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Estudian el metabolismo y la función hepática en pollos embrionarios y crías, con implicaciones para la producción avícola, el bienestar y la enfermedad hepática

Crédito de la imagen: Edwin Remsberg

Los hallazgos podrían mejorar la salud tanto animal como humana, proporcionando información sobre las enfermedades hepáticas y metabólicas en animales y humanos.


SAMANTHA WATTERS


Nishanth E. Sunny, profesor asistente de Ciencias Animales y Aviares (ANSC) en la Universidad de Maryland (UMD), dirige un equipo para mejorar la producción avícola mediante el examen de los misterios de los pollos embrionarios y recién nacidos, con el objetivo a largo plazo de mejorar la salud tanto animal como humana. La primera semana después de la eclosión es un indicador importante de qué tan saludable será un pollo y qué tan bien crecerá el ave, y es durante este tiempo que las aves experimentan un cambio metabólico dramático, debido a la dieta rica en grasas en la que crecen los embriones, a una dieta alta en carbohidratos. Esta es una transición natural y saludable para la mayoría de los polluelos, mientras que una dieta alta en grasas en varias especies y humanos conduce a graves consecuencias metabólicas, como la enfermedad del hígado graso y la diabetes tipo II.

“Cuando piensas en el huevo, básicamente se compone de yema, que es una bola de grasa y proteínas, rodeada por la clara de huevo”, explica Sunny. “Entonces, cuando un pollo embrionario se encuentra en las últimas etapas de desarrollo dentro del huevo, depende de la yema de huevo para obtener energía y acumula grasa rápidamente en el hígado. La razón por la que es interesante es que la acumulación de grasa en humanos y otros mamíferos como los ratones está relacionada con enfermedades metabólicas. Pero en los pollos embrionarios, nunca parecen desarrollar estos problemas. Son muy eficientes para utilizar los lípidos de la yema, metabolizarlos y generar energía. El objetivo de esta nueva subvención es comprender cómo el hígado del pollo embrionario usa todos esos nutrientes grasos de la yema sin la generación de subproductos lipídicos tóxicos o enfermedades, al comprender la transición metabólica en los pollos ”. 

Tom Porter, profesor de ANSC en la UMD, es coinvestigador con Sunny en la nueva subvención del Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-NIFA), aportando sus años de experiencia en el estudio de la fisiología avícola y la expresión genética. a la mesa. Porter cuenta con fondos previos del USDA-NIFA para examinar los mecanismos genéticos del cambio metabólico de embriones a crías. Este cambio tiene implicaciones para el bienestar del pollito, así como su potencial de crecimiento. 

Alimentación de pollos jóvenes
Alimentación de pollos jóvenes

“Aproximadamente el 1-2% de los pollitos reciben todo lo que necesitan después del nacimiento, pero nunca crecen”, dice Porter. “Si bien eso suena como una pequeña cantidad, cuando se piensa en la escala de la industria, esto se traduce en millones de aves al año que podrían tener un desempeño mucho mejor, pero en cambio no están creciendo realmente incluso con la misma cantidad de alimento, tiempo y recursos «. De hecho, según el USDA, se produjeron más de 9 mil millones de aves en 2019, lo que significa que entre 90 y 180 millones de aves cada año se ven afectadas.

Sunny aporta una experiencia única a este trabajo como investigador principal, en gran parte debido a su formación como científico animal e investigador médico. De hecho, Sunny tiene una subvención en curso con los Institutos Nacionales de Salud (NIH) que examinan aspectos similares de la función hepática en ratones como modelo de enfermedad humana. 

“El objetivo principal de esta subvención USDA-NIFA desde la perspectiva de la ciencia animal es comprender principalmente la transición metabólica de los pollos, especialmente cómo funciona y se mantiene saludable el hígado”, dice Sunny. “Si entendemos lo que está haciendo el hígado, podemos usar enfoques nutricionales o farmacológicos para afinar esa transición y hacerla lo más suave posible para los pollos. Pero el segundo objetivo, que es muy interesante para mí, es usar eso como una oportunidad para comprender más aspectos de cómo funciona el hígado para prevenir y tratar enfermedades metabólicas en humanos y otras especies ”. 

Sunny trae específicamente a este trabajo técnicas innovadoras que no se usan comúnmente en modelos de pollos, incluido el uso de moléculas trazadoras (llamadas isótopos estables) para rastrear rutas bioquímicas de modo que los mecanismos de esta transición metabólica puedan entenderse realmente. La bioquímica que más le interesa a Sunny es la de las mitocondrias del hígado, conocida como la fuente de energía de la célula y utilizada para crear la mayor parte de la energía del órgano. 

“Hoy en día, con todo tipo de enfermedades, metabólicas, psicológicas, lo que sea, cada enfermedad tiene un componente de disfunción mitocondrial debido a su papel en el mantenimiento del equilibrio energético de la célula”, dice Sunny. «Entonces, desde la perspectiva del hígado, queremos saber cómo las mitocondrias en estos pollos embrionarios y recién nacidos pueden asumir toda esa sobrecarga de grasa o lípidos y usarla de manera eficiente sin ninguna anomalía asociada».

Como explica Sunny, estudiar el metabolismo mitocondrial es un proceso complicado, y uno que no se ha realizado ampliamente en pollos. Al combinar su experiencia en técnicas bioquímicas avanzadas para estudiar las mitocondrias con el trabajo previo de Porter que perfila los patrones de expresión de genes en pollos, los investigadores finalmente pueden pintar una imagen completa de lo que está sucediendo durante esta transición y cómo se relaciona con la función hepática saludable o anormal. .

“Debido a la falta de técnicas avanzadas utilizadas en el estudio del embrión para la transición posterior al nacimiento en pollos, la mayoría de las investigaciones realizadas en esos modelos y las conclusiones se basan en perfiles de expresión genética”, explica Sunny. “Las conclusiones obtenidas sin tener en cuenta los cambios en las vías bioquímicas podrían estar incompletas porque está haciendo suposiciones y no puede rastrear con precisión los mecanismos involucrados. Queremos obtener una imagen más completa y ver cómo se mantienen las investigaciones anteriores «.

Sunny dice que le debe este trabajo a su mentor y asesor de doctorado, Brian J. Bequette. Bequette era profesor en la UMD y de hecho entrenó a Sunny en el mismo laboratorio en ANSC que ahora es su laboratorio. Bequette era uno de los pocos científicos animales en todo el país en ese momento que practicaba las técnicas bioquímicas avanzadas utilizadas en esta beca, y se las enseñó a Sunny, lo que le valió una beca postdoctoral en el Centro Médico de la Universidad de Texas Southwestern después de graduarse en 2008. Después de estudiar el hígado graso y las enfermedades metabólicas en humanos y modelos de roedores durante años, Sunny estaba muy feliz de regresar a UMD y expandir el alcance de su trabajo a los pollos una vez más.

“Si hubiera continuado en las otras facultades de medicina, esta subvención no habría sucedido, porque no quieren que estudies pollos”, dice Sunny. “Así que aunque tuve esta idea, no pude hacer nada al respecto hasta que llegué aquí. Después de hablar con Tom [Porter], que en realidad estaba en mi comité de doctorado, mencioné la colaboración y la observación del metabolismo y la función mitocondrial en los pollos. Estar en la UMD me da la capacidad de hacer tanto medicina como ciencia animal para obtener una imagen más completa del metabolismo entre especies. Bequette y la formación en una prestigiosa facultad de medicina me dieron las herramientas para hacerlo de una manera más sofisticada, pero el departamento de ciencia animal de la UMD me dio la oportunidad. Todavía me da un poco de nostalgia pensar en cómo funcionó todo el ciclo para mí, ahora dirigiendo el mismo laboratorio donde me capacitaron «. 

Este trabajo está financiado por el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-NIFA), Premio # 2021-67015-33387 .



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