Investigation of the effects of weight loss on Ovis aries muscle: a proteomic study on three breeds with different levels of adaptation to nutritional stress
Tese de mestrado. Biologia (Biologia Celular e Biotecnologia). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2011Nos trópicos, a produção animal em regime extensivo enfrenta grandes obstáculos, talvez o maior dos quais é a perda de peso sazonal, devida à época seca existente nos países tropicais com uma pluviosidade muito baixa ou até mesmo inexistente. Em muitos países tropicais, a produção animal foca-se sobretudo na ovelha e, principalmente nos sistemas tradicionais, recorre ao uso de espécies nativas pois estas, duma forma geral, apresentam maior resistência às condições ambientais comparativamente com as espécies seleccionadas. Factores importantes para a escolha das espécies nativas sobre as seleccionadas são a tolerância a longos períodos sem alimento nem água, às altas temperaturas e a insectos causadores de doenças, como por exemplo a miíase – designação geral para doença parasitária causada pela larva de moscas ou outros dípteros. A escassez de alimento leva a que o animal perca peso, podendo atingir uma diminuição de peso na ordem de 40% em ovelhas. É evidente a necessidade para desenvolvimentos nas áreas da produção animal para evitar as quebras na produção e rendimento. Na Austrália, uma medida para reduzir essa diminuição de produção passa pelo progressivo abandono das raças e sistemas de produção tradicionais e pela adopção de raças ‘alternativas’. Um típico exemplo é a passagem de sistemas de produção de lã para sistemas de produção de carne. Os sistemas de produção de lã, normalmente com apenas a raça Merino, estão numa tendência de abandono, devido principalmente aos custos elevados de manutenção e mão-de-obra bem como à diminuição do valor da lã nos mercados internacionais. Sistemas de produção de lã baseados em Merino passam a ser sistemas de produção de carne com raças de pêlo, como por exemplo as raças Dorper e Damara, as raças ‘alternativas’ mais importantes na Austrália. Estas três raças apresentam diferenças ao nível da tolerância à escassez de alimento: a Merino, sendo uma raça oriunda de selecção, apresenta o nível mais baixo de tolerância; a Dorper apresenta o nível de tolerância intermédio; a Damara é a raça mais tolerante, das três, à escassez de alimento. Dado que a escassez de alimento conduzirá eventualmente à perda de peso, a perda de peso deve-se essencialmente pela utilização das reservas energéticas do corpo do animal: primeiro há consumo do tecido adiposo com reduzido consumo proteico, seguindo-se um aumento da degradação das proteínas, é de esperar que haja diferenças na expressão das proteínas entre um animal bem alimentado e outro em perda de peso (subalimentado). Assim, este trabalho pretende identificar essas proteínas cuja expressão varia entre condições de favoráveis e desfavoráveis ao ganho de peso. Para tal recorreu-se à técnica de Electroforese Bidimensional usando 6 grupos experimentais, grupo de controlo e grupo com subnutrição para cada uma das três raças, com quatro réplicas biológicas, amostras de quatro animais diferentes por grupo experimental. Obtiveram-se assim 24 géis, com um total de 1228 spots, dos quais apenas 22 eram estatisticamente significativos (p<0.05) e tinham um poder de pelo menos 0,8. Todos os 22 spots foram seleccionados para identificação, em que 16 foram identificados com sucesso. Estas 16 proteínas distribuem-se, de acordo com a sua função, por proteínas do metabolismo (23%), proteínas estruturais (18%) e proteínas do aparelho contráctil (32%).In tropical countries, extensive ruminant production faces several constraints, of which the most important is seasonal weight loss, which is caused by a dry season with very low rain levels or no rain at all. In the majority of these countries, the animal most used for production is sheep, namely indigenous breeds, as these breeds can, generally speaking, endure harsher environment conditions than selected breeds. Being able to better tolerate lack of food and water is a very important feature an animal should have regarding extensive production systems. In Australia, currently, the sheep industry is mainly focused on the Merino breed. This breed, introduced in Australia by the Europeans and a derivative from the European breed, i.e. a selected breed, is wool breed and as such is mainly used for wool production, with very few animals being used for meat. This, however, creates a problem for these industries: with the decrease in price of wool and the increase of labour costs, it is becoming less and less economically viable to produce Merino for wool. Because of this, increasing number of producers are looking for alternative breeds that can better withstand the lack of food and tolerate some diseases that affect greatly Merino sheep. Two breeds are standing out due to their ability to withstand prolonged undernutrition: the Damara and the Dorper. These two breeds have high and intermediate tolerance to undernutrition, respectively, while the Merino have very low tolerance to undernutrition. If the undernutrition, and the associated weight loss, is long enough, there will be protein break down in response to the need for energy to maintain the animal’s metabolism. In regard to the interested in selecting traits like weight loss resistance for increased animal production rates, this work aims at providing information about protein markers which may be used to access tolerance to undernutrition and be used as a tool to better select the desired traits in the animals. A proteomic approach of Two-Dimensional Gel Electrophoresis was used to compare gastrocnemius muscle protein expression patterns between six experimental groups: three sheep breeds (Damara, Dorper and Australian Merino) grouped in a control (not feed restricted) and a feed restricted group; samples from four animals for each group were used. A total of 24 gels was obtained. After staining and analysis, 22 spots were detected as significantly (p<0.05) different and with a power of at least 0.8. All spots were selected for identification, 16 were successfully identified, with the identified proteins ranging from structural, metabolic and contractile apparatus roles
