Giới thiệu

Các loại axit amin tổng hợp vốn đã được sử dụng trên thị trường bao gồm methionine, lysine, threonine, tryptophan và valine. Gần đây, arginine (Arg), một loại axit amin được sản xuất từ quá trình lên men sinh học cũng đã dần phổ biến hơn. Đối với gà, L-Arg là một axit amin thiết yếu bởi chúng không có hai enzyme tách biệt trong chu trình u-rê của thận, và không có hầu hết các enzyme cần cho chu trình u-rê ở gan (Leeson và Summers, 2001). Đối với động vật có vú, chúng có chu trình u-rê hoàn thiện, do vậy, L-Arg không phải là axit amin thiết yếu ở lợn. Tuy nhiên, những báo cáo gần đây cũng cho thấy Arg nội sinh được tổng hợp từ chu trình u-rê là không đủ để đáp ứng nhu cầu Arg cho lợn (Wu et al.,2007). Vì vậy, Arg được cho là thiết yếu cho lợn con.

Trên thực tế, guanidinoacetate (GAA) là tiền thân của creatine, được tổng hợp qua hai bước với 2 enzyme và 3 axit amin: arginine, glycine, và methionine. Trong bước đầu tiên, enzyme arginine:glycine amidinotransferase (AGAT) chuyển nhóm amidino (–C(=NH)NH2) từ arginine  thành nhóm amino (CO-NH) của glycine để sản xuất GAA và ornithine: 

 Trong khi đó, ở bước thứ hai, guanidinoacetate methyltransferase (GAMT) kết nối S-adenosylmethionine (SAM) đến nhóm methylate của GAA, để tạo ra creatine và S-adenosylhomocysteine (SAH)

Trong thực tiễn L-Arg và GAA được sử dụng để đáp ứng nhu cầu Arg của vật nuôi. Do đó, hiểu được những khác biệt nhau giữa hai sản phẩm này là rất quan trọng để sử dụng một cách hiệu quả.

Sự chuyển hoá của L-Arg và GAA

L-Arg không chỉ tham gia cấu thành các protein (như các mô cơ…) mà còn thực hiện một số chức năng trao đổi chất quan trọng khác. Hơn nữa, L-Arg còn là chất nền cho sự sinh tổng hợp các phân tử khác như oxit nitric, GAA, glutamate, ornithine và proline.

Oxit nitric là một chất điều chỉnh quan trọng trong quá trình giãn thành mạch, góp phần gia tăng lượng máu đến các cơ quan. Oxit nitric cũng đồng thời giúp giảm sự tổng hợp chất béo và đẩy mạnh sự oxi hoá chất béo (Jobgen và cộng sự. 2006). L- Arg cũng cải thiện sản lượng thân thịt  đặc biệt là phần thịt ức ở gà thịt nhờ sự hình thành của glutamate và proline (Khajali và Wideman, 2010). Glutamate, proline và hydroxyproline cũng cần thiết cho sự tổng hợp mô liên kết (Khajali và Wideman, 2010). Tương tự, ornithine và polyamines cũng  được tổng hợp từ sự chuyển hóa của L- Arg bao gồm ornithine, sau đó tham gia tổng hợp RNA và DNA cho sự phát triển bình thường của tế bào (Chen và cộng sự. 2011).  

GAA là một chất chuyển hoá nội sinh từ Arg, sau đó tham gia sự tổng hợp của creatine để cung cấp năng lượng cho quá trình tạo cơ  (Khajali và Wideman, 2010; Chen và cộng sự. 2011) (Hình 1). Nồng độ GAA cao trong tế bào có phản hồi tiêu cực về AGAT,  do đó, tổng hợp nội sinh của GAA sẽ không xảy ra khi bổ sung đủ GAA thông qua chế độ ăn uống (Takeda và cộng sự. 1992).

Hình 1. Chức năng của L-Arg với những quá trình chuyển hoá khác nhau (Modified from Fouad et al., 2012)

Những nghiên cứu so sánh hiệu suất

Nghiên cứu 1:

Bệnh báng bụng, rối loạn chuyển hóa tim mạch là một thách lớn trong điều kiện stress lạnh. Đã có một giả thuyết cho rằng cung cấp thêm Arg có thể giảm tỉ lệ mắc bệnh báng bụng ở gà. (Saki và cs., 2013). Emami và cộng sự. (2016) đã kiểm tra hiểu quả của L-Arg (0.86-1.72 g/kg thức ăn chăn nuôi) và GAA (0.6-1.2 g/kg thức ăn chăn nuôi) trong điều kiện stress nhiệt.

Tỷ lệ Arg tiêu hóa/ Lys tiêu hóa là 107:100 trong khẩu phần ăn cơ bản. Nhiệt độ của một chuồng nuôi được điều chỉnh dựa với những điều kiện tối ưu, trong khi đó nhiệt độ của chuồng nuôi còn lại được giảm dần tới 17 °C từ ngày 14 trở đi cho đến khi kết th thí nghiệm để gây bệnh báng bụng.

Trong điều kiện stress lạnh, nhóm gà nuôi khẩu phần ăn có bổ sung 0.17% L-Arg (p<0.05)cho thấy trọng lượng (BW) tăng, đồng thời giảm hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) so với nhóm gà nuôi khẩu phần cơ bản cũng như nhóm khẩu phần ăn bổ sung GAA (Hình 2). Do vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, arginine có thể giúp cải thiện hiệu suất gà thịt trong điều kiện stress lạnh.

Hình 2. So sánh khẩu phần ăn bổ sung L-Arg và GAA của gà nuôi trong điều kiện stress lạnh

Nghiên cứu 2:

Tác giả Dilger et al. (2013) cho thấy nhóm gà nuôi bằng khẩu phần ăn thiếu L-Arg có bổ sung L-Arg có tăng trọng cao hơn (BWG) so với nhóm gà nuôi khẩu phần ăn và bổ sung GAA hoặc Creatine (). Thêm vào đó, việc bổ sung GAA và creatine thêm vào khẩu phần đã có Arg cũng ko đem lại cải thiện tốt hơn so với khẩu phần chỉ có Arg.Từ thí nghiệm chúng ta có thể thấy được bổ sung GAA và Creatine không phát huy hiệu quả tối đa trong khẩu phần ăn thiếu L-Arg so với việc bổ sung L-Arg.

Hình 3: So sánh giữa các khẩu phần ăn bổ sung giữa L-Arg, GAA và creatine vào khẩu phần ăn thiếu L-Arg trên gà thịt (8-17 ngày)

Những đánh giá về  hiệu quả thay thế Arg của GAA

Hiệu quả thay thế Arg của GAA  vẫn chưa được báo cáo, chứng minh đầy đủ. Tuy nhiên, kết quả của các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra những đánh giá về L-Arg có trong protein tới sự tổng hợp GAA. Với sự hiện diện của khẩu phần bổ sung GAA, chúng tôi giả sử L-Arg không được sử dụng cho sự tổng hợp GAA nội sinh, điều này có thể cho chúng ta ý tưởng về việc sử dụng GAA liệu có thay thế được  Arg hay không.

Vì L-Arg là một axit amin thiếu yếu đối với gia cầm, và thiết yếu có điều kiện với lợn, nên cần có chế độ dinh dưỡng yêu cầu cụ thể với L- Arg từ nguyên liệu thô. Sự tổng hợp nội sinh của GAA cần có sự đóng góp của glycine, methionine và arginine. Trong trường hợp này, phân tử glycine được sử dụng trong qua trình khi methionine chỉ có nhóm methyl và arginine chỉ có nhóm amidino được kết hợp và tham gia vào quá trình tổng hợp GAA (Brosnan và cộng sự.  2009). Trong trường hợp này, cả methionine và arginine đều có thể tái tổng hợp trong chu trình của nó.

Brosnan et al., (2009) đã tính toán sự đóng góp của 3 axit amin (glycine, methionine và arginine) trong quá trình tổng hợp creatine ở lợn con. Khoảng 35% methionine và 20% arginine từ khẩu phần ăn tham gia vào sự tổng hợp creatine. Trong khi đó, Wu et al. (2004) đã tính toán và cho thấy khoảng 17% Arg trong sữa được sử dụng để tổng hợp creatine ở lợn con. Do vậy, khi sử dụng GAA, vật nuôi sẽ cần thêm 35% methionine, và có thể tiết kiệm 20% arginine trong khẩu phần ăn.

Thêm vào đó, Luiking et. al., (2012) kết luận rằng sự tổng hợp của creatine sử dụng 20-30% nhóm amidino của Arginine, dù được cung cấp trong khẩu phần ăn hay được tổng hợp trong cơ thể. Những nghiên cứu trên chỉ ra rằng, khi GAA được cung cấp đầy đủ trong khẩu phần ăn của vật nuôi thì có thể thay thế  20-30% Arg được lắng đọng trong cơ thể dưới dạng  protein.

Tác giả: Dr. Daulat Khan

 Trung tâm kỹ thuật, CJ Europe GmbH,

Biên dịch: TS Nguyễn Nguyễn Đình Hải

Phụ trách Kỹ thuật và Marketing CJ BIO Việt Nam

Tài liệu tham khảo:

Brosnan, John T.,  P. Enoka, P. Wijekoon, Lori Warford-Woolgar, Nathalie L. Trottier, Margaret E. Brosnan, Janet A. Brunton, Robert Bertolo,  F.P. 2009. Creatine Synthesis Is a Major Metabolic Process in   Neonatal Piglets and Has Important Implications for Amino Acid Metabolism and Methyl Balance. J. Nut. 139: 1292–1297

Chen, J., M. Wang, Y. Kong, H. Ma and Zou, S. 2011. Comparison of the novel compounds creatine and pyruvateon lipid and protein metabolism in broiler chickens. Animal, 5: 1082-1089

Dilger, R. N., K. Bryant-Angeloni, R. L. Payne, A. Lemme, Parsons, C.M. 2013. Dietary guanidino acetic acid is an efficacious replacement for arginine for young chicks. Poult. Sci. 92: 171–177

Emami N., Golian, A., Rhoads, D. D. and Danesh Mesgaran, M. 2017. Interactive effects of temperature and dietary supplementation of arginine or guanidinoacetic acid on nutritional and physiological responses in male broiler chickens, Br. Poult. Sci., 58: 87-94

Fouad, A.M., W. Chen, D. Ruan, S. Wang, W.G. Xia and Zheng, C. T. 2016. Impact of heat stress on meat, egg quality, immunity and fertility in poultry and nutritional factors that overcome these effects: A review. Int. J. Poult. Sci., 15: 81-95

Jobgen, W. S., S. K. Fried, W. J. Fu, C. J. Meininger and Wu, G. 2006. Regulatory role for the arginine-nitric             oxide pathway in metabolism of energy substrates. J. Nutr. Biochem., 17: 571-588

Khajali, F. and Wideman, R. F. 2010. Dietary arginine: Metabolic, environmental, immunological and             physiological interrelationships. World’s Poult. Sci. J., 66: 751-766

Leeson, S., and J. D. Summers. 2001. Scott’s Nutrition of the Chicken. Publ. Univ. Books, Guelph, Ontario Canada

Luiking, Yvette C., A.M. Gabriella Ten Have, R. Wolfe, and Nicolaas E. P. Deutz. 2012. Arginine de novo and             nitric oxide production in disease states. Am. J. Phy.-Endo. Meta. 303: 1177-1189

Saki, A., Haghighat, M. and Khajali, F. 2013. Supplemental arginine administered in ovo or in the feed reduces the susceptibility of broilers to pulmonary hypertension syndrome. Br. Poult. Sci. 54: 575– 580

Takeda, I. Kiyatake, H. Koide, K. Y. Jung, H. Endou. 1992. Biosynthesis of guanidinoacetic acid in isolated renal tubules. Eur J Clin Chem Clin Biochem. 30 : 325–331

Wu G., Knabe D. A., Kim S. W. 2004. Arginine nutrition in neonatal pigs. J. Nutr. 134:S2783–90.

Wu, G., Bazer, F. W., Davis, T. A., Jaeger, L. A., Johnson, G.A., Kim, S. W., Knabe, D.A., Meininger, C.,      Spencer, T. E.  and Yin, Y. 2007. “Review article important roles for the arginine family of amino acids in swine nutrition and production.” Live. Sci. 112: 8–22