Effekte einer neonatalen Glutamin-Supplementierung auf die Wechselwirkung zwischen Darmepithel, Mitochondrien und Mikrobiota und ihre Bedeutung für die Entwicklung von Ferkeln mit niedrigem Geburtsgewicht

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Cornelia C. Metges; Professor Dr. Jürgen Zentek
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396713213

Durch Zucht auf große Würfe sind 10-20% der Ferkel eines Wurfs durch niedriges Geburtsgewicht (NGG) und/oder intrauterine Wachstumsretardierung (IUWR) gekennzeichnet. Die damit assoziierte Gesamtmortalität von bis zu 35% bei Saugferkeln ist ethisch inakzeptabel und enorm ineffizient. Ferkel mit NGG und/oder IUWR zeigen ein geringeres postnatales Wachstum, reduzierte Darmmasse und verzögerte Darmreifung, eine beeinträchtigte intestinale Barriere-Funktion und veränderten mucosalen Immunstatus. Es wurde gezeigt, dass eine erhöhte intestinale Permeabilität mit einer verschlechterten mitochondrialen Funktion assoziiert ist. Die Aufnahmemenge und Qualität von Kolostrum und Milch spielen eine herausragende Rolle für die Stimulation und Regulation von Körper- und Darmwachstum und Entwicklung sowie die funktionelle Reifung des intestinalen Mikrobioms beim Saugferkel. Wahrscheinlich können Metabolite der Mikrobiota den mitochondrialen Energiestoffwechsel im Darm beeinflussen. Ferkel mit NGG und IUWR haben im Vergleich zu ihren normalgewichtigen Wurfgeschwistern geringere Energiereserven und verzögerten Zugang zu Kolostrum, weshalb eine Optimierung von Gesundheit und Entwicklung durch maßgeschneiderte ergänzende Nährlösungen für solche Tiere in Betracht gezogen werden. Ein solcher darm-freundlicher Nährstoff ist Glutamin (GLN), dessen Supplementierung beim Absetzferkel positive Effekte auf das Wachstum, die oxidative Stressabwehr sowie Darmerkrankungen haben kann. Es wird deshalb vermutet, dass insbesondere neonatale NGG-Ferkel von einer zusätzlichen Glutaminzufuhr über die Versorgung mit der Milch hinaus profitieren können, was sich positiv auf die intestinale Entwicklung auswirkt, die mit einer Modulation der Mitochondrienfunktion assoziiert ist. Die Interaktion zwischen GLN-Supplementierung, intestinaler Mikrobiota und ihren Metaboliten sowie Mitochondrien mit Bedeutung für die Darmfunktion im Saugferkel ist derzeit unzureichend verstanden. Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es deshalb zu untersuchen, ob eine neonatale GLN-Supplementierung positive Effekte auf den Darm hat und ob es eine akute und/oder persistierende (bis nach dem Absetzen) Wechselwirkung zwischen Darmepithel, Mitochondrien und dem Mikrobiom gibt. Dazu werden ausgewählte Parameter des Darmepithels (Mitochondrien, Proliferation, lokale Abwehrmechanismen, Aminosäuren- und Glutathionstoffwechsel) und die Zusammensetzung und metabolische Aktivität der Mikrobiota auf molekularer und funktioneller Ebene untersucht. In einer integrativen Gesamtauswertung werden wir Variationsursachen und Zusammenhänge zwischen intestinalem mitochondrialen Transkriptom und der Mikrobiota, mitochondrialen und intestinalen Merkmalskomplexen sowie zwischen Mikrobiota und dem intestinalen Merkmalskomplex unter dem Einfluss einer GLN-Supplementierung identifizieren. Schließlich werden wir prüfen, inwieweit diese Zusammenhänge Bedeutung für Gesundheit und Entwicklung von Saugferkeln mit NGG oder IUWR haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen