Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Julia Heidekorn-Dettmer

Serumkonzentration von IGF-I und IGFBindungsproteinen

in der frühen Trächtigkeit des

Rindes mit besonderer Berücksichtigung von

IGFBP-4

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109114

title (eng.)

Serumkonzentration von IGF-I und IGF-Bindungsproteinen in der frühen Trächtigkeit des Rindes mit besonderer Berücksichtigung von IGFBP-4

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/heidekorn-dettmerj_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Bisher ist wenig über die Rolle der somatotropen Achse in der frühen Trächtigkeit des Rindes bekannt. Aus in vitro-Studien weiß man von positiven Effekten des Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor-I (IGF-I) auf bovine Embryonen. IGF-Bindungsproteine (IGFBPs) sind für IGF-I vermitteltes Wachstum von Bedeutung, da sie einerseits die Halbwertzeit von IGF verlängern und andererseits auch die IGF-I Wirkung blockieren können. Ein Abbau von IGFBP-4 im maternalen Serum durch spezifische Proteasen wird als wichtiger Faktor für embryonales Wachstum in der humanen Schwangerschaft gesehen. Es gibt Hinweise darauf, dass auch in der Trächtigkeit des Rindes eine Degradierung dieses Bindungsproteins im Serum stattfindet.

Ziel dieser Arbeit war es daher, die Serumkonzentration einzelner Komponenten der somatotropen Achse und ganz speziell von IGFBP-4 bis zum 100. Trächtigkeitstag von pluriparen Holstein-Friesian Kühen unter Feldbedingungen zu bestimmen und zu zeigen, ob auch im Serum tragender Kühe ein Abbau von IGFBP-4 stattfindet.

Für die Untersuchungen wurden künstlich besamten Kühen an Tag 0, 18, 42, 60 und 100 post inseminationem (p.i.) Blutproben entnommen und Trächtigkeitsuntersuchungen an Tag 42, 60 und 100 p.i. vorgenommen. Tiere, die nicht tragend waren oder vor Tag 42 p.i. erneut in den Östrus kamen, wurden nicht weiter beprobt.

Anhand der Blutproben wurden die Konzentrationen von IGF-I, IGFBP-2, IGFBP-3, IGFBP-4 und PAGs bestimmt, sowie das Verhältnis von IGFBP-3 zu IGFBP-2 berechnet. Ausgewertet wurden Proben von 34 tragenden Kühen, 42 nicht tragenden Kühen und 4 Kühen, bei denen nach dem 42 Tag p.i. fetale Mortalität festgestellt wurde.

Außerdem wurde in einem Proteaseassay Serum von je einer tragenden Kuh pro Trächtigkeitstrimester sowie einer nicht tragenden Kuh mittels Western Ligand Blot auf proteolytische Aktivität untersucht.

Die Blutuntersuchungen zeigten einen deutlichen Anstieg der IGF-I-Serumkonzentration bei tragenden Kühen nach dem 18. Trächtigkeitstag. Somit scheint sich der Einfluss von Steroidhormonen wie Progesteron und Östrogen auf die IGF-I-Konzentration zwischen zyklischen und tragenden Kühen zu unterscheiden.

Des Weiteren gab die Studie Hinweise darauf, dass erhöhte IGFBP-4-Konzentrationen im maternalen Blut in Zusammenhang mit fetaler Mortalität stehen. Studientiere mit fetaler Mortalität zeigten über einen Zeitraum von 0 bis 60 Tagen p.i. konstant höhere IGFBP-4-Serumkonzentrationen im Vergleich zu tragenden als auch  nicht tragenden Tieren.

Erstmals konnte durch den Proteaseassay auch der Abbau von IGFBP-4 durch Proteolyse im Serum tragender Kühe nachgewiesen werden. Um die Rolle von IGFBP-4 im Zusammenhang mit fetaler Mortalität sowie die Bedeutung von proteolytischer Spaltung des IGFBP-4 im maternalen Serum tragender Kühe näher zu untersuchen, sollten in zukünftigen Studien eine höhere Tierzahl und gut standardisierte Analysemethoden verwendet werden. 

abstract (englisch)

Little is known about the regulation of the somatotrophic axis in early pregnant dairy cattle. In-vitro-studies already had shown positive effects of Insulin-like growth factor-I (IGF-I) on bovine embryos. IGF-binding proteins (IGFBPs) are necessary for IGF-I-mediated growth. They prolong the half-life of IGF-I and can also inhibit IGF-I actions due to binding of IGF-I to inhibitory IGFBPs. Degradation of IGFBP-4 by specific proteases in maternal serum is considered to be a special factor for embryonic growth in human pregnancies. There is already evidence to suggest that degradation of this binding protein also occurs in serum of pregnant cattle.

Aim of the present study was to determine the serum concentration of certain components of the somatotrophic axis especially IGFBP-4 within 100 days of pregnancy in Holstein-Friesian cows under field conditions, and to examine if IGFBP-4 is degraded in pregnant cattle.

Therefore, pluriparous dairy cows were artificially inseminated (a.i.) and blood samples were taken on day 0, 18, 42, 60 and 100 after a.i.. The cows were checked for pregnancy on day 42, 60 and 100 after a.i. by ultrasonographic examination of the uterus. In not pregnant cows blood samples from day 0 and 18 after a.i. were taken and further evaluated.

Serum concentration of IGF-I, IGFBP-2, IGFBP-3, IGFBP-4 and pregnancy associated glycoproteins (PAG) were measured and the IGFBP-3/IGFBP-2-ratio was calculated.

In 34 cycles from pregnant cows, 42 from not pregnant cows and 4 from cows with fetal mortality the latter parameter were analyzed.

Furthermore an assay was performed to detect a specific proteolytic activity in serum of pregnant cattle from each pregnancy trimester. Therefore the IGFBPs were measured by use of Western Ligand Blot.

A significant increase of IGF-I-serum concentration in cows after day 18 of pregnancy was detected. There was no decrease in IGF-I under influence of progesterone in early pregnancy as earlier studies show in cyclic cattle.

Moreover this study gives evidence that increased maternal IGFBP-4 is linked to fetal mortality. Cows undergoing fetal mortality showed increased IGFBP-4-concentrations from day 0 to day 60 after a.i. compared to either pregnant or not pregnant cows.

For the first time proteolytic degradation of IGFBP-4 in serum of pregnant cattle could be demonstrated in this study.

To examine the role of IGFBP-4 during fetal mortality and the role of proteolytic degradation of IGFBP-4 in serum of pregnant cows, in future more cows should be used in studies and IGFBP-4 should be measured with a good standardized analysis method.

keywords

IGF-binding proteins, cattle, pregnancy, IGF-I, Rind, Trächtigkeit

kb

1.117