Untersuchungen zum Einfluss der Methioninkonzentration des Futters auf den anti-oxidativen Status beim Broiler

Bei der Fütterung von Broilern ist Methionin ein wichtiger Faktor, da es meist die erstlimitierende Aminosäure beim Geflügel ist. Es ist wichtig in vielen Stoffwechselprozessen, unerlässlich für die Proteinbiosynthese und außerdem eine Vorstufe der Aminosäure Cystein, die an der Bildung des Antioxidans Glutathion (GSH) beteiligt ist. Dadurch kann Methionin die GSH-Bildung direkt beeinflussen und spielt eine wichtige Rolle im antioxidativen System.
In der vorliegenden Studie sollte die Hypothese untersucht werden, dass Methioninzulagen in den Rationen über die Empfehlungen des National Research Council (1994) hinaus, das antioxidative System bei Broilern verbessern und die Oxidation von Lipiden hemmen. Im ersten Versuch wurde in den Rationen Sojaöl als Fettquelle verwendet und Vitamin E den Rationen supplementiert. Im zweiten Versuch wurde das Sojaöl durch Leinöl ersetzt und eine Vitamin E-Supplementierung der Futterrationen wurde nicht vorgenommen. Sojaöl ist reich an Linolsäure, einer zweifach ungesättigten Fettsäure. Leinöl ist reich an a-Linolensäure, einer dreifach ungesättigten Fettsäure, die leichter oxidiert und das antioxidative System der Broiler stärker beansprucht. Methionin wurde in zwei unterschiedlichen Mengen den Futterrationen zugelegt um zu prüfen, ob eine Methioninversorgung nach der Empfehlung des NRC (1994) ausreicht oder ob sich die Zulagen positiv auf das antioxidative System der Tiere auswirken.
Für die beiden Versuche wurden jeweils 72 Tiere (Broiler) der Rasse Cobb 500 als Eintagsküken eingestallt und in drei Versuchsgruppen (CON, DLM 1, DLM 2) aufgeteilt. Die Futterrationen basierten auf Mais und Sojaextraktionsschrot in einer Drei-Phasen-Fütterung (Phase 1: Tag 1-10; Phase 2: Tag 11-21; Phase 3: Tag 22-35). In der Kontrollgruppe (CON) entsprach die Methioninkonzentration der Empfehlung des NRC (1994). In den Gruppen DLM 1 und DLM 2 wurde Methionin zugelegt, sodass die Empfehlung des NRC (1994) für Methionin in der Gruppe DLM 1 um ca. 15% und in der Gruppe DLM 2 um ca. 30% überschritten wurden.
In beiden Versuchen wurden von 36 Tieren bei der Schlachtung Proben von Blut/ Plasma, Leber und Schenkelmuskel genommen, in denen später die Konzentrationen der Oxidationsprodukte und der nicht enzymatischen Antioxidantien gemessen wurden.
Bei den Konzentrationen der Antioxidantien und dem Oxidationsprodukt TBARS konnten im Plasma bzw. Blut in beiden Versuchen keine Unterschiede zwischen den drei Versuchsgruppen festgestellt werden. Im ersten Versuch war die Vitamin C-Konzentration der Leber in der Gruppe DLM 2 niedriger im Vergleich zur Kontrollgruppe und die Konzentration der TBARS war in der Leber des ersten Versuchs in der Gruppe DLM 1 niedriger als in der Kontrollgruppe. In der Leber des zweiten Versuchs war die Vitamin C-Konzentration der Gruppe DLM 2 niedriger im Vergleich zur Kontrollgruppe und im rohen Schenkelmuskel des zweiten Versuchs war die Vitamin C- Konzentration in der Gruppe DLM 1 höher als in der Kontrollgruppe. Die GSH-Konzentration in der Leber und im rohem Schenkelmuskel ist in beiden Versuchen in den Gruppen mit Methioninzulage höher im Vergleich zu den Kontrollgruppen.
Weiterhin wurden im erhitzten Schenkelmuskel des zweiten Versuchs die Konzentrationen von Cholesterol und Phytosterolen sowie deren Oxidationsprodukte gemessen. Die Cholesterolkonzentration war in der Gruppe DLM 1 signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe. Die Gruppe DLM 2 unterschied sich nicht von den anderen beiden Gruppen. Die Oxidationsprodukte 7a-OH, 7ß-OH und 7-Keto Cholesterol wiesen bei den Absolutkonzentrationen und auch bei den Relativwerten, bezogen auf den Cholesterolgehalt, signifikant niedrigere Konzentrationen in den Versuchsgruppen mit Methioninzulage auf, im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Konzentration der Phytosterole wurde von den Methioninzulagen innerhalb der drei Versuchsgruppen nicht beeinflusst. Die Absolutwerte der Konzentrationen von 7ß-OH Campesterol, 7a-OH und 7ß-OH Sitosterol, sowie die Summe der Campesterol-Oxidations-Produkte zeigten in den Gruppen mit Methioninzulage niedrigere Konzentrationen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Der Absolutwert der Konzentration von 7a-OH Campesterol zeigte in der Gruppe DLM 1 eine niedrigere Konzentration im Vergleich zur Kontrollgruppe, die Konzentration der Gruppe DLM 2 zeigte keinen Unterschied im Vergleich zu den anderen beiden Versuchsgruppen. Der Absolutwert der Konzentration von 7-Keto Campesterol zeigte in der Gruppe DLM 2 eine niedrigere Konzentration im Vergleich zur Kontrollgruppe, die Konzentration der Gruppe DLM 1 zeigte keinen Unterschied im Vergleich zu der Kontrollgruppe und der Gruppe DLM 2. Die Absolutwerte der Konzentrationen von 7-Keto Sitosterol und der Summe der Sitosterol-Oxidations-Produkte zeigten keine Unterschiede innerhalb der drei Versuchsgruppen.
Die Relativwerte der Konzentrationen der Oxidationsprodukte von Campesterol, bezogen auf den Campesterolgehalt, zeigten für die Derivate 7a-OH, 7ß-OH, und 7-Keto Campesterol, sowie die Summe der Campesterol-Oxidations-Produkte in den Gruppen mit Methioninzulage niedrigere Konzentrationen im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Konzentrationen der Relativwerte des Sitosterols, bezogen auf den Sitosterolgehalt, waren für die Derivate 7a-OH und 7ß-OH Sitosterol in den Gruppen DLM 1 und DLM 2 niedriger im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Konzentrationen von 7-Keto Sitosterol und der Summe der Sitosterol-Oxidations-Produkte zeigten keine Unterschiede innerhalb der drei Versuchsgruppen.
In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass die Methioninzulagen über den Bedarf für das optimale Wachstum hinaus einen Einfluss auf die GSH-Konzentrationen haben und das antioxidative System positiv beeinflussen. Die Methioninzulagen führten im erhitzten Schenkelmuskel unter futterinduzierter oxidativer Belastung zu einer Reduktion der COPs-Konzentrationen. Dieser Effekt ist im Hinblick auf die ernährungsphysiologische Qualität von Broilerfleisch interessant, da COPs als Bestandteile von Nahrungsmitteln unterwünschte Effekte für die menschliche Gesundheit haben können.
Auch die Konzentrationen der POPs im erhitzten Schenkelmuskel unter futterinduzierter oxidativer Belastung waren mit Methioninzulagen verringert. Aufgrund der niedrigeren Konzentrationen der POPs ist ihre Relevanz aber viel geringer als die der COPs.
 
In broiler nutrition, methionine is an important factor which is usually the first limiting amino acid. Methionine is important in many metabolic processes, essential for protein biosynthesis and also a precursor of the amino acid cysteine, which is involved in the formation of the antioxidant glutathione (GSH). Methionine can directly influence the formation of GSH and plays an important role in the antioxidant system.

The aim of the present study was to investigate the hypothesis that supplemeentation of methionine to the diet, in excess of the recommendations of the National Research Council (1994), improves the antioxidant system of broilers and inhibits the oxidation of lipids. In the first trial, soybean oil was used as source of fat in the diets and the vitamin E supply was above the NRC (1994) recommendations. In the second trial, soybean oil was replaced by linseed oil and there was no vitamin E supplementation of the diet. Linseed oil is rich of polyunsaturated fatty acids (PUFAs), which is susceptible to oxidation, and thus can lead to the occurrence of oxidative stress. Methionine was added in two different concentrations to investigate whether a methionine supply according to NRC (1994) recommendations was sufficient or whether the supplements had a positive effect on the animals' antioxidant system.

In both trials, 72 day-old male Cobb 500 broilers were allotted to three experimental groups (CON, DLM 1, DLM 2). The basal diets were based on corn and soy meal in a three-phase feeding (days 1-10, 11-21, 22-35). In the control group (CON) the methionine concentration was close to the NRC (1994) recommendations. Diets DLM 1 and DLM 2 were supplemented with methionine, so that the NRC (1994) recommendations were exceeded by approx. 15% in the group DLM 1 and by approx. 30% in the group DLM 2.

Samples of blood/plasma, liver and thigh muscle were taken in both trials from 36 animals each at slaughter. On these samples the concentrations of the oxidation products and non-enzymatic antioxidants were measured later.

In both trials, no differences could be found in the concentrations of the antioxidants and the oxidationproduct TBARS in the plasma or blood. In the first trial, the vitamin C concentration of the liver was lower in the group DLM 2 than in the control group and the concentration of TBARS in the liver of the first trial was lower in the group DLM 1 than in the control group. In the liver of the second trial, the vitamin C concentration in the group DLM 2 was lower than in the control group, and in the raw thigh muscle of the second trial, the vitamin C concentration was higher in the group DLM 1 than in the control group. In both trials, the GSH concentration in liver and raw thigh muscle was higher in the groups supplemented with methionine than in the control groups.

Furthermore, the concentrations of cholesterol and phytosterols and their oxidation products were determined in the heated thigh muscle of the second trial. The cholesterol in the group DLM 1 showed significantly lower concentrations than in the control group and the oxidation products 7a-OH-, 7ß-OH- and 7-keto-cholesterol showed significantly lower concentrations for the absolute and for the relative values (expressed per mol cholesterol) in the groups supplemented with methionine than in the control group. The concentration of phytosterols was not influenced by methionine supplementation. The relative concentrations of the oxidation products of campesterol (expressed per mol campesterol), the derivatives 7a-OH-, 7ß-OH- and 7-keto-campesterol, as well as the sum of the campesterol oxidation products showed lower concentrations in the groups supplemented with methionine than in the control group. For the concentrations of the relative values of sitosterol (expressed per mol sitosterol), the derivatives 7a-OH- and 7ß-OH-sitosterol showed lower concentrations in groups DLM 1 and DLM 2 than in the control group. The concentrations of 7-keto-sitosterol and the sum of the sitosterol oxidation products showed no differences between the three groups of broilers.

Overall, the present study shows that the methionine supplements beyond the requirement for optimal growth have an influence on the GSH concentration in tissues and have a positive influence on the antioxidant system. The methionine supplements resulted in a reduction of COPs concentrations in the heated thigh muscle under feed-induced oxidative stress. This effect is of interest with regard to the nutritional quality of broiler meat, because COPs as constituents of food can have undesirable effects on human health.