Типирование тестового стада коров совхоза "Детскосельский" для организации производства А2 молока

Молоко с древности считается основным продуктом питания для детей и важным источником белков и микроэлементов для взрослых. Литр коровьего молока содержит примерно 32 г белка, 80% из них приходится на казеины и 20% на сывороточные белки (Davies and Law, 1980). Бета-казеин стоит на втором месте по распространенности среди всех казеинов молока (Walstra et al. 1984). Существуют два семейства бета-казеинов, известные как А1 и А2 бета-казеины (Formaggioni et al. 1999). А2 казеин является более древним типом, а А1 возник на территории Северной Европы в результате точковой мутации в 67 кодоне гена CSN2, приведшей к замене пролина на гистидин в 67 положении аминокислотной цепи бета-казеина (Ng-Kwai-Hang et al. 2002).

В ходе переработки А1 казеина пищеварительными ферментами выделяется белок бета-казеоморфин-7 (BCM-7). Он обладает свойствами опиоидов, то есть является лигандом для рецепторов нервной системы и может влиять на работу желудочно-кишечного тракта при попадании в кишечник (Brantl et al., 1979). Так было показано, что в присутствии BCM-7 количество и амплитуда кишечных сокращений уменьшается (Mihatsch et al. 2005), усиливается синтез секрета (Claustre et al. 2002), а синтез лимфоцитов в лимфатических узлах, связанных с ЖКТ, оказывается супрессированным (Elitsur et al. 1991). В ходе исследований на грызунах показали, что А1 казеин вызывает сильное увеличение количества миелопероксидазы, являющейся маркером воспаления (Barnett et al. 2014). В конце 1990х годов появились предположения, что потребление А1 казеина повышает риск возникновения диабета 1 типа у детей до 14 лет (Elliott et al., 1999) и ишемической болезни сердца у взрослых (McLachlan 2001). Позже выяснилось, что бета-казеоморфин может быть связан с синдромом внезапной смерти младенцев (Sun et al. 2003).

Аллергию на молочные продукты обычно связывают с непереносимостью лактозы. Чаще всего она проявляется в различных нарушениях работы желудочно-кишечного тракта (Brussow 2013). Но если обратить внимание на эффекты BCM-7 при его попадании в кишечник, то становится возможной гипотеза о том, что воспалительные процессы и сбои в работе ЖКТ могут быть связаны с потреблением А1 казеина молока и появлением BCM-7 в полости кишечника.

В 2014 году группа исследователей из Австралии и Новой Зеландии провела исследование, направленное на выявление различий в состоянии и функционировании ЖКТ у людей, употребляющих в пищу обычное молоко, содержащее смесь А1 и А2 казеинов, по сравнению с людьми, употребляющими молоко, в составе которого есть только А2 казеин. В ходе исследования выяснилось, что люди, в чей рацион входил А1 казеин, чаще испытывали боль и проблемы с пищеварением (Ho et al., 2014). В 2016 году эту работу продолжили, взяв в анализ большее количество критериев работы пищеварительной системы и добавив в выборку людей с диагнозом «непереносимость лактозы». В итоге было показано, что употребление молока с А1 казеином снижает многие показатели эффективности работы пищеварительной системы (Jianqin et al., 2016). Также оказывается сниженным риск развития других опасных заболеваний. Польза употребления А2 молока оказывается наибольшей для детей. Их организм (в первую очередь пищеварительная и нервная системы) еще только развивается, поэтому он больше подвержен действию различных соединений, в том числе BCM-7.

Стоит отметить, что А2 молоко не является продуктом генной инженерии. Это полностью натуральный продукт, получаемый только от специально отобранных коров. Первым шагом в производстве А2 молока является генотипирование коров на наличие аллелей А1 и А2 бета-казеина и отбор тех, которые продуцируют только А2 казеин.

К настоящему времени в Новой Зеландии уже проведены были соответствующие исследования и А2 молоко поступило в продажу в некоторых странах (https://thea2milkcompany.com), тогда как на российских коровах подобная полномасштабная работа по генотипированию с целью последующего отбора коров для производства А2 молока еще не была сделана, а российское производство А2 молока основывается на привезенных из-за рубежа новозеландских коровах.

В нашей лаборатории было проведено предварительное исследование выборки из 40 коров. Мы использовали протокол эксперимента из статьи (Miluchova, M. et al 2014). Метод генотипирования заключается в наработке фрагмента гена бета-казеина с помощью метода полимеразной цепной реакции с мутагенезом и последующем специфическом разрезании только фрагмента А2 аллели (Рис. 1). В результате мы смогли генотипировать всех коров в тестовой выборке, среди них было 10 А2 коров (25% популяции), одна А1 корова (2%) и 29 коров, которые несли обе аллели (73%) (Рис. 2). Реальное соотношение генотипов в данной популяции не совпадает с ожидаемым по распределению Хайди-Вайнберга (15% А1А1 : 47.5% А1А2 : 37.5% А2А2), а общее соотношение аллелей составило 38.7% А1 против 61.3% А2.

Фото - 1
Рисунок 1 – Схема проведенного нами эксперимента по генотипированию. А – детали эксперимета. Фрагмент выравнивания CNS2-A1 и CNS2-A. Красным обозначен нуклеотид, который отличает эти две аллели, использованые нами праймеры для ПЦР и сайт рестрикции DdeI. Б –возможные результаты электрофореза (М - маркер молекулярного веса, А1А1, А1А2, А2А2 – получаемые генотипы). Цифрами обозначены молекулярные веса продуктов.
Фото - 2
Рисунок 2 – Показательный пример результатов электрофореза после эксперимента по генотипированию коров. Цифрами обозначены номера коров в стаде, Dde +/- - наличие или отсутствие обработки рестриктазой DdeI. Хорошо видно, что в случае А1А1 коровы после рестрикции остается один продукт, то есть фрагмент не разрезался, в то время как при генотипе А2А2 образуется два продукта, что позволяет различить эти аллели. Коровы 1,2,5,6,7,8 имеют генотип А1А2.
Фото - 3
Рисунок 3 - Результаты электрофореза после эксперимента по генотипированию коров. Стрелочками обозначены три возможные варианта генотипа коров.

В данный момент на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области нет ферм, производящих А2 молоко для местных магазинов, так как для этого необходим предварительный отбор коров. Реализация проекта в сотрудничестве с предприятиями, производящими молочную продукцию, позволит организовать первое в Санкт-Петербурге производство А2 молока.

Напишите или позвоните нам, чтобы обсудить ваши исследования —
мы подберем оптимальное решение вашей задачи в соответсвии с мировой практикой и доступным бюджетом:

Поиск по сайту