Молодой австралийский исследователь в области производства мяса птицы изучает поведение мышечных клеток цыплят в условиях ограниченного питания в США, чтобы лучше понять долгосрочное воздействие ограничения питания только что вылупившихся цыплят-бройлеров на их последующий рост.
«Влияние ограничения питания на рост мышц бройлеров» — таково название докторской диссертации Дина Пауэлла (Dean Powell), поддерживаемой Птицеводческим кооперативным исследовательским центром (КИЦ). В его исследовании изучается влияние различных режимов питания на развитие мышц, и особое внимание уделяется периоду после вылупливания цыплят; общей целью исследования является выращивание кур-бройлеров с большей мышечной массой и меньшим количеством жира.
Дин Пауэлл, кандидат наук
Согласно отчету в Poultry Hub, первые 18 месяцев подготовки к написанию докторской диссертации Пауэлл провел в Университете штата Огайо в Соединенных Штатах Америки, где он работал со своим руководителем и куратором подпроекта КИЦ, профессором Сандрой Веллман (Sandra Velleman),.
Повышение спроса на мясо птицы, в частности на мясо цыплят, заставило производителей искать методы достижения максимальных темпов роста для увеличения доходов от продажи одной тушки птицы. Областью, направленной именно на такое увеличение доходов, является выращивание птицы для производства постного мяса, особенно это касается мышц грудки кур, поскольку она является наиболее экономически выгодной частью туши в странах, таких как Соединенные Штаты Америки.
В целом, скелетные мышцы развиваются за счет пролиферации и дифференцировки мышечных клеток, которые объединяются и образуют многоядерные клетки. Затем эти клетки дифференцируются в мышечные волокна, которые больше не делятся и могут видоизменяться только посредством гипертрофии. Гипертрофия мышц цыплят после вылупливания, которая является темой данной работы, происходит посредством пролиферации и дифференцировки миогенных саттелитных клеток в мышечные волокна, которые затем соединяются с существующими мышечными волокнами для увеличения их размера.
Этот процесс является важнейшим для правильного увеличения мышечной массы. Поскольку сателлитные клетки представляют собой частично дифференциованные стволовые клетки, под действием некоторых факторов они могут дифференцироваться в клетки, отличные от скелетных мышц, такие как адипоциты (жировые клетки), а также хондроциты (хрящевые клетки, хотя этот процесс можно наблюдать лишь при его моделировании вне живого организма).
Сразу после вылупливания цыпленка миогенные сателлитные клетки максимально активны, поэтому очень важно обеспечить оптимальные условия для роста птиц именно в этот период.
В настоящее время в коммерческом производстве мяса птицы распространено ограничение питания в первые две-три недели после вылупливания в связи с принятыми промышленными правилами в области контроля нарушений обмена веществ, особенно вызывающих проблемы с ногами. В связи с этим очень часто во время перемещения и транспортировки, которые следуют сразу после вылупливания, основным источником питательных веществ для цыплят является желток.
Такой подход к кормлению в период максимальной активности сателлитных клеток может оказать значительное влияние на увеличение мышечной массы. Было показано, что пищевой статус животных может привести к иной дифференцировке саттелитных клеток, которая может привести к внутримышечному отложению жира и распаду мышечных волокон груди птиц (Веллман и др. 2010. Межд. журнал Poultry Science 9: 417–425). В связи с этим очень важно понять воздействие различных пищевых режимов, чтобы снизить экономические предпосылки для выращивания птиц с нестандартно развитыми мышцами.
Дин Пауэлл и профессор Сандра Веллман из Университета штата Огайо.
«Время ограничения питания определенно играет важнейшую роль в активности сателлитных клеток, — заявляет Пауэлл. — Сэнди провела несколько экспериментов, которые демонстрируют, что ограничение питания в первые недели жизни цыпленка оказывает длительное влияние на формирование мышечных волокон и отложение жира внутри мышц бройлеров, и которые, мы надеемся, дополнят мою работу».
«Поскольку было доказано, что период после вылупливания играет такую важную роль для саттелитных клеток, в моей работе основное внимание сосредоточено на важности строгого ограничения питания в этот период», — продолжает он.
«Работа, которую мы провели с Сэнди в США, была направлена, в частности, на изучение активности сателлитных клеток в клеточной культуре при чрезвычайно строгом ограничении питания.
Мы наблюдали очень значительное отклонение в активности сателлитных клеток при увеличении строгости ограничения питания, которое приводило к снижению экспрессии миогенных маркеров. Интересно, что при увеличении строгости ограничения питания повышалась экспрессия липогенных маркеров и накопление жира. Поскольку сателлитные клетки представляют собой стволовые клетки, мы считаем, что такие результаты показывают, что в условиях ограниченного питания клетки трансдифференцируются и образуют адипоциты (жировые клетки) вместо мышечных клеток.
Результаты проведенных нами исследований показывают, что существуют возможности улучшения качества мяса за счет управления активностью сателлитных клеток, и мы продолжаем исследовать эти возможности.
Поскольку моя работа в Соединенных Штатах была основана на культивированных клетках, в настоящее время я провожу эксперименты с курами-бройлерами, чтобы выяснить, справедливы ли результаты, полученные нами при изучении активности сателлитных клеток, для коммерческих птиц в естественных условиях. Эти эксперименты направлены на определение степени влияния пищевых режимов на сателлитные клетки для улучшения качества мышечной ткани и отложения жира внутри мышц. Благодаря им мы надеемся показать, что на сателлитные клетки стоит обратить внимание при разработке состава престартер-рациона для цыплят бройлеров», — заключает г-н Пауэлл.
Помимо проделанной им грандиозной работы, возможность изучения, обучения и путешествий за границу стали важным моментом в его исследованиях.
«Я прекрасно провел время и поработал в США и благодарю за это Сэнди и КИЦ. Сэнди и ее технический специалист Синди прекрасные учителя, и я узнал много нового о техниках культивирования клеток и связанных с ними темами. Иногда культивирование клеток разочаровывает, например, когда клетки неожиданно решают умереть, или клеточная культура загрязняется, и потому вы вынуждены начинать все сначала, но результаты и опыт определенно этого стоят».
По словам профессора Веллман, Пауэлл был исключительным студентом.
«Дин пришел в лабораторию, практически не имея опыта и знаний в области культивирования клеток, методов ПЦР и базовых знаний, необходимых для проведения исследований в этой области», — утверждает она.
«Он делал все возможное, чтобы получить необходимые ему знания, а также тщательно изучал литературу. Он неофициально посещал мои лекции по биологии развития, так что изучил новые области биологии. За полтора года, проведенных здесь, Дин стал хорошим специалистом во всех областях, связанных с его проектом. В результате его работы было опубликовано две статьи в журнале Poultry Science и скоро будет опубликована третья. Это выдающиеся достижения для кого бы то ни было».
Опыт Пауэлла показывает, что в производстве мяса птиц есть богатые возможности для талантливых молодых ученых, таких как он».
«Намного позже я спрашивал себя, в какой области я бы хотел продолжить работать. Мне по-настоящему понравилось работать в сфере производства мяса птицы, и я бы определенно хотел продолжить работать в ней. Через пять лет я бы хотел найти правильное применение своим знаниям доктора наук», — поделился Дин.
Его работа с Сэнди в Университете штата Огайо предоставляет возможности в разработке престартер-рационов, которые помогут помышленности, и его усилия будут вознаграждены.
