Research Plans.

תמליל

1 כבד שומני חי דביר המחלקה לחקר בקר וצאן, וולקני כנס הבקר והצאן 2019

2 הכבד בית החרושת המטבולי של חולייתנים כ 500 תפקידים מטבולים שונים סינתזה של חלבונים, סוכרים ושומנים סינתזה של מלחי מרה החשובים לספיגה של ויטמינים שומניים נטרול רעלים ייצור חלבוני מערכת החיסון המולדת ועוד..

3 לכבד תפקיד מפתח במשק האנרגיה עיבוד אנרגיה מהמזון ופיזורה בצורות שונות למערכות גוף Brain Liver Intestine Muscle Storage Adipose

4 פחמימות ושומנים: צורות האנרגיה העיקריות בגוף במעלי גירה הפחמימות מעידות על מצב האנרגטי טריגליצריד )שומן( גליצרול חומצת שומן גלוקוז לא מסיס אגירת אנרגיה מסיס אבן בניין אנרגיה מסיס למחצה אנרגיה, ממברנות, סיגנלים מסיס במים אנרגיה

5 חוסר איזון אנרגטי ממושך גורר תחלואה מטבולית הוצאות אנרגיה אנרגיה מהמזון מאזן שלילי מאזן חיובי

6 הפרעות מטבוליות הנובעות ממאזן אנרגיה שלילי במעלי גירה היפוגליקמיה פירוק מוגבר של רקמות שומן Ketoacidosis השמנת הכבד רעלת הריון פתולוגיות מטבוליות באדם

7 בחסר אנרגטי או במצבי חולי שונים פירוק רקמות שומן מהווה מקור עיקרי לשומן הנצבר בעודף בכבד ממסת הכבד הומיאוסטאזיס קצב יצירה << קצב יצירה = קצב סילוק קצב סילוק 3% ל 4%

8 כבד שומני - שרמות השומן בו עולות על 5.5% Normal Liver Lipotoxicity Fatty Liver (steatosis) Steatohepatitis LD Hepatomegaly Pigmentation

9 השלכות כבד שומני ותחלואה מטבולית בחקלאות בצאן, רעלת הריון היא הקטלן המטבולי העיקרי בממשק האינטנסיבי 1. נפוץ בעיקר בגזעים ולדניים כגון )אסף, אפק אסף, רומנוב( 2. התפרצות ברמת עדר יכול להגיע ל 5%-20%. 3. תמותה בבעלי חיים לא מטופלים עד 80% 4. באדם 1. הגורם העיקרי למחלות כבד כרוניות באדם 2. גורם לשחמת ומעלה סיכוי לסרטן הכבד 3. תפוצה אפידמית - כ 25% מהאוכלוסייה הבוגרת בעולם 3. לא ברור מה גורם לכבד להתחיל לצבור שומן? 4. אין טיפול תרופתי מאושר FDA

10 האם כבד שומני יכול להתפתח במעלי גירה כתוצאה מעודף אנרגטי?

11 תצפיות הקדמיות שלנו הדגימו היפרגליקמיה בטלאים כתוצאה מהזנת הפיטום Glucose [mg/dl] 100 רמות גלוקוז במנה מרוכזת או גסה (Kalyesubula et al, 2019) 12/24/2017 1/3/2018 1/10/2018 1/18/2018 1/24/2018 Normal ~52 mg/dl השערת מחקר היפרגליקמיה ממושכת תעודד עלייה ברמות השומן בכבד

12 ניסיון לבחינת השפעת רמות שומן בכבד עודף אנרגיה במנה על טלאים זכרים לבשר בני 3 חודשים n=15 הזנה מרוכזת אנרגיה (6.3 Mcal/d) n=16 הזנה גסה אנרגיה (3.5 Mcal/d) 4 חודשים ביוכימיה גלוקוז אינסולין קטונים NEFA ציטוקינים לאחר שחיטה אנליזות כבד: אנטומיה ביוכימיה היסטופתולוגיה

13 טלאים בהזנה עתירת אנרגיה שורים [mg/dl] Glucose בהיפרגליקמיה High Calorie Low Calorie 90 Fasting NC diet initiated 60 Time [Days] רמות הגלוקוז בצום זהות סטטיסטית Repeated measures analysis effect of: treatment (P < ), time (P < ), treatment-time interaction (P < ) and individual animal (P < ). אין סימפטומים של סוכרת

14 הזנה עתירת אנרגיה הגבירה קצבי עלייה במשקל 80 משקל טלאים במשך הפיטום High Calorie Low Calorie Time [days] treatment (P< ), time (P< ), treatment by time interaction (P< )

15 ההזנה המרוכזת אנרגיה גרמה להשמנה (t-test) P-Value גס מרוכז BCS BMI (W/BL 2 ) GI (W/BL 1.5 )

16 There is NO POSITIVE without NEGATIVE The Dairy Lama

17 Insulin [uiu/ml] HOMA IR טלאים בהזנה עתירת האנרגיה פיתחו תנגודת לאינסולין High Calorie Fasting Low Calorie HC lambs became more insulin resistant T-test P< threshold Time [Days] Effect of treatment (P< ), time (P< ), animal (P< ). Fasting insulin concentrations were higher in the HC group (P<0.0002) HC LC QUICKI insulin sensitivity T-test P< HC LC

18 NEFA [µeq/l] ההזנה עתירת האנרגיה השרתה תנגודת לאינסולין גם ברקמות השומן מדד לפירוק שומן תנגודת לאינסולין ברקמת השומן * *** (Fasted) Time [Days of treatment] Adipo-IR (mmol/lxpmol/l) HC High Calorie T-test P< *** Normal LCCalorie. P< 0.01, ** P< 0.002, ***P<

19 Hepatomegaly טלאים בהזנה עתירה פיתחו כבד מוגדל Hepatic Index [%Liver wt/body wt] P < High Calorie Low Calorie

20 % Liver Fat טלאים שגדלו על הזנה עתירת האנרגיה פתחו כבד Steatosis שומני P < % threshold 5 4 H&E LC % fat * H&E LC % fat מזון Calorie גס Low מנה Calorie מרוכזת High PAS HC % Fat H&E HC % Fat (Kalyesubula et al, Submitted)

21 (a) Low Calorie diet High Calorie diet 4.1% Fat 8.2% Fat דוגמאות מייצגות של כבדים מהזנה עתירת אנרגיה, דלה ומרעלת הריון (b) Pregnancy Toxemia 11.2% Fat Healthy Liver pregnant Ewe (4%) (c)

22 % Glycogen באופן די מפתיע רמות הגליקוגן בכבד לא היו שונות סטטיסטית עדות לתנגודת לאינסולין בכבד P < HC LC

23 אוקי, אז יש מודל להשמנת הכבד, מה הלאה? המודל מאפשר חקר גורמי ומנגנוני השמנת הכבד ברמה פיזיולוגית ומולקולרית. יכול לשמש כתשתית למחקר פרה-קליני לבחינת טיפולים פוטנציאליים ל STEATOSIS בחיה גדולה מאפשר חקר השפעות ארוכות טווח. למשל, האם השמנת כבד טליות בהזנת פיטום חושפת אותן לרעלת בהריון?

24 ניסוי ארוך טווח לבחינת ההיפותזה שטיפול X שומן בכבד רמות יפחית 36 2-months old weaned lambs מנה גסה (LC; 3.7 Mcal/d) n=12 מנה עתירה (HC;6.2 Mcal/d) n=12 Treated HC (THC;6.3 Mcal/d) n=12 Monitor 4 months Blood chemistry Glucose Insulin Ketone bodies FFA Post mortem Anatomy Biochemistry Histopathology Molecular Proteomics

25 Hepatic Fat % הטיפול מנע התפתחות כבד שומני b (Kalyesubula et al, in preparation) a P < Low Calorie High Calorie Treated High Calorie b 5.5% threshold (Dvir et al, Provisional Patent)

26 Relative gene expression Treatment restored low expression of Perilipin a * b a PLIN 2 AMPK חסר אנרגטי AMP/ATP Perilipin 2 LC HC THC Lipid Droplet Perilipins promotes LD biogenesis, protect against lipase activity, associated with lower insulin resistance Perilipin 2 downregulation reduces lipid droplet formation (Greenberg et al., JCI, 2011).

27 הטיפול העלה את רמות הגליקוגן בכבד, עדות לעדות שיפור ברגישות לאינסולין Glycogen [mg)/gm liver] High Glycogen, low ph (P< 0.002) השלכות אפשריות: 1. איכות הבשר )במידה שההשפעה דומה בשריר( A A LC HC THC Low Glycogen, High ph 2. התאמה לעקות B סביבתיות )היפותרמיה, היפוגליקמיה( 3. ביצועי שריר

28 מסקנות פיתחנו מודל חדש ל LIVER STEATOSOSIS מטבוליות בחיה גדולה והפרעות תשתית אטרקטיבית למחקר בסיסי ופרה קליני לשיפור היצרנות במעלי גירה ולרפואת האדם הטיפול הוריד רמות שומן בכבד וביטוי של Perilipin 2 הטיפול העלה רמות בכבד גליקוגן לטיפול פוטנציאל רפואי במעלי גירה ובאדם

29 לכבד יש את הערך התזונתי הגבוה ביותר מכל שאר האברים מקור מצוין ל: A ויטמין,B12 B2, סלניום, נחושת מקור טוב ל ברזל, חלבון, ויטמין B5,B6 אבץ, זרחן, חומצה פולית Thank EWE