of sows on the miR-15b/16, miR-221/222, VEGFA and eNOS expression in umbilical vein. Amino Acids 42:2111-2119.
7. Повышение эффективности использования азота и утилизации аммиака в организме животных. Харитонов Е.Л., Остренко К.С. Отчет ФБГНУ ВНИИФБиП, 2020г
8. Davenport GM, Boling JA, Schillo KK: Nitrogen metabolism and somatotropin secretion in beef heifers receiving abomasal arginine infusions. J Anim Sci 1990, 68(6):1683–1692.
9. Lassala A, Bazer FW, Cudd TA, Datta S, Keisler DH, Satterfield MC, Spencer TE, Wu G: Parenteral administration of L-arginine prevents fetal growth restriction in undernourished ewes. J Nutr 2010, 140(7):1242–1248.
10. Lassala A, Bazer FW, Cudd TA, Datta S, Keisler DH, Satterfield MC, Spencer TE, Wu G: Parenteral administration of L-arginine enhances fetal survival and growth in sheep carrying multiple fetuses. J Nutr 2011, 141(5):849–855.
11. Chacher B, Wang DM, Liu HY, Liu JX: Degradation of L-arginine and Ncarbamoyl glutamate and their effect on rumen fermentation in vitro. Ital J Anim Sci 2012, 1:e68:374–377.
12. Oba M, Baldwin LR, Owens SL, Bequette BJ: Metabolic fate of ammonia N in ruminal epithelial and duodenal mucosal cells isolated from growing sheep. J Dairy Sci 2005, 88(11):3963–3970.
13. Tamminga S: Nutrition management of dairy cows as a contribution to pollution control. J Dairy Sci 1992, 75(1):345–357.
14. Noftsger S, St-Pierre NR: Supplementation of methionine and selection of highly digestible 2003, 86(3):958–969.
15. Wu G, Bazer FW, Cudd TA, Meininger CJ, Spencer TE: Maternal nutrition and fetal development. J Nutr 2004, 134(9):2169–2172.
16. Chew BP, Eisenman JR, Tanaka TS: Arginine infusion stimulates prolactin, growth hormone, insulin, and subsequent lactation in pregnant dairy cows. J Dairy Sci 1984, 67(11):2507–12518.