Supplementation of branched-chain amino acids to a reduced-protein diet improves growth performance in piglets: involvement of increased feed intake and direct muscle growth-promoting effect

Abstract

The aim of this study was to investigate whether supplementing branched-chain amino acids (AA) (BCAA) along with a reduced-protein diet increases piglet growth, and whether elevated feed intake and muscle growth-promoting effect contribute to this improvement. In Expt 1, twenty-eight weanling piglets were randomly fed one of the following four diets: a positive control (PC) diet, a reduced-protein negative control (NC) diet, an NC diet supplemented with BCAA to the same levels as in the PC diet (test 1 (T1)) and an NC diet supplemented with a 2-fold dose of BCAA in T1 diet (test 2 (T2)) for 28 d. In Expt 2, twenty-one weanling piglets were randomly assigned to NC, T1 and pair-fed T1 (P) groups. NC and T1 diets were the same as in Expt 1, whereas piglets in the P group were individually pair-fed with the NC group. In Expt 1, the NC group had reduced piglet growth and feed intake compared with the PC group, which were restored in T1 and T2 groups, but no differences were detected between T1 and T2 groups. In Expt 2, T1 and P groups showed increases in growth and mass of some muscles compared with the NC group. Increased feed intake after BCAA supplementation was associated with increased mRNA expressions of agoutirelated peptide and co-express neuropeptide Y (NPY) and phosphorylation of mammalian target of rapamycin (mTOR) and ribosomal protein S6 kinase 1 (S6K1), as well as decreased mRNA expressions of melanocortin-4 receptor and cocaine-and amphetamine-regulated transcript and phosphorylation of eukaryotic initiation factor 2α in the hypothalamus. No differences were observed among PC, T1 and T2 groups except for higher NPY mRNA expression in the T2 group than in the PC group (Expt 1). Phosphorylation of mTOR and S6K1 in muscle was enhanced after BCAA supplementation, which was independent of change in feed intake (Expt 2). In conclusion, supplementing BCAA to reduced-protein diets increases feed intake and muscle mass, and contributes to better growth performance in piglets.

Leucine‐induced promotion of post‐absorptive EAA utilization and hepatic gluconeogenesis contributes to protein synthesis in skeletal muscle of dairy calves

“…The response appeared mediated by enhanced activation of the mTOR signalling pathway, as indicated by enhanced phosphorylation of 4E-BP1 and S6K1, resulting in increased efficiency of mRNA translation and competitively using EAAs for protein synthesis (Anthony et al, 2004;Averous, Gabillard, Seiliez, & Dardevet, 2012;Averous et al, 2016;Guo et al, 2018). Hong and Layman (1984) found that leucine supplementation increased skeletal muscle weight, and others also found that BCAAs increased the LD muscle weight in piglets (Zheng et al, 2016(Zheng et al, , 2017 and promoted skeletal muscle protein synthesis (Zheng et al, 2017). The present study also found that leucine supplementation promoted the development of LD muscle.…”

Evaluation of biological effectiveness of amino acid mixture as potential stimulator of synthetic processes in skeletal muscles

“…Так, многочислен-ные модельные эксперименты свидетельст-вуют о значительном анаболическом эффек-те по отношению к мышцам дополнитель-ного приема как отдельных аминокислот, так и их смесей [3][4][5]. При этом отмечено, что наибольшим эффектом в направлении стимуляции мышечного анаболизма облада-ют аминокислоты с разветвленным углево-дородным радикалом [6,7]. Среди амино-кислот этой группы максимальная анаболи-ческая активность обнаруживается у лейци-на [8].…”

“…Примечание: цифрами над столбцами указаны номера групп, с которыми имелись статистически значимые (р<0,05) различия лирующее действие на метаболизм угле-водов в печени, предупреждая повышен-ное их накопление, которое отмечалось на избыточной углеводной диете у животных 2-й группы. Наблюдаемый широкий спектр воздействия исследуемых амино-кислот на обмен основных веществ в мышцах и печени связан, по-видимому, с тем, что в организме млекопитающих в условиях недостаточности белка данные аминокислоты могут играть роль систем-ного регулятора (кофактора) как на фер-ментном, так и генетическом уровне, что согласуется с результатами ряда предше-ствующих работ [6][7][8][9].…”

Evaluation of biological effectiveness of amino acid mixture as potential stimulator of synthetic processes in skeletal muscles

“…Так, многочисленные модельные эксперименты свидетельствуют о значительном анаболическом эффекте по отношению к мышцам дополнительного приема как отдельных аминокислот, так и их смесей [3][4][5]. При этом отмечено, что наибольшим эффектом в направлении стимуляции мышечного анаболизма обладают аминокислоты с разветвленным углеводородным радикалом [6,7]. Среди аминокислот этой группы максимальная анаболическая активность обнаруживается у лейцина [8].…”

“…На этом фоне у мышей данной группы отмечалась тенденция к снижению уровня общего белка в мышцах.. лирующее действие на метаболизм углеводов в печени, предупреждая повышенное их накопление, которое отмечалось на избыточной углеводной диете у животных 2-й группы. Наблюдаемый широкий спектр воздействия исследуемых аминокислот на обмен основных веществ в мышцах и печени связан, по-видимому, с тем, что в организме млекопитающих в условиях недостаточности белка данные аминокислоты могут играть роль системного регулятора (кофактора) как на ферментном, так и генетическом уровне, что согласуется с результатами ряда предшествующих работ [6][7][8][9].…”