Beeinflussung der Calciumhomöostase des Schafes durch alimentäre Supplementierung mit 25-Hydroxycholecalciferol
Tiermedizin
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aufgrund der einsetzenden Milchproduktion leiden Kühe im geburtsnahen Zeitraum häufig unter enormen Belastungen des Ca-Haushaltes. In einer früheren Studie konnte bereits gezeigt werden, dass die Kombination des Vitamin D-Metaboliten 25-Hydroxycholecalciferol mit einer den Organismus ansäuernden Ration das typische Absinken der Ca-Konzentration im Blut mildern kann. In dem geförderten Projekt sollten nun an dem Modelltier Schaf die Wirkungen des 25-Hydroxycholecalciferol detaillierter untersucht werden. Zunächst wurden Blutproben entnommen und es erfolgte die genaue Erfassung der Aufnahme von Ca mit dem Futter und der Ausscheidung von Ca mit Harn und Kot über mehrere Tage unter folgenden Bedingungen: nicht ansäuernde Ration (pos. DCAD), ansäuernde Ration (neg. DCAD), ansäuernde Ration in Kombination mit 25-Hydroxycholecalciferol (neg. DCAD + HyD). Anschließend wurden die Schafe geschlachtet und Gewebeproben aus Niere, Pansen, Duodenum, Jejunum und Colon entnommen. Die Epithelien aus dem Gastrointestinaltrakt wurden in funktionellen Experimenten auf ihre Fähigkeit zum Ca-Transport hin untersucht. Des Weiteren wurde die Expression von verschiedenen Genen untersucht, die für Ca-transportierende Strukturen, für an der Vermittlung der Vitamin D-Wirkung beteiligte Rezeptoren und für am Metabolismus von Vitamin D beteiligte Enzyme codieren. Wie bereits aus früheren Studien bekannt, führte das Füttern der neg. DCAD zu einem Absinken des Urin-pH und einer vermehrten Ausscheidung von Ca mit dem Harn, resultierte jedoch in der aktuellen Untersuchung gleichzeitig auch in einer verbesserten Aufnahme von Ca aus dem Futter. Interessanterweise war diese Phase allerdings von einer Erniedrigung der Plasmakonzentrationen von körpereigenem 25-Hydroxycholecalciferol und dem biologisch aktivsten Metaboliten, dem 1,25-Dihydroxycholecalciferol, begleitet. Vor allem vor dem Hintergrund neuerer Literatur wirft dieses unerwartete Ergebnis die Frage auf, ob hinter dieser Anpassung eventuell ein im Pansen lokalisierter Mechanismus steht, der sich von den bisher bekannten Konzepten zur Vitamin D-vermittelten, gastrointestinalen Ca-Absorption stark unterscheidet. Die gleichzeitige Gabe von HyD steigerte die Ca-Aufnahme zusätzlich, so dass es bei diesen Tieren nicht nur zu einem Ausgleich der größeren Verluste mit dem Harn, sondern sogar zu einer tendenziellen Erhöhung der Menge des im Körper retinierten, und damit vermutlich in den Knochen eingelagerten Ca kam. Allerdings konnte dies weder mithilfe der Plasmakonzentrationen von bekannten Knochenmarkern noch mittels computertomographischer Untersuchungen statistisch eindeutig bewiesen werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass diese Effekte auf die höhere Plasmakonzentration von 25-Hydroxycholecalciferol und/oder die gleichzeitig gegenüber den nicht mit HyD versorgten Tieren erhöhte Konzentration von 1,25-Dihydroxycholecalciferol zurückzuführen sind, auch wenn im Rahmen der verschiedenen Untersuchungen an den Epithelien des Gastrointestinaltraktes nur mithilfe der sensitivsten Methode, der quantitativen RT-PCR, eine höhere Expression von am Ca-Transport beteiligten, Vitamin D-abhängigen Strukturen im Jejunum nachgewiesen werden konnte. Eindeutig gezeigt werden konnten massive Veränderungen der Expression von Enzymen, die an der Aktivierung und Inaktivierung von Vitamin D-Metaboliten beteiligt sind. Deshalb, und da in einigen ursprünglich nicht vorgesehenen, aber dennoch mit diesem Projekt in Zusammenhang stehenden Versuchen festgestellt wurde, dass auch die Expression eines an der Verteilung und Elimination von Medikamenten beteiligten Transporters durch die Gabe von HyD beeinflusst werden kann, sollten in Zukunft weitere Untersuchungen zu möglichen unerwünschten Wirkungen durch gegenregulatorische Feedback-Mechanismen und zu Wechselwirkungen mit gleichzeitig applizierten Medikamenten durchgeführt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2014): Effects of 25-hydroxycholecalciferol on gastrointestinal calcium absorption in sheep. 21. Tagung der Fachgruppe Physiologie und Biochemie der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft e. V., 13. - 15. Februar 2014 in Zürich (Schweiz)
Klinger, S., Schröder, B., Breves, G., Wilkens, M.R.
- (2014): Effects of 25-Hydroxycholecalciferol on Gastrointestinal Calcium Absorption in Sheep. Joint ISNH/ISRP (International Symposium on Nutrition of Herbivores, International Symposium on Ruminant Physiology) International Conference, 8. -13. September 2014 in Canberra (Australien)
Klinger, S., Schröder, B., Breves, G., Wilkens, M.R.
- (2015): Influence of 25-Hydroxyvitamin D3 and 1,25-Dihydroxyvitamin D3 on Expression of P-glycoprotein and Cytochrome P450 3A in Sheep. 16th Workshop on Vitamin D, 21. - 24. April 2015 in Delft (Niederlande)
Wilkens, M.R., Mate, L. M., Schnepel, N., Klinger, S., Muscher-Banse, A. S., Ballent, M., VIrkel, G., Lifschltz, A. L.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2015.08.019) - Influence of 25-Hydroxyvitamin D3 and 1,25-Dihydroxyvitamin D3 on Expression of P-glycoprotein and Cytochrome P450 3A in Sheep. Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology, Volume 164, November 2016, Pages 271-276
Wilkens, M.R., Maté, L. M., Schnepel, N., Klinger, S., Muscher-Banse, A. S., Ballent, M., Virkel, G., Lifschitz, A. L.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2015.08.019)
