بررسی نقش ژنتیکی و فیزیولوژیکی ژن لپتین با صفات عملکردی و تولیدمثلی در دام‌های اهلی

نوع مقاله : مقاله علمی- ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح نژاد دام، گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 دانشجوی دکتری تخصصی ژنتیک و اصلاح نژاد دام و طیور، گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 دانشجوی کارشناسی گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 دانشجوی دکتری تخصصی فیزیولوژی دام، گروه علوم دامی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

پایۀ­ اصلی انتخاب گاوهای نر، میزان تولید شیر دختران آن‌ها می­‌باشد؛ این در حالی است که افزایش میزان تولید شیر با کاهش میزان باروری در آن‌ها همراه گردیده است. یکی از علل رابطه معکوس میان میزان تولید شیر و باروری، مقدار انرژی مصرفی می­‌باشد که نمی­‌تواند احتیاجات همزمان نگهداری و شیردهی را در اوایل دوره­ی شیردهی برآورد کند؛ بنابراین موجب تعادل منفی انرژی در ابتدای دوره می­‌گردد. در این دوره گاو ذخایر چربی بدن را به کار می‌گیرد و بخش اعظمی از انرژی تولیدی جهت تولید شیر اختصاص یافته و سایر فرآیندها، مانند تولید­مثل و سیستم ایمنی سهم کمتری پیدا می‌­کنند. در سال‌­های اخیر نظریه‌ای مبنی بر اهمیت هورمون­‌ها در احیای باروری به دنبال انتخاب بر اساس میزان تولید شیر، بسیار مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. بررسی‌­ها و تحقیقات برای یافتن یک هورمون ارتباط دهنده بین تغذیه و باروری در گاو شیری کانون توجه را به یکی از این هورمون‌­ها که لپتین باشد، جلب کرده است. هورمون لپتین یک پروتئین با 167 اسید­آمینه و وزن مولکولی 16 کیلو­دالتون می‌­باشد که توسط ژن ob (Obesity) کد می‌­شود. این هورمون به طور عمده در بافت چربی سفید ترشح می­شود که با افزایش مقادیر چربی، مقدار این هورمون نیز افزایش می­‌یابد. همچنین لپتین با تاثیر بر محور هیپوتالاموس- هیپوفیز- گنادها نقش ویژه‌­ای در فرایندهای تولید مثلی حیوانات مزرعه­‌ای دارد. با توجه به اهمیت فیزیولوژیکی این هورمون در تنظیم مصرف غذا، تعادل انرژی، کارکرد بهینه سیستم ایمنی و سیستم تولید مثلی، هدف از این مطالعه، مروری بر ویژگی­‌های ژن لپتین و تأثیر میزان بیان آن بر روی صفات تولیدی، تولید­مثلی و همچنین بررسی سوخت و ساز در دام‌­های اهلی می­‌باشد.

کلیدواژه‌ها


Agarwal, R., Rout, P.K., and Singh, S.K. (2009). “Leptin: A biomolecule for enhancing livestock productivity.” Indian Journal of Biotechnology, 8(2), 169-176.
Boelhauve, M., Sinowatz, F.,Wolf, E., and Paula Lopes, F.F. (2005). “Maturation of bovine oocytes in the presence of leptin improves development and reduces apoptosis of in vitro­produced blastocysts.” Biology of Reproduction, 73(4), 737-744.
Booth, A., Magnuson, A., Fouts, J., and Foster, M. (2015). “Adipose tissue, obesity and adipokines: role in cancer promotion.” Hormone Molecular Biology and Clinical Investigation, 21(1), 57-74.
Almeida, S.E.M., Almeida, E.A., Moraes, J.C.F., and Weimer, T.A. (2003). “Molecular markers in the LEP gene and reproductive performance of beef cattle.” Journal of Animal Breeding Genetics, 120, 106-113.
Caraviello, D.Z., Weigel, K.A., Craven, M., Gianola, D., Cook, N.B., and et al. (2006). “Analysis of reproductive performance of lactating cows on large dairy farms using machine learning algorithms.” Journal of Dairy Science, 89, 4703-4722.
Carro, E., Seoane, L., Senaris, R., Casanueva, C., and Dieguez, C. (2000). “Leptin increases in vivo GH responses to GHRH and GHRP-6 in food-deprived rats.” European Journal of Endocrinology, 142(1), 66-70.
Casabiell, X., Pi-eiro, V., Vega, F., de la Cruz, L.F., Diéguez, C., and et al. (2001). “Leptin, reproduction and sex steroids.” Pituitary. 4(1-2), 93-99.
Casanueva, F.F., and Dieguez, C. (1999). “Neuroendocrine regulation and actions of leptin.” Frontiers in Neuroendocrinology, 20(4), 317-363.
Cioffi, J.A., Van Blerkom, J., Antczak, M., Shafer, A., Wittmer, S., and et al. (1997) “The expression of leptin and its receptors in pre- ovulatory human follicles.” Molecular Human Reproduction, 3(6), 467-72.
Clement, K., Vaisse, C., Lahlou, N., Cabrol, S., Pelloux, V., and et al. (1998). “A mutation in the human leptin receptor gene causes obesity and pituitary dysfunction.” Nature, 392, 398-401.
Ehrhardt, R.A., Bell, A.W., and Biosclair, Y.R. (2002). “Spatial and development regulation of leptin in fetal sheep.” AJP Regulatory Integrative Comparative Physiology, 282(6), 1628-1635.
Finn, P.D., Cunningham, M.J., Pau, K.Y.F., Spies, H.G., Clifton, D.K., and et al. (1998). “The stimulatory effect of leptin on the neuroendocrine reproductive axis of the monkey.” Endocrinology, 139(11), 4652-4662.
Hashemi, A., Mardani, K., Farhadian, M., Ashrafi, I., and Ranjbari, M. (2011). “Allelic polymorphism of Makoei sheep leptin gene identified by polymerase chain reaction and single strand conformation polymorphism.” African Journal of Biotechnology, 10(77), 17903-17906.
Hoggard, N., Hunter, L., Trayhurn, P., Williams, P., and Mercer, S.W. (1998). “Leptin and reproduction.” Proceedings of the Nutrition Society, 57, 421-427.
Houseknecht, K.L., Baile, C.A., Matteri, R.L., and Spurlock, M.E. (1998). “The biology of leptin.” Journal of Animal Science, 76(5), 1405-1420.
Karlsson, C., Lindell, K., Svensson, E., Bergh, C., Lind, P., and et al. (1997). “Expression of functional leptin receptors in the human ovary.” Journal of Clinical Endocrinology Metabolism, 82(12), 4144-4148.
Keisler, D.H., Daniel, J.A., and Morrison, C.D. (1999).”The role of leptin in nutritional status and reproductive function.” Journal of Reproduction and Fertility Supplement, 54, 425-435.
Kulig, H. (2005). “Association between leptin combined genotypes and milk performance traits of Polish Black and White cows.” Archiv fur Tierzucht, 48, 547-554.
Lagonigro, R., Wiener, P., Pilla, F., Woolliams, J.A., and William, J. (2003). “A new mutation in the coding region of the bovine leptin gene associated with feed intake.” Animal Genetics, 34, 371-374.
Lehninger, A.L., David, L., Nelson, A., and Michael, M. (2000). Lehninger principles of biochemistry. Cox Press, No. 3, USA.
Liefers, S.C., Veerkamp, R.F., and Vanderlene, T. (2002). “Association between leptin gene polymorphism and production, live weight, energy balance, feed intake and fertility in Holstein heifers.” Journal of Dairy Science, 85, 1633-1638.
Liefers, S.C., Veerkamp, R.F., te Pas, M.F., Delavaud, W.C., Chilliard, Y., and et al. (2003). “Leptin Concentrations in Relation to Energy Balance, Milk Yield, Intake, Live Weight, and Estrus in Dairy Cows.” Journal of Dairy Science, 86, 799-807.
Lord, G.M., Matarese, G., Howard, J.K., Baker, J.R., Bloom, S.R., and et al. (1998). “Leptin modulates the T-cell immune response and reverses starvation-induced immunosuppression.” Nature, 394, 897-901.
Magni, P., Vettor, R., Pagano, C., Calcagno, A., Beretta, E., and et al. (1999). “Expression of a leptin receptor in immortalized gonadotropin-releasing hormone-secreting neurons.” Endocrinology, 140(4), 1581-1585.
McFadin, E.L., Morrison, C.D., Buff, P.R., Whitley, N.C., and Keisler, D.H. (2002). “Leptin concentrations in periparturient ewes and their subsequent offspring.” Journal of Animal Science, 80(3), 738-743.
Morash, B., Johnstone, L., and Leopold, C. (2000). “The regulation of leptin gene expression in the C6 glioblastoma cell line.” Molecular and Cellular Endocrinology, 165(1), 97-105.
Morrison, C.D., Daniel, J.A., Holmberg, B.J., Djiane, J., Raver, N., and et al. (2001). “Central infusion of leptin into well-fed and undernourished ewe lambs: effects on feed intake and serum concentrations of growth hormone and luteinizing hormone.” Journal of Endocrinology, 168(2), 317-324.
Moussavi, A.H., Ahouei, M., Nassiry, M.R., and Javadmanesh, A. (2006). “Association of leptin polymorphism with production, reproduction and plasma glucose level in Iranian Holstein Cows.” Asian Australasian Journal of Animal Sciences, 19(5), 627-631.
Nagatani, S., Zeng, Y., Keisler, D.H., Foster, D.L., and Jaffe, C.A. (2000). “Leptin regulates pulsatile luteinizing hormone and growth hormone secretion in the sheep.” Endocrinology, 141(11), 3965-3975.
Niimi, M., Sato, M., Taminato, T., Neuropeptide, Y. (2001). “In central control of feeding and interactions with orexin and leptin.” Endocrine, 14(2), 269-273.
Nobari, K., Ghazanfari, S., Nassiry, M.R., Tahmoorespur, M., and Jorjani, E. (2010). “Relationship Between leptin gene polymorphism with economical traits in Iranian Sistani and Brown Swiss cows.” Journal of Animal and Veterinary Advances, 9, 2807-2810.
Oswal, A., and Yeo, G. (2010). “Leptin and the control of body weight: a review of its diverse central targets, signaling mechanisms, and role in the pathogenesis of obesity.” Obesity, 18(2), 221-229.
Pimentel, G., Bauersachs, S., Tietze, M., Simianer, H., Tetens, J., and et al. (2011). “Exploration of relationships between production and fertility traits in dairy cattle via association studies of SNPs within candidate genes derived by expression profiling.” Animal Genetics, 42(3), 251-262.
Pryce, J.E., Bolormaa, S., Chamberlain, A.J., Bowman, P.J., Savin, K., and et al. (2010). “A validated genome-wide association study in 2 dairy cattle breeds for milk production and fertility traits using variable length haplotypes.” Journal of Dairy Science, 93, 3331-3345.
Royal, M.D., Darwash, A.O., Flint, A.P.F., Webb, R., Wooliams J.A., and et al. (2000). “Declining fertility in dairy cattle: changes in traditional and endocrine variables of fertility.” Animal Science, 70, 487-501.
Saleem, A.H., Hussain, T., Tahir, M.Z., Ali, A., Ahmad Khan, W., and et. Al. (2015). “Role of leptin in growth, reproduction and milk production in farm animals.” Animal and Veterinary Science, 3(5), 302-307.
Shimon, I., Yan, X., Magoffin, D.A., Friedman, T.C., and Melmed, S. (1998). “Intact leptin receptor is selectively expressed in human fetal pituitary and pituitary adenomas and signals human fetal pituitary growth hormone secretion.” Journal of Clinical Endocrinology Metabolism, 83(11), 4059-4064.
Shin, S.C., and Chung, E.R. (2007). “Association of SNP marker in the leptin gene with carcass and meat quality traits in Korean cattle.” Asian Australasian Journal of Animal Sciences, 20(1), 1-6.
Spencer, T. E., Neibergs, H. L., Hansen, P. J., Cole, J. B., Dalton, J., Moore, D. A., Hansen, P., Cole, J., and De Vries, A. (2016). Improving fertility of dairy cattle using translational genomics. Journal of Animal Science, 94, 332-332.
Stein, T.P., Scholl, T.O., Schluter, M.D., and Schroeder, C.M. (1998). “Plasma leptin influences gestational weight gain and postpartum weight retention.” American Journal of Clinical Nutrition, 68(6), 1236- 1240.
Tanabe, K., Okuya, S., Tanizawa, Y., Matsumoto, A., and Oka, Y. (1997). “Leptin induces proliferation of pancreatic β-cell line MIN6 through activation of mitogen-activated protein kinase.” Biochemical and Biophysical Research Communications, 241(3), 765-768.
Tsuchiya, T., Shimizu, H., Horie, T., and Mori, M. (1999). “Expression of leptin receptor in lung: leptin as a growth factor.” European Journal of Pharmacology, 365(2), 273-279.
Van der Lende, T. (1998). “Physiological aspects of reproduction and fertility in dairy cows.” Proceedings International Workshop on Genetic Improvement of Functional Traits in Cattle, Fertility and Reproduction, Grub, Germany, 18, 33-39.
Vernon, R.G., Denis, R.G.P., and Sorensen, A. (2001). “Signals of adiposity.” Journal of Domestic animal endocrinology, 21, 200-201, 203-205.
Wang, L., Yu, T.P., Tuggle, C.K., Liu, H.C., and Rothschild, M.F. (1998). “A directed search for quantitative trait loci on chromosomes 4 and 7 in pigs.” Animal Science, 76(10), 2560-2567.
Wauters, M., Considine, R.V., and Van Gaal, L.F. (2000). “Human leptin: from an adipocyte hormone to an endocrine mediator.” European Journal of Endocrinology, 143(3), 293-311.
Whitley, N.C., Walker, E.L., Harley, S.A., Keisler, D.H., and Jackson, D.J. (2005). “Correlation between blood and milk serum leptin in goats and growth of their offspring.” Animal Science, 83(8), 1854-1859.
Zhang, F., Basinski, M.B., Beals, J.M., Briggs, S.L., and Churgay, L.M. (1997). “Crystal structure of obese protein Leptin-Eloo.” Nature, 387, 206-209.