아미노산이 모돈의 번식성적에 미치는 영향

1. 배아와 태아 발달에서 태반의 역할

 배아의 자궁내 착상(약 임신 15일) 직후 태반 형성을 위해 다양한 유전자들이 발현된다. 태반은 새롭게 형성된 혈관들이 빠르게 분포되며 임신 기간동안 두드러진 성장을 이룬다. 태반은 임신 20~60일 사이에 빠르게 성장해서 70일쯤 발달 상태가 최대치에 도달하며 태아 성장 역시 빠르게 진행된다.

 태반 혈관신생(angiogenesis)은 자궁-태반 혈류를 증가시켜 모돈에서 태아로 영양분을 공급해주기 때문에 매우 중요하다. 불충분한 태반의 혈관형성은 태반 기능을 악화시키고 태아에게 공급되는 산소와 영양분을 감소시킨다. 

 따라서 혈관 성장과 태반 기능을 포함한 태반 성장을 조절하는 메카니즘을 이해하면 산자수와 태아 성장을 향상시킬 수 있다. 

2. 임신 기간동안 돼지 태반의 단백질과 전체 아미노산의 양 

 각각의 아미노산들은 태반 성장과 발달을 위해 매우 중요하다. 임신 20 ~ 60일 사이 태반에서 측정되는 아미노산의 양은 아르기닌(Arg)이 가장 높고 루신(Leu) > 글루탐산(Glu) > 알라닌(Ala) > 글리신(Gly) > 프롤린(Pro) 순서로 감소한다(표 1).

 임신 60 ~ 114일 사이는 콜라겐을 합성하기 위해서 프롤린이 가장 높고 글리신 > 글루탐산 > 아르기닌 > 루신 > 알라닌 순서로 감소한다(표 1). 

3. 임신 초기 아미노산의 영향

* 후보돈 45두를 대상으로 임신 14 ~ 25일 사료내 아르기닌 농도가 태반 혈관에 미치는 영향 

 이 실험은 발정 2회 시점에 교배를 실행한 후보돈 45두를 대상으로 임신 초기 동안 사료내 아르기닌 농도가 태반에 분포되는 혈관 숫자와 직경에 미치는 영향을 평가했다. 

 임신 14 ~ 25일간 후보돈 45두는 L-arginine 농도(0.0%, 0.4%, 0.8%)를 다르게 적용하되 사료는 2.0kg/d로 동일하게 급여했다. 

 임신 25일 L-arginine을 추가로 급여한 후보돈들의 태반에 분포되는 혈관 숫자는 18.5%, 혈관 직경은 18.2%까지 증가하는 결과가 나타났다(표 2). 

* 후보돈 62두와 경산돈 113두를 대상으로 임신 1 ~ 30일 사료내 아르기닌 농도가 산자수에 미치는 영향

 이 실험은 임신 1 ~ 30일 사이 후보돈 62두와 경산돈 113두를 대상으로 1.3% L-arginine HCl 또는 2.2% L-alanine 농도를 첨가하고 산자수와 생시체중에 미치는 영향을 평가했다.

 실험 결과 대조군보다 아르기닌을 첨가한 실험군의 복당 총산(p<0.05), 실산(p<0.01), 총산 또는 실산 자돈들의 전체 체중(p<0.05)이 더 높은 성적을 나타냈다(표 3). 

4. 임신 말기 아미노산의 영향 

* 덴브레드 모돈 62두를 대상으로 임신 77 ~ 107일 사료내 라이신 농도가 분만성적에 미치는 영향 

 이 실험은 2~4산 덴브레드 모돈 62두를 대상으로 임신 말기 동안 사료내 아미노산 농도가 모돈의 체형과 번식성적에 미치는 영향을 평가했다. 

 임신 77 ~ 107일간 모돈 31두는 대조군 사료 3.0kg/d(가소화 라이신 6g/kg), 나머지 31두는 높은 아미노산 수준(가소화 라이신 10g/kg)의 사료 3.0kg/d를 급여했다. 임신 108일 분만사로 이동해서 이유시점(28일)까지 동일한 포유돈 사료를 급여했고 포유개시 두수는 13두/복로 동일했다. 

 실험 결과 실험군은 대조군보다 분만시점의 실산(17.1 vs 15.7; p=0.043)과 복단위 체중(25.9 vs 23.1kg; p=0.017) 그리고 이유시점의 복단위 (73.0 vs 67.1kg; p=0.053)와 개체별(5.79 vs 5.40kg; p=0.034) 체중이 높게 나타났다. 또한 다음 산차에서 실험군은 대조군보다 더 높은 총산(p=0.005)과 실산(p=0.039)을 기록했다(표 4). 

 * 모돈 30두를 대상으로 임신 90일 ~ 분만까지 사료내 메티오닌 농도가 분만성적에 미치는 영향 

 메티오닌(Methionine)은 자궁-태반 혈관형성을 통해 영양분의 이동과 태아 단백질 형성에 영향을 미친다. 임신 말기 동안 급여한 메티오닌이 분만성적에 미치는 효과를 평가하기 위해서 실험을 진행했다. 

 실험은 임신 90일 ~ 분만까지 2~3산 모돈 30두를 대상으로 3그룹(10두씩)으로 분류하고 methionine 농도(대조군 0.36%, 0.48%, 0.60%)를 다르게 급여했다. 

 실험 결과 메티오닌 0.48% 그룹은 생시체중, 0.60% 그룹은 자돈 생존율이 상당히 증가했다(p<0.05)(그림 1).

 결론적으로 임신 말기 0.48% 메티오닌 급여는 모돈의 분만 성적을 향상시킬 수 있다.

* 변비모돈 9두를 대상으로 임신 70~84일 사료내 L-글루타민 농도가 변비 감소에 미치는 영향

 사료내 L-글루타민 보충이 장 기능 향상과 장내 미생물 조절에 의한 변비 완화에 효과가 있는지를 평가하기 위해 실험을 진행했다.

 실험은 임신 70~84일 변비모돈 9두(변비 그룹 3두와 1.0% 글루타민 첨가 그룹 6두)를 대상으로 분변 샘플에서 16S rRNA를 분석했다.

 실험결과 1.0% 글루타민 그룹에서 장 친화적 미생물인 의간균류(Bacteroidetes, p=0.007)와 방선균(Actinobacteria, p=0.037)이 상당히 풍부한 반면 악성 세균인 오실로스피라(Oscillospira, p<0.001), 트레포네마(Treponema, p=0.011)는 감소했다(그림 2).

 또한 Oliviero et al. (2010)에 의한 분변 스코어를 적용했을때 변비 상태를 상당히 개선시켰다(표 5). 

5. 참고 문헌

1. Wu G, Bazer FW, Burghardt RC, Johnson GA, Kim SW, Li XL, Satterfield MC, Spencer TE. Impacts of amino acid nutrition on pregnancy outcome in pigs: Mechanisms and implications for swine production. J Anim Sci. 2010 Apr;88(13 Suppl):E195-204.

2. Seoane S, De Palo P, Lorenzo JM, Maggiolino A, González P, Pérez-Ciria L, Latorre MA. Effect of Increasing Dietary Aminoacid Concentration in Late Gestation on Body Condition and Reproductive Performance of Hyperprolific Sows. Animals (Basel). 2020 Jan 8;10(1):99.

3. Bin P, Azad MAK, Liu G, Zhu D, Kim SW, Yin Y. Effects of different levels of methionine on sow health and plasma metabolomics during late gestation. Food & Funtion. 10.1039/C8FO01477A.&nbsp;

4. Zhang Y, Lu T, Han L, Zhao L, Niu Y, Chen H. L-Glutamine Supplementation Alleviates Constipation during Late Gestation of Mini Sows by Modifying the Microbiota Composition in Feces. Biomed Res Int. 2017;2017:4862861.

5. Wu G, Bazer FW, Johnson GA, Herring C, Seo H, Dai Z, Wang J, Wu Z, Wang X. Functional amino acids in the development of the pig placenta. Mol Reprod Dev. 2017 Sep;84(9):870-882.

6. Li X, Bazer FW, Johnson GA, Burghardt RC, Frank JW, Dai Z, Wang J, Wu Z, Shinzato I, Wu G. Dietary supplementation with L-arginine between days 14 and 25 of gestation enhances embryonic development and survival in gilts. Amino Acids. 2014 Feb;46(2):375-84.

7. Li J, Xia H, Yao W, Wang T, Li J, Piao , Thacker P, Wu G, Wang F. Effects of arginine supplementation during early gestation (day 1 to 30) on litter size and plasma metabolites in gilts and sows. J Anim Sci. 2015 Nov;93(11):5291-303.