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Previous issue date: 2018-03-09 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho consiste de quatro manuscritos desenvolvidos usando os mesmos animais. O objetivo do primeiro estudo foi avaliar o efeito de castração sobre as características de carcaça e qualidade da carne de Nelore abatidos em diferentes pesos corporais (PC). Trinta e seis bezerros Nelore (Bos taurus indicus) com média inicial de 256,1 ± 3,05 kg de PC e 8,2 ± 0,07 meses de idade foram utilizados, sendo que a metade foi aleatoriamente selecionada para a castração cirúrgica uma semana antes do desmame. Os bezerros desmamados foram confinados recebendo uma mesma dieta, e seis bezerros de cada condição sexual foram distribuídos aleatoriamente para serem abatidos quando a média do PC atingisse 280, 380 e 480 kg. Portanto, este estudo foi realizado seguindo delineamento inteiramente casualizado com tratamentos arranchados em esquema fatorial com 2 condições sexuais (castrado vs. inteiro) e 3 pesos de abate (280, 380, e 480 kg). As características de qualidade da carne foram avaliadas aos 1, 7 e 14 dias postmortem. O efeito de interação foi encontrado (P <0,01) para a gordura intramuscular e para a gordura renal, pélvica e cardíaca. A carcaça de boi inteiro foi mais pesada (P <0,05) do que de castrados. A carcaça do boi inteiro teve maior (P <0,05) espessura de cobertura. Castração reduziu a força de cisalhamento e aumentou o índice de fragmentação miofibrilar aos 14 dias postmortem. As carcaças do abate aos 480 kg apresentaram um resfriamento mais lento, um sarcômero mais longo e uma menor força de cisalhamento quando avaliada a 1 dia postmortem. A redução na força de cisalhamento de 1 para 14 dias post-mortem foi reduzida (P <0,05) à medida que se aumentou o peso corporal ao abate. Conclui-se que, excetuando a gordura da carcaça, a castração e o peso corporal na colheita afetam as características de carcaça e carne independentemente. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a sensibilidade à glicose de bovinos Nelore castrados e inteiros ao longo do desenvolvimento corporal. Além disso, foram avaliadas a expressão gênica de biomarcadores relacionados ao metabolismo da glicose, crescimento muscular e tal, enquanto o pesodeposição de lipídios. Para tanto, os mesmos animais do primeiro estudo foram utilizados, e este estudo foi realizado seguindo delineamento inteiramente casualizado com tratamentos arranchados em esquema fatorial com 2 condições sexuais (castrado vs. inteiro) e 3 pesos de abate (280, 380, e 480 kg). Dois testes de tolerância à glicose (TTG) foram realizados aos 380 e 480 kg de PC. Longissimus dorsi (LD) foi amostrado logo após a sangria para a expressão gênica. A composição da carcaça e o desempenho animal foram avaliados. Animais não castrados tiveram maior PC final (P = 0,02) e tendência para aumentar a eficiência alimentar (P = 0,08) em relação aos castrados. Os bovinos inteiros tiveram maior rendimento de carne magra (P = 0,02) e proteína (P = 0,01) do que os castrados. Efeito de interação foi encontrado para o ganho de gordura de carcaça (P = 0,01), e os castrados ganharam mais gordura de carcaça do que os inteiros apenas de 380 a 480 kg de PC. A taxa fracional de acumulação de proteína da carcaça (FAR) diminuiu à medida que os bovinos aumentaram o PC (P <0,01). Nem o nível basal da glicose nem a área sob a curva (AUC) pós-infusão foram afetados pela castração ou PC dos bovinos (P > 0,05). A expressão de genes relacionados ao metabolismo da glicose no LD não foi afetada pela castração ou PC dos bovinos (P> 0,05). Foi observada uma tendência de aumento na expressão de LD de acetil-CoA carboxilase alfa (ACACA) pela castração (P = 0,086). Efeitos de interação (P <0,05) foram encontrados para a expressão do receptor de IGF-1 (IGF1R) e da proteína F-box 32 (FBXO32) no LD, e para ambos os genes, os novilhos apresentaram a maior abundância de mRNA aos 380 kg de PC, enquanto os inteiros tiveram a maior abundância aos 480 kg de PC. A expressão de serpin A3-6 no LD tendeu (P = 0,08) a reduzir com aumento do PC de 280 para 480 kg. Em conclusão, apesar do aumento na gordura da carcaça pela castração e aumento do PC, a sensibilidade corporal de bovinos Nelore à glicose não muda. Para o terceiro estudo, as amostras de LD coletadas no momento do abate foram utilizadas para comparar o proteoma e o fosfoproteoma de bovinos Nelore castrados ou não durante os diferentes estádios de crescimento. A proteína muscular extraída foi separada em 2D-PAGE e corada sequencialmente com Pro-Q Diamond e Coomassie coloidal. Posteriormente, realizou-se uma análise comparativa do perfil protéico, e os spots diferencialmente abundantes foram excisados para identificação de proteínas por MALDI-TOF/TOF. A castração afetou (P <0,05) a abundância de 6 fosfoproteínas e 10 spots de proteína total, enquanto o peso corporal afetou (P <0,05) abundância de 34 fosfoproteínas e 29 spots de proteína total. A castração diminuiu (P <0,05) a abundância de duas enzimas glicolíticas da fase de produção de energia, sugerindo que o aumentou na via da glicólise promove síntese de glicerol-3P para dar suporte a uma maior deposição de gordura em novilhos. Em relação ao estágio de crescimento, além das proteínas estruturais da cadeia leve reguladora de miosina 2 (MYLPF) e da actina alfa 1 (ACTA1), a maioria das proteínas identificadas estão relacionada ao metabolismo energético, incluindo o metabolismo do glicogênio, glicólise, fosforilação oxidativa, metabolismo da creatina-fosfato, e metabolismo citosólico de NADH. Esses resultados sugerem que a diminuição da taxa de crescimento muscular reduz a glicólise e a geração de ATP no músculo. No quarto estudo utilizou-se apenas os doze bovinos Nelore abatidos aos 480 kg de PC. O objetivo deste estudo foi avaliar as diferenças no proteoma e fosfoproteoma entre bovinos Nelore castrados e inteiros durante a conversão do músculo em carne, bem como após 14 dias de maturação. Foram utilizados 12 bezerros machos Nelore (247 kg e 8 meses) e seis bezerros foram selecionados aleatoriamente para a castração cirúrgica uma semana antes do desmame. Os bezerros desmamados foram alimentados com a mesma dieta e foram abatidos após 230 dias de confinamento. O músculo Longissimus foi amostrado logo após a sangria (0d pós- morte), na desossa (1d pós-morte) e após a maturação (14d pós-morte) para análise de proteoma. As características de carcaça foram avaliadas na desossa e a força de cisalhamento da carne foi medida ao 1, 7 e 14 dias postmortem. O extrato de proteína muscular foi separado por 2D-PAGE e corado sequencialmente para fosfoproteína (Pro- Q Diamond) e para proteína total (Coomassie coloidal). Os spots diferencialmente abundantes entre a condição sexual ou entre os tempo pós-morte foram excisados para identificação de proteínas por MALDI-TOF/TOF. A castração aumentou (P <0,05) a abundância de enzimas glicolíticas, enquanto que a proteína da fosforilação oxidativa ATP5B foi reduzida (P <0,05). Além disso, a abundância de troposina T isoforma rápida (TNNT3) foi aumentada pela castração (P <0,05), enquanto a isoforma lenta (TNNT1) tendeu a diminuir (P <0,10). A creatina quinase tipo-M foi marcadamente fragmentada no postmortem. A abundância de PGM1 fosforilada aumentou durante as primeiras 24 horas pós-morte e foi altamente correlacionada com o pH da carcaça. A abundância de uma proteína de choque termico 71 kDa (HSC70) aumentou marcadamente após a maturação. Além disso, a abundância das proteínas miofibrilares fosforiladas ACTA1 e MYLPF foram positivamente correlacionadas com o encurtamento do sarcômero. Em conclusão, nossos dados demonstraram que a abundância e a fosforilação das enzimas glicolíticas afetam a qualidade da carne durante a conversão do músculo em carne. No geral, a castração aumentou acentuadamente a gordura da carcaça e a gordura intramuscular, enquanto que a sensibilidade corporal à glicose e a conversão do músculo na carne parecem ser semelhantes entre bovinos castrados e não castrados. / The current work consists of four manuscripts developed using the same animals.The objective of the first study aimed to evaluate the castration effect on carcass and meat traits of Nellore cattle harvested at different body weights (BW). Thirty-six Nellore (Bos taurus indicus) calves averaging 256.1 ± 3.05 kg of BW and 8.2 ± 0.07 months old were used, within then half was randomly selected for surgical castration one-week prior weaning. Weaned calves were fed with the same diet, and then six calves from each sex condition were randomly assigned to be harvested when the average BW of both sex conditions reaches 280, 380, and 480 kg. Therefore, this study was carried out as a complete randomized design following a 2 (sex condition) by 3 (weight at harvest) factorial arrangement of treatments. Beef traits were evaluated at 1, 7, and 14 d postmortem. Interaction effect was found (P < 0.01) for intramuscular fat and for kidney, pelvic and heart fat. Bull carcass was heavier (P < 0.05) than steer. Steer carcass had greater (P < 0.05) backfat thickness. Castration reduced shear force and increased myofibrillar fragmentation index at 14 d postmortem. Carcasses from cattle harvested at 480 kg had slower chilling, longer sarcomere, and lower shear force at 1 d postmortem. Shear force change from 1 d to 14 d postmortem reduced (P < 0.05) as harvest body weight increased. In conclusion, despite of carcass fatness, castration and body weight at harvest affect carcass and meat traits independently. The second study aimed to evaluate the glucose sensitivity of bulls and steers throughout body development. In addition, it was evaluated gene expression of biomarkers related to glucose metabolism, muscle growth and lipid deposition. Therefore, the same animals from the first study were used, and this study was carried out as a complete randomized design following a 2 (sex condition) by 3 (weight at harvest) factorial arrangement of treatments. Two glucose tolerance tests (GTT) were performed at 380 and 480 kg. Longissimus dorsi (LD) was sampled just after stunning for gene expression. Carcass composition and animal performance were evaluated. Bulls had greater final BW (P = 0.02) and tended to increase G:F ratio (P = 0.08) compared with steers. Bulls had greater carcass yield of lean (P = 0.02) and protein (P = 0.01) than steers. An interaction effect was found for carcass fat gain (P = 0.01), and steers gained more carcass fat than bulls only from 380 to 480 kg of BW. Carcass protein fractional accretion rate (FAR) decreased as cattle BW increased (P < 0.01). Neither glucose basal level nor area under the curve (AUC) post-infusion were affected by castration or cattle BW (P > 0.05). Expression of genes related to glucose metabolism in the LD were not affected by castration or cattle BW (P > 0.05). Castration tended (P = 0.086) to upregulate LD expression of Acetyl-CoA carboxylase alpha (ACACA). Interaction effects (P < 0.05) were found for LD expression of IGF-1 receptor (IGF1R) and F-box protein 32 (FBXO32), and for both genes steers had the greatest mRNA abundance at 380 kg while bulls had the greatest abundance at 480 kg of BW. The LD expression of serpin A3-6 tended (P = 0.08) to be downregulated as cattle BW increased from 280 to 480 kg. In conclusion, despite of the carcass fatness enhancement by castration and increasing BW, Nellore cattle whole-body sensitivity to glucose does not change. For the third study, the LD sampled at the harvest were used to compare the proteome and phosphoproteome of Nellore bulls and steers during different growth stages. Extracted muscle protein was separated in a 2D-PAGE and stained sequentially with Pro- Q Diamond and Colloidal Coomassie. Afterward, a comparative analysis of protein profile was performed, and differentially abundant protein spots were excised for protein identification by MALDI-TOF/TOF. Castration affected (P < 0.05) abundance of 6 phosphoproteins and 10 protein spots, while body weight affected (P < 0.05) abundance of 34 phosphoproteins and 29 protein spots. Castration decreased (P < 0.05) the abundance of two glycolytic enzymes of the energy-yielding phase, suggesting that glycolysis pathway enhanced glycerol-3P supply for a greater fat deposition on steers. Regarding the growth stage, despite the structural proteins myosin regulatory light chain 2 (MYLPF), and actin alpha 1 (ACTA1), most of identified proteins were related to energy metabolism, including glycogen metabolism, glycolysis, oxidative phosphorylation, creatine- phosphate metabolism, and cytosolic NADH metabolism. These results suggest that decreasing muscle growth rate decreases muscle glycolysis and ATP generation. The fourth study used only the twelve Nellore cattle harvested at 480 kg of BW. The aim of this study was to evaluate the differential proteome and phosphoproteome between bulls and steers during conversion of muscle to meat, as well as after 14 d of aging. Twelve male Nellore calves were used (247 kg, and 8 months old) and six calves were randomly selected for surgical castration one week before weaning. Post-weaning calves were fed the same diet and were harvested after 230 d on feeding. Longissimus muscle was sampled just after stunning (0d postmortem), at deboning (1d postmortem) and after aging (14d postmortem) for proteome analysis. The carcass traits were evaluated at deboning and meat shear force was measured at 1, 7, and 14 d postmortem. Muscle protein extract was separated by 2D-PAGE and stained sequentially for phosphoprotein (Pro-Q Diamond) and for total protein (Colloidal Coomassie). Differentially abundant protein spots between sex condition or across postmortem time were excised for protein identification by MALDI- TOF/TOF. Castration upregulated (P < 0.05) the abundance of glycolytic enzymes, while the oxidative phosphorylation protein ATP5B was downregulated (P < 0.05). In addition, abundance of troponin T fast isoform (TNNT3) was upregulated by castration (P < 0.05), while the slow isoform (TNNT1) tended to decrease (P < 0.10) abundance. The creatine kinase M-type was markedly fragmented postmortem. Abundance of phosphorylated PGM1 increased during the first 24 h postmortem and was highly correlated with carcass pH. The abundance of one spot of heat shock cognate 71 kDa protein (HSC70) markedly increased after aging. Further, abundance of the phosphorylated myofibrillar proteins ACTA1 and MYLPF were positively correlated with sarcomere shortening. In conclusion, our finds demonstrated that abundance and phosphorylation of glycolytic enzymes affect meat quality during conversion of muscle to meat. Overall, castration markedly increased carcass fatness and intramuscular fat, whereas whole body glucose sensitivity and conversion of muscle to meat seems to be similar between bulls and steers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/21004 |
| Date | 09 March 2018 |
| Creators | Silva, Luiz Henrique Pereira |
| Contributors | Duarte, Marcio de Souza, Chizzotti, Mario Luiz |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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