Dissertation

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

Tanja Hunger

Untersuchungen zum Flavonoidgehalt im Blut von Rindern

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-104859

title (engl.)

Studies on the flavonoid content in the blood of cattle

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2014

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/hungert_ss14.pdf

abstract (deutsch)

Flavonoide sind sekundäre Inhaltsstoffe aller höheren Pflanzen und weisen eine polyphenolische Grundstruktur auf. Sie dienen als Farb- und Abwehrstoffe und werden unter Stressbedingungen in den Pflanzen vermehrt gebildet.

Menschen und Tiere nehmen die Flavonoide mit der Nahrung bzw. dem Futter auf und metabolisieren die Stoffe im Körper. In zahlreichen Untersuchungen konnten den Flavonoiden bei monogastrischen Spezies vielfältige positive Wirkungen nachgewiesen werden. Neben positiven Einflüssen sind beim Rind jedoch auch negative Wirkungen der Flavonoide auf die Reproduktion, das Immunsystem und das zentrale Nervensystem bekannt. Auf Grund der beschriebenen negativen Einflüsse wäre es denkbar, dass Flavonoide am Geschehen von Krankheiten bei Rindern beteiligt sind.

Ziel vorliegender Arbeit war zu überprüfen, ob der Flavonoidgehalt im Blut von Rindern mit unspezifischen chronischen Krankheitsgeschehen in Milchviehbetrieben assoziiert ist. Weiterhin wurde untersucht, ob es Beziehungen zwischen dem Flavonoidgehalt und dem Serumcholesteringehalt sowie dem Reineiweiß/Rohprotein-Quotienten (RE/Rp) der verfütterten Grassilagen gibt.

Dazu wurde eine Methode für die LC‑MS/MS entwickelt, mit der ausgewählte Flavonoide quantitativ bis zu einer Nachweisgrenze von 10 ng/ml (Acacetin, Apigenin + Genistein, Formononetin) bzw. 20 ng/ml (Biochanin A, Diosmetin, Kaempferol, Luteolin, Quercetin) im Rinderblut nachgewiesen werden konnten. Die Grundschritte der Probenaufbereitung und -messung beinhalteten folgende Vorgänge: enzymatische Hydrolyse der glucuronidiert und sulfatiert vorliegenden Flavonoide, Extraktion der freigesetzten Flavonoide nach der Hydrolyse, Zentrifugation, Verdampfen des Lösemittelüberstands im Rotationsverdampfer, Lösen der zurückgebliebenen Analyten mit Methanol und Vermessung an der LC‑MS/MS‑Anlage. Die Variationskoeffizienten in Serie lagen für die verschiedenen Flavonoide zwischen 5,79 % und 8,16 %.

Insgesamt wurden 480 Serumproben von Rindern auf das Vorkommen ausgewählter Flavonoide untersucht. Von diesen Proben stammten 240 von chronisch kranken und 240 von gesunden Tieren verschiedener Kontroll- und Fallbetriebe aus einer Studie der Klinik für Rinder. Fallbetriebe sind Milchviehbetriebe mit einem chronischen, unspezifischen Krankheitsgeschehen, die in Fall 1-Betriebe (Rindern sind nicht gegen Clostridien geimpft) und Fall 2‑Betriebe (Rinder sind gegen Clostridien (excl. Clostridium botulinum) geimpft) aufgeteilt wurden.

Die Flavonoide Acacetin, Apigenin + Genistein, Diosmetin und Luteolin wurden zwischen 170 und 201 Mal in den Messungen nachgewiesen. Es zeigten sich jedoch keine signifikanten Unterschiede in der Häufigkeit der einzelnen Flavonoide. Die Konzentrationen, die mit Hilfe des Addtionsverfahrens ermittelt wurden, lagen zwischen 0,02 ng/ml und 9,38 ng/ml.

 

Aus den Untersuchungen ergaben sich folgende Ergebnisse:

 

  1. Es zeigten sich keine signifikanten Unterschiede im Flavonoidgehalt zwischen den Betriebsarten (Kontroll-, Fall 1- oder Fall 2-Betrieb).
  2. Zwischen kranken und gesunden Rindern gab es keine signifikanten Unterschiede im Flavonoidgehalt.
  3. Es konnte keine signifikante Korrelation der Flavonoidgehalte mit den Cholesterinwerten nachgewiesen werden (außer zwischen Cholesterin und Diosmetin mit einer schwach negativen Korrelation; Korrelationskoeffizient  – 0,1666).
  4. Bei der Verfütterung von Grassilagen mit RE/Rp >/< 50 % konnten keine signifikanten Unterschiede im Flavonoidgehalt aufgezeigt werden.

 

Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit scheinen Flavonoide, die über das Futter aufgenommen werden, nicht mit einem chronischen Krankheitsgeschehen in Milchviehherden in Verbindung zu stehen. Auch für postulierte Zusammenhänge zwischen dem Serumcholesteringehalt oder dem RE/Rp-Quotienten ergaben sich keine Hinweise. Um eine mögliche Beteiligung von Flavonoiden an Krankheitsgeschehen bei Rindern nachzuweisen, sollten in zukünftigen Studien Fütterungsversuche durchgeführt werden. Dabei könnten akut klinisch erkrankte Tiere beprobt werden, von denen neben dem Blut auch Liquor- und Urinproben untersucht werden sollten.

abstract (englisch)

Flavonoids are secondary metabolites of all higher plants and have a polyphenolic basic structure. They serve as color and defensive substances and are increasingly formed under stress conditions in plants.

Humans and animals take in the flavonoids with their diet or the food and metabolize the substances in the body. In numerous studies, many positive effects of the flavonoids have been demonstrated in monogastric species. In addition to positive effects, also negative effects of flavonoids on the reproductive, immune system and central nervous system are known in cattle. Due to the negative effects described above, it is conceivable, that flavonoids might be involved in diseases in cattle.

It was the aim of the present work to examine whether or not the flavonoid content in the blood of cattle is associated with non-specific chronic diseases in dairy farms. Furthermore, it was investigated whether or not there are relationships between the flavonoid content and the serum cholesterol level as well as the quotient of the pure protein content in the crude protein (RE/Rp) of fed grass silage.

Therefore, a method for LC‑MS/MS was developed to quantify the selected flavonoids in bovine blood down to a detection limit of 10 ng/ml (acacetin, apigenin + genistein, formononetin) or 20 ng/ml (biochanin A, diosmetin, kaempferol, luteolin, quercetin). The basic steps of the sample preparation and measurement included the following processes: enzymatic hydrolysis of the glucuronidated and sulfated flavonoids, extracting the free flavonoids after hydrolysis, centrifugation, evaporation of the solvent supernatant in a rotary evaporator, dissolving the remaining analyte with methanol and measurement with LC‑MS/MS. The coefficients of variation in series for the different flavonoids were between 5.79 % and 8.16 %.

A total of 480 serum samples from cattle were examined for the presence of selected flavonoids. Of these samples, 240 were from chronically ill and 240 from healthy animals of various control and case farms from a study of the Clinic for Cattle. Case farms are dairy farms with a chronic, non-specific disease process, divided in case 1-farms (cattle were not vaccinated against Clostridia) and case 2‑farms (cattle were vaccinated against Clostridia (excl. Clostridium botulinum)).

The flavonoids acacetin, apigenin + genistein, diosmetin and luteolin were detected between 170 and 201 times in the measurements. However, there were no significant differences in the frequency of the individual flavonoids. The concentrations which were determined by using the addition method, ranged from 0.02 ng/ml and 9.38 ng/ml.

 

From these findings the following results were obtained:

 

  1. There were no significant differences in flavonoid content between the farm category (control-, case 1- or case 2‑farm).
  2. Between diseased and healthy cattle, there were no significant differences in flavonoid content.
  3. No significant negative correlation between the flavonoid contents and the cholesterol values could be shown (except between cholesterol and diosmetin with a weak negative correlation, correlation coefficient  - 0.1666)
  4. Feeding of grass silage with RE/Rp >/< 50 % did not result in significant differences in the flavonoid content.

Based on the results of this work, flavonoids which are resorbed with the feed, seem not to be associated with non-specific chronic diseases on dairy farms. Furthermore, there was no evidence for postulated connections between the serum cholesterol levels or the RE/Rp quotient. In order to prove the involvement of flavonoids in disease processes in cattle, feeding trials should be carried out in future studies. This would allow sampling acute clinically diseased animals. In addition to blood samples, cerebrospinal fluid and urine samples should be examined.

keywords

Flavonoide, Blut , Rinder, flavonoids, blood, cattle

kb

960