EpiHeat - Hitzestress-induzierte epigenetische Regulierung des hepatischen Metabolismus und der Immunabwehr bei Holstein-Milchkühen

• Antragstellerin: Dr. Franziska Koch
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537788574

Die Folgen des Klimawandels zeigen sich weltweit durch die Zunahme von extremen Wetterereignissen und Hitzewellen in den Sommermonaten. Milchkühe sind auf Grund der offenen und halboffenen Haltungssysteme den direkten Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die Dysbalance aus endogener Wärmeproduktion und gleichzeitiger Wärmeabgabe führt bei Milchkühen zu Hitzestress. Bei hitzegestressten Milchkühen sinken die Futteraufnahme und Milchleistung, während die Atem- und Herzfrequenz zunehmen und eine Immunantwort aktiviert wird, das die Tiergesundheit und Tierwohl gefährden. Als besondere Schaltstelle zwischen metaboler und Immunantwort besitzt die Leber eine duale Rolle in der Regulation der Anpassungsmechanismus zur Bewältigung von Hitzestress. Auf zellulärer Ebene sind schnelle Anpassungen notwendig, um die hepatische Immun- und Stoffwechselreaktionen bei Hitzestress zu steuern. Als übergeordneter regulatorischer Mechanismus wird postuliert, dass epigenetische Modifikationen eine wichtige Rolle bei der Koordinierung des Wechsels zwischen metabolen und immunmodulatorischen Adaptationsmechanismen spielen. Lysin-Acetylierungen von Proteinen könnte die Proteinaktivität, die Proteinstabilität und die Protein-Protein-Interaktion in Abhängigkeit von der Nährstoffverfügbarkeit unter Hitzestress regulieren. Ziel des vorliegenden DFG-Antrags ist es, die Auswirkungen von chronischem Hitzestress auf die epigenetischen Veränderungen der Leber auf die immunologische und metabolische Adaptation in Abhängigkeit vom Stoffwechselstatus in laktierender Holstein Kühen zu untersuchen. Insgesamt 30 Holsteinkühe wurden in drei Gruppen aufgeteilt: Hitzestress (HS; 28°C, Temperatur-Feuchtigkeits-Index (THI) 76, ad libitum), Kontrollgruppe (16°C, THI 60, ad libitum) oder Paarfütterung (PF; 16°C, THI 60, mit restriktiver Fütterung). Die PF-Gruppe war notwendig, um die doppelte Wirkung von Hitzestress mit reduzierter Futteraufnahme zu berücksichtigen und um isoenergetische Verhältnisse zwischen HS- und PF-Tieren zu gewährleisten. Zunächst wird der Einfluss von thermischer Hitze auf epigenetische Modifikationen anhand von Lysin-Acetylierungen des hepatischen Proteom in Bezug auf den Metabolismus und Immunantwort und im Speziellen der Histone untersucht. Darüber hinaus werden morphologische Veränderungen und zelluläre Schäden in der Leber von hitzegestressten Milchkühen charakterisiert. Zweitens wird die hepatische Immunantwort untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der Aktivierung von Kupfferzellen, pro-inflammatorischen Zytokinen und der Produktion von Akute-Phase-Proteinen liegen wird. Neue Erkenntnisse aus der epigenetischen Regulation der hepatischen Funktion werden zum Verständnis der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen beitragen. Aus diesen neuen Ergebnissen lassen sich möglicherweise andere Fütterungsstrategien ermitteln, um die epigenetischen Veränderungen während des heißen Sommers zu beeinflussen und eine Alternative zu den üblichen Praktiken zu bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen