Oral deoxynivalenol exposure of pigs modulates the pathophysiological impact of a subsequent LPS-stimulus
Final Report Abstract
Schimmelpilze der Gattung Fusarium befallen Getreide bereits vor der Ernte auf dem Feld und führen nicht nur zu Ertragseinbußen, sondern synthetisieren Mykotoxine. Das Trichothecen Deoxynivalenol (DON) ist aufgrund des Vorkommens in toxikologisch relevanten Konzentrationen von besonderer Bedeutung. Da das Schwein besonders empfindlich gegenüber DON ist, wurden umfangreiche in vivo und ex vivo Studien durchgeführt. Die Reaktion auf DON wurde auch im Kontext der systemischen Applikation von Lipopolysaccharid (LPS) analysiert. Die Versuche wurden mit wachsenden Schweinen (Lebendmasse zu Versuchsbeginn: 25.8 ± 3.7 kg) durchgeführt, beginnend mit einem 4-wöchigen Fütterungsversuch gefolgt von einer 1-stündigen Challenge (LPS-Injektion) mit nachfolgend sequenzieller Entnahme von portal-venösem und jugularem Blut. Interessanterweise ist die durch LPS induzierte klinische Symptomatik am deutlichsten nach der posthepatischen Applikation von LPS (i.v., V. jugularis) bei Tieren, die DON gefüttert waren. Dabei induzierte LPS eine Stauungsleber, histologisch wurden Nekrosen und Leukozyteninfiltrate beobachtet. Nach zentraler LPS-Infusion bei DON-gefütterten Tieren wurden die stärksten Veränderungen der funktionellen Leberwerte (Anstieg von Alkalische Phosphatase und Bilirubin, Reduktion des Gesamt-Proteins) gefunden. Überraschenderweise war die Funktion der Lebermitochondrien, die umfangreich untersucht wurde, weder durch DON noch durch die LPS-Applikation beeinträchtigt. Bei der Untersuchung der Genexpression wurde eine Induktion der Immunantworten und eine Reduktion des Stoffwechsels nach LPS-Applikation beobachtet; vergleichbare Ergebnisse ergaben sich bei der biochemischen Untersuchung der Synthese von Proteinen der Leber und des Darmes. Bei diesen Resultaten spielte der Applikationsort des LPS keine Rolle. Im Rahmen der Studie wurde auch Einfluss der der DON-Fütterung ohne LPS-induzierte systemische Inflammation auf den Stoffwechsel untersucht, es kam zu einer postprandialen Reduktion der Glukose-Konzentration im Portalvenenblut, jedoch nicht im systemischen Blut. Im portalen Blut DON-gefütterter Tiere war darüber hinaus der LPS-Gehalt höher - unabhängig vom Infusionsort des LPS. Beide Beobachtungen weisen darauf hin, dass die DON-Gabe grundsätzliche physiologische Funktionen des Darmtraktes deutlich beeinflusst. Die Proben zur Analyse des Einflusses von DON-Fütterung und LPS-Applikation auf die Zell-Zell-Kontakte (Tight junctions) im Darmepithel befinden sich noch in der Auswertung. LPS beeinflusst die Metabolisierung der verwandten Toxine deutlich, es reduziert die Absorption und die Verstoffwechslung von DON; im Vergleich dazu wurde Zearalenon (ZEN), das gleichzeitig im DON-kontaminierten Getreide vorkam, umfangreicher absorbiert, wohingegen die Metabolisierung ebenfalls reduziert war. Erwartungsgemäß war der Trockensubstanzfluss nach Futteraufnahme durch die LPS-Gabe vermindert. Insgesamt zeigen die Ergebnisse des Projektes, dass neben den für die Tierernährung wichtigen Fütterungsversuchen mit DON besonders weitere zellbiologische Analysen der initialen zellulären Interaktionsstellen von DON mit den einzelnen Schritten der zellulären Regulation von der Transkription/Translation über die posttranslationale Modifikation bis zur Exozytose erforderlich sind, um die in der Studie beobachteten Ergebnisse zu erklären.
Publications
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