FLANDERS' FOOD RADAR

Nieuwe genetische merkers voor spiergroei: een studie op karkas- en vleeskwaliteit

Eén van de voornaamste doelstellingen in de varkensindustrie is het verhogen van de opbrengst van mager vlees. Genetica wordt hierbij meer en meer belangrijk, maar dit heeft ook een keerzijde.

Inleiding

Selectie van dieren naar economisch gunstige eigenschappen gebeurde vroeger alleen op basis van uiterlijke kenmerken. Tegenwoordig is selectie meer doelgericht door de toenemende kennis van genetica en moleculaire technieken. Selectie naar bepaalde eigenschappen kan echter ook wijzigingen veroorzaken in andere eigenschappen, indien ze genetisch met elkaar gerelateerd zijn. Zo gaat de selectie naar snelle groei van mager vlees vaak gepaard met een verhoogde kans tot stoornissen in het metabolisme die ook hun impact kunnen hebben op de vleeskwaliteit. Het meest bekende voorbeeld hiervan is de mutatie in RYR1 (ryanodine receptor-1), beter bekend als het halothaan gen of stress gen. De mutatie in dit gen verhoogt het percentage mager vlees en karkas conformatie, maar heeft negatieve gevolgen op vleeskwaliteit. Selectie op basis van de mutatie in dit gen was dus positief voor de karkassamenstelling, maar de keerzijde van de selectie was het ontstaan van PSE vlees (pale, soft and exudative of bleek, zacht en vocht verliezend) met grote economische verliezen als gevolg.

Onderzoek

Karijn Van den Maagdenberg (UGent) bestudeerde in haar doctoraatswerk het effect van twee nieuwe genetische merkers (IGF-II en MC4R) voor spiergroei op karkas- en vleeskwaliteit. Om een scenario zoals bij de mutatie in RYR1 te vermijden, is het immers belangrijk om het effect van een nieuwe genetische merker op spiergroei en vleeskwaliteit te evalueren. Aan de ene kant kan een genetische merkers informatie opleveren over de processen die aan spiergroei gerelateerd zijn. Aan de andere kant kan de bruikbaarheid van een merker bepaald worden door op voorhand de effecten van deze nieuwe merker op vleeskwaliteit te onderzoeken.


Spiergroei is voornamelijk afhankelijk van eiwitaanzet, door een verschil in de balans tussen eiwitsynthese en eiwitafbraak. Op cellulair niveau wordt spiergroei beïnvloed door het aantal, de grootte en het type spiervezels. Het aantal spiercellen ligt vast bij de geboorte en postnatale spiergroei is het gevolg van het vergroten van de spiervezels.

Vleeskwaliteit wordt bepaald door een complexe verzameling van biochemische processen die plaatsgrijpen tijdens de omzetting van spierweefsel naar vlees. Vleeskwaliteit is dus ook afhankelijk van het metabolisme in de spieren. Zo heeft bijvoorbeeld de daling van de pH, door de omzetting van glycogeen (energiereserves in de spier) naar melkzuur na het slachten, een belangrijke invloed op zowel kleur en waterbindend vermogen in het vlees en de malsheid van het vlees wordt mee beïnvloed door de proteolytische enzymactiviteit in het spierweefsel van het geslachte dier.


Figuur: microscopiebeeld spierweefsel


Een mutatie in een gen kan voorkomen in dat deel van een gen dat het eiwit aanmaakt, waardoor het eiwit niet of nog maar gedeeltelijk werkzaam is. De mutatie kan echter ook voorkomen in dat deel van het gen dat bepaald hoeveel eiwit er aangemaakt wordt.

  • De mutatie in het IGF-II (insulin-like growth factor-II) gen is gelokaliseerd in het regulatorische deel van het gen, waardoor meer IGF-II wordt aangemaakt. Het IGF-II is onderdeel van het IGF-systeem en de groeihormoon-as en de regulerende werking van het IGF systeem op spiergroei is algemeen bekend. Een verhoogde hoeveelheid IGF-II is dus verantwoordelijk voor een verhoogde spiergroei, en dus een hoger percentage mager vlees.
  • De mutatie in RYR1 (ryanodine receptor-1) heeft tot gevolg dat de werking van het RYR1 eiwit, een receptor die het calcium metabolisme regelt, niet meer goed werkt, waardoor het calcium metabolisme in de spier verstoord is. Calcium speelt een belangrijke rol in spiergroei en de werking van de spier (het samentrekken van de spier). Een verstoring van de calcium concentraties in de cel is dus verantwoordelijk voor de hogere spiergroei, en dus een hoger percentage mager vlees.
  • De mutatie in MC4R (melanocortin-4 receptor) is eveneens een mutatie die de werking van het eiwit beïnvloed. De receptor komt tot expressie in het deel van de hersenen dat instaat voor de regulatie van de eetlust en is dus verantwoordelijk voor voederinname en energiebalans. Ook in de spieren zelf speelt de receptor een rol in het vetmetabolisme. De mutatie verbetert waarschijnlijk de dagelijkse groei bij het varken door een verhoogde voederopname (verstoorde eetlust) en een verhoogde vetaanzet (verstoring van het vetmetabolisme in de spier).

 

Resultaten

De mutatie in het IGF-II gen (insulin-like growth factor-II) was verantwoordelijk voor een 4.5% stijging van het percentage mager vlees in het karkas door een verminderde rugspekdikte en een stijging van de spieraanzet. Geen merkbaar effect werd gevonden van de mutatie op de eigenschappen van vers vlees of op de geschiktheid voor het produceren van gekookte, gezouten ham. Geen interactie-effecten werden gevonden tussen de IGF-II mutatie en de mutatie in RYR1. Op cellulair niveau had de IGF-II mutatie geen effect op de spiervezelsamenstelling of metabole enzymatische activiteit. De verhoogde IGF-II expressie lijkt vooral postnataal een invloed uit te oefenen, alhoewel een prenataal effect van de mutatie niet kon worden uitgesloten. De verhoogde spiergroei bij dieren met de IGF-II mutatie kon verklaard worden door een toename van de spiervezelgrootte. Het lager proteolytisch potentieel (door een verhoogde activiteit van de inhibitor calpastatine) wijst op een verminderde eiwitafbraak en dus een hogere eiwitaanzet en kan ook voor een deel het hoger percentage mager vlees verklaren.

Een tweede merker die onderzocht werd is de mutatie in MC4R (melanocortin-4 receptor) die beschouwd wordt als een merker voor groei. Deze mutatie verbetert de dagelijkse groei bij het varken en werd eerder al geassocieerd met verschillen in vetgraad, dagelijkse groei en voederopname. De mutatie lijkt echter een veelbelovende merker in de selectie voor het verhogen van de dagelijkse groei in de Belgische varkensindustrie waar voornamelijk gebruik gemaakt wordt van de traag-groeiende Piétrain als vaderbeer. In de literatuur zijn de effecten van deze mutatie niet uniform en nog weinig informatie is beschikbaar over het effect van de mutatie op vleeskwaliteit en daarom werd dit werd bestudeerd in twee populaties. In een eerste populatie, een commerciële vier-wegskruising, werd een positieve invloed op de dagelijkse groei, gepaard gaande met een verhoging van de rugspekdikte gevonden zonder grote effecten op vleeskwaliteit. In een tweede populatie met Piétrain als vaderbeer werd echter het effect op groei, karkas- of vleeskwaliteit niet terug gevonden.

Bron

Doctoraatsthesis Karijn Van den Maagdenburg (2007), Het effect van nieuwe genetische merkers voor de groei van mager vlees op spierontwikkeling en vleeskwaliteit bij varkens – promotor Prof. Stefaan De Smet (Universiteit Gent, vakgroep LANUPRO)

Nuttige links