A fitát hidrolízise egyéb fiziológiai hatásokkal is jár az állatoknál, mely túlmutat a foszfor hasznosulásán. Ezek a járulékos előnyök magukba foglalják az aminosavak, a mikroelemek, a kalcium és az energia veszteségeinek csökkentését. A fitáz használata ezért teljesítményjavulást is biztosít, mely több mint egyszerűen a tápanyagok felszabadításával kapcsolatos elvárások. Ezeknek az előnyöknek a pontos oka jelenleg még nem teljesen ismert. A DSM által irányított kísérlet segítségével bepillantást nyerhetünk a fitáz „extra-foszfor” hatásába, különösen a myo-inozitol szerepébe.
Mi a fitát?
A fitát a legtöbb növény fő foszforraktára és egyben takarmányozási szempontból antinutritív anyag. A fehérje, valamint számos kation oldhatóságát elektrosztatikus mechanizmusokon keresztül csökkenti, rontva ezzel az emésztést és növelve az endogén tápanyagok veszteségét. Ezek a negatív hatások jelentősek lehetnek, bár a pontos nagyságuk sok faktortól függ, beleértve a fitát koncentrációt, a fehérjeforrást és a kation-anion mérleget.
Az jól ismert, hogy a fitáz javítja a foszfor emészthetőségét és csökkenti a fitát antinutritív hatását, viszont számos tanulmányban kimutatták, hogy hatásai az élőállatok teljesítményére túlmutatnak azon, amit önmagukban logikusan ettől a két tényezőtől várhatnánk. Ez különösen igaz az úgynevezett fitáz „szuperdózis” esetében.
A fitáz hatásának mérése
A fitázt hagyományosan a takarmányozási költségek csökkentésére használják a szervetlen foszfor-források kiváltásával. Alkalomadtán használják még energiadús alapanyagok részleges kiváltására, mint például állati vagy növényi zsír helyett, csakúgy, mint a mész, szintetikus aminosavak és só csökkentésére egyes takarmányokban. Ezeknek a helyettesítéseknek a hatékonysága egy tápanyag felszabadítási mátrixhoz kapcsolódik, mely az egyes termékek meghatározott adagban használt koncentrációja esetén érvényes. Az igénybevett érték a helyettesített tápanyagok és alapanyagok árától is függ – egy mérés után könnyedén számolható.
Mint minden enzim, a fitáz dózisának hatása is egy log-lineáris válaszgörbét ír le. A standard dózis megduplázása a hatékonyságnak csak 30%-os növekedését eredményezi, míg az újraduplázása már csak 18%-os javulással jár. Ez a log-lineáris görbe nehézzé teszi a nem konvencionális magas dózisú használat létjogosultságának igazolását. Elméletben a ráfordítás megtérülési arányának minden egyes hozzáadott aktivitás egységgel csökkennie kellene.
Bár a fitáz haszna túlmutat az egyes tápanyagok felszabadításának az előnyein, a legtöbb elmélet eddig nem vette számításba a fitázkiegészítés teljes hatását. A kutatók figyelme ezért a foszforfelszabadítás és az antinutritív hatás csökkentése felől a myo-inozitol szerepe felé kezd elmozdulni.
A Myo-Inozitol szerepének felfedezése A myo-inozitol egy gyűrűs cukorvázú alkohol (hasonló a glükózhoz), mely a fitát molekulának is alapja. A myo-inozitol szerepe az élelmezésben még nem tisztázott és aktív területe a kutatásoknak, különösen a humán táplálkozástudományban. A myo-inozitol esetében hasonló tulajdonságokat és metabolikus funkciókat találtak, mint az inzulinnál, ahhoz hasonlóan stimulálja a GLUT4 (elsődleges inzulinérzékeny glükózszállító az emlősöknél) áthelyeződését a plazmamembránhoz. Ez azt sugallja, hogy részben a myo-inozitol szabályozhatja a glükózszállítást, a glükoneogenezist és a fehérjebeépülést az emlősöknél.
Baromfinál a myo-inozitol hatása különbözik az emlősöknél tapasztalttól, mint ahogy általánosságban elmondható a madaraknál a GLUT4 hiánya. Viszont a jelenlegi kutatások szembemennek ezzel a következtetéssel, mivel sok madárfaj, beleértve a baromfifajokat is, inzulinérzékeny. Az orálisan adagolt myo-inozitol javította a broilercsirkék teljesítményét. A myo-inozitol további szerepének tisztázására a DSM két tanulmányt végzett a RONOZYME® HiPhos GT-vel (kereskedelmi forgalomban elérhető fitáz) a plazma myo-inozitol koncentrációk vizsgálatára.
A fitáz hatása a plazma myo-inozitolra
Mindkét kísérletben 3–4 hetes Ross broiler csirkéket neveltek. A negatív kontroll kukorica-szója alapú takarmányon, elégtelen felvehető foszfor- és kalciumszint melletti tartás volt (NC). Egy másik csoport elégséges foszfor- és kalciumszintű takarmányt kapott (PC). Mindkét csoport kapott 1000–3000 FYT/kg RONOZYME® HiPhos enzim kiegészítést.
A standard teljesítmény értékek mérése mellett (pl. csont karakterisztika és ásványi anyag beépülés) a plazma myo-inozitol koncentrációját is vizsgálták tömegspektrometriával, UPLC-TQD rendszer használatával.
Általánosságban elmondható, hogy a fitáz hatásának megfelelően a csontkeménység és ásványi anyag beépülés az elvárt mértékű. A fitáz javította a tömeggyarapodást (P<0,01), a takarmányértékesítést, a sípcsont hamutartalmát, valamint a foszfor, nátrium és kalcium beépülését. Ezeken felül a fitázkiegészítés emelte a plazma myo-inozitol koncentrációját (P<0,001) kb. 50 mg/l-ről majdnem 70 mg/l-re (1.ábra). Ez visszatükröződött a megnövekedett tömeggyarapodásban is (2. ábra).
A fitáz broilerek teljesítményére, a foszfor és kalcium felszívódásra és a csontok hamutartalmára kifejtett hatását az utolsó két évtizedben vizsgálják és dokumentálják alaposabban. Ennek a tanulmánynak az eredménye bizonyítja korábbi kutatások eredményeit is, melyek szerint a fitázkiegészítés javítja a foszfor és kalcium beépülést, a csontok tulajdonságait, szerkezetét, valamint szuboptimális foszfor- és kalciumszintű takarmányt fogyasztó állatok teljesítményét is.
Mindazonáltal a kontrollcsoport eredménye felfedte, hogy a fitázkiegészítés hatására ott is nagyobb tömeggyarapodás érhető el, ahol a takarmány elégséges foszfort és kalciumot tartalmaz, melyért az extra-foszfor hatás a felelős. Fitáz kiegészítésnél mindkét esetben (negatív, pozitív kontroll) nő az aminosavak emészthetősége. Ez kapcsolatban lehet a lecsökkent endogén aminósav forgalommal vagy az „extra-foszfor” hatás a myo-inozitol mechanizmuson keresztül jelentkezik.
Új felfedezések a fitáz hatékonyságával kapcsolatban
A fitáz plazma myo-inozitol tartalmára kifejtett hatása mindkét tanulmány esetében világosan megmutatkozott. Pontosabban a koncentráció 47 mg/l-ről 65 mg/lre emelkedett (38%, P<0,001) az első kísérletben, míg a másodikban 49 mg/l-ről 63 mg/l-re (29%, P<0,001, 1.ábra). Érdekes módon az első esetben a plazma myoinozitol tartalma 43%-kal emelkedett a takarmány elérhető foszfor és kalcium tartalmának elhagyásával (a pozitív és negatív csoport összehasonlításából számolva). Ez összefüggésben lehet a megnövekedett fitátfoszfor emészthetőséggel a negatív kontroll csoport esetében szemben a pozitív csoporttal, mivel az alacsony foszfor koncentráció gyakran eredményez megnövekedett szintű foszfor emészthetőséget.
Korábbi tanulmányok megmutatták, hogy az alacsony kalcium koncentráció segít a fitát-foszfor emésztésében nyálkahártya foszfatázok útján a vékonybélben. A DSM tanulmányok megerősítették, hogy az étrendi kalcium és a felvehető foszfor hatása fontos a myo-inozitol szempontjából. Az eredmények rávilágítottak arra is, hogy az alapvetően magas kalcium koncentráció csökkentheti a myo-inozitol koncentrációt.
A jelenlegi DSM adatokból látszik, hogy az alapszintű plazma myo-inozitol koncentráció broilernél körülbelül 30 mg/l, sertésnél körülbelül 5–10 mg/l. Az adatok figyelmeztetnek arra, hogy ezek az értékek kisebbek a takarmányok magas kalcium szintjeinek esetén. Magas kalciumtartalmú takarmányoknál a gyengébb teljesítmény és a rosszabb tápanyag-felszívódás a csökkent fitát oldhatóságnak és az alacsonyabb plazma myo-inozitol koncentrációnak köszönhető. A fitáz eredményezte myo-inozitolszint növekedés a fő felfedezése a DSM új tanulmányainak, melyek megmagyarázzák, hogy a fitáz hatása miért mutat túl az elvárt tápanyag felszabadítási értékek hatásain.
A myo-inozitol inzulin-utánzó hatása
Ahogy korábban említettük, a myo-inozitol utánozza az inzulin szerepét. Ugyanaz a hatása a GLUT4-re, amikor a vér glükóztartalma emelkedik, kontrollálja a szállított glükóz mennyiségét. A baromfi esetében a teljesítményjavulás megértését nehezíti, hogy a baromfinál, mint minden madárfajnál, nincs GLUT4, ami elméletileg azt jelenti, hogy az utánzó hatás a sertésre és egyéb emlősökre korlátozódik. A csirkék mégis inzulin érzékenyek és feltehetően vannak más alternatív glükózszállítók a madaraknál, melyek érintettek ebben a folyamatban. Mivel a fitáz emeli a csirkék plazma myo-inozitol koncentrációját, lehetséges, hogy ez egy inzulin-szerű hatást eredményez. Ez a mechanizmus megmagyarázza, hogy fitáz adagolás hatására – különösen magasabb dózisnál – miért javul a tömeggyarapodás és a takarmányértékesítés, mely túlmutat a tápanyagok jobb emészthetőségén.
Izgalmas lehetőségek a fitázzal
A DSM kutatások bepillantást engedtek a mikrobiális fitáz hatékonyságába, mely jobb kalcium és foszfor emészthetőséget, valamint magasabb szintű teljesítményt eredményez, különösen elégtelen kalcium- és felvehető foszforszintű takarmányozás esetében. Az új adatok szerint a fitáz extra-foszfor hatása az aminosavak és ásványi anyagok emészthetőségének javulásán túl kiterjed a plazma myo-inozitol koncentrációjának nagymértékű emelkedésére is.
Habár további kutatások szükségesek a myo-inozitol fontosságának és inzulinutánzó szerepének felmérésére csirkék esetében, egyértelmű tudományos bizonyítékokat állapítottak meg, melyek igazolják a myo-inozitol tömeggyarapodást javító szerepét. Míg a fitázt eredendően egy hatékony foszforbeépülést segítő és a fitát antinutritív hatásait csökkentő eszközként könyvelték el, azóta a harmadik mechanizmus fontossága is felmerült, mely a fitáz hatékonyságnövelő hatásai között központi szerepet kaphat a takarmányozásban.
