Dissertation

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

 

Julia Richter

 

Untersuchungen zum Einfluss der Laktation auf die gastrointestinale Calcium- und Phosphat-Absorption bei Schaf und Ziege

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-103411

title (engl.)

Studies on the influence of lactation on gastrointestinal calcium and phosphate absorption in sheep and goats

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/richterj_ss13.pdf

abstract (deutsch)

Bilanzversuche am Schaf und am Rind konnten zeigen, dass bei Wiederkäuern offenbar ebenso wie beim monogastrischen Tier eine Adaptation an den durch die Laktation erhöhten Calcium-Bedarf, neben einer gesteigerten Resorption von Calcium aus dem Knochen in Form einer gesteigerten Calcium-Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt stattfindet, die Effizienz der gastrointestinalen Calcium-Absorptionsmechanismen jedoch nicht ausreichend ist, die beim Wiederkäuer mit dem Einsetzen der Laktation einhergehende negative Calcium-Bilanz auszugleichen. Viele Untersuchungen zu Störungen der Calcium-Homöostase wurden aufgrund ihrer besseren Praktikabilität anstelle an der Milchkuh an Schafen und Ziegen durchgeführt. Da sich aus Untersuchungen zum gastrointestinalen Calcium-Transport bereits Hinweise auf spezies-spezifische Unterschiede ergeben haben, war es nachfolgend das Ziel der hier vorliegenden Arbeit, zu untersuchen inwieweit sich Schafe und Ziegen in ihrerAdaptation an eine durch die Trächtigkeit bzw. Laktation erhöhte Belastung der Calcium-Homöostase peripartal und langfristig ähneln bzw. unterscheiden.

 

Da in früheren Studien die strukturellen Grundlagen für einen Calcitriol-abhängigen, transzellulären Calcium-Transport im Darm nachgewiesen bzw. ein entsprechender Mechanismus für den Pansen nahezu ausgeschlossen werden konnte, wurde nachfolgend in der vorliegenden Arbeit untersucht in welcher Art und Weise die Laktation einen Einfluss auf die Calcium-Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt und auf die Phosphat-Absorption aus dem Darm von Schafen und Ziegen hat. Zu diesem Zweck wurden analytische sowie funktionelle und strukturelle Untersuchungen an laktierenden Schafen und Ziegen im Vergleich zu der jeweiligen trockengestellten Gruppe durchgeführt.

 

Infolge der Laktation kam es bei den laktierenden Ziegen zu einer deutlichen Expressionssteigerung der Calcium-transportierenden Strukturen Calbindin-D9k und PMCA auf Protein- bzw. auf mRNA- und Protein-Ebene und einer gesteigerten Absorption von Calcium im Pansen, wohingegen beim Schaf keine Anpassung auf gastrointestinaler Ebene beobachtet werden konnte. Stattdessen scheint eine Adaptation bei dieser Spezies zu großen Teilen durch Resorption von Calcium aus dem Knochen zu erfolgen. Da bei diesem Prozess nicht nur Calcium, sondern auch Phosphat aus dem Knochen mobilisiert wird, könnten die nachfolgend erhöhten Phosphat-Konzentrationen im Plasma dieser Tiere ursächlich für eine fehlende Adaptation des Phosphat-Transportes im Duodenum und Jejunum sein.

Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit, dass die Anpassungsmechanismen an einen durch die Laktation induzierten erhöhten Calcium-Verlust bei Schafen und Ziegen nicht dieselben sind. Aufgrund dessen sind weitere Studien notwendig, um zu klären, welche der beiden Spezies besser als ein Modelltier für die Milchkuh geeignet ist.

 

abstract (englisch)

In former balance studies with sheep and cattle it is known that in lactating ruminants like in monogastric animals the high calcium demand is met by increased resorption of calcium from the bone and increased absorption from the rumen and the intestines. However the efficiency of gastrointestinal calcium absorption is not sufficient to compensate for the negative calcium balance at the onset of lactation.

For practical reasons many studies aiming at the understanding of the disruption of calcium homeostasis in dairy cows are carried out using sheep and goats instead. As there is evidence of species specific differences in the gastrointestinal calcium transport it was the aim of the present study to investigate to what extent there are differences or similarities of sheep and goats in adapting to a pregnancy and lactation induced challenge of calcium homeostasis.

 

As former studies showed the existence of the structural basis for a calcitriol dependent transcellular calcium transport in the intestine but not in the rumen it was the aim of the present study to determine the effects of lactation on gastrointestinal calcium absorption and on intestinal phosphate absorption in sheep and goats.

For this purpose analytical as well as functional and structural investigations on lactating sheep and goats in comparison to the respective dried off animals were performed.

 

In goats, lactation resulted in an increase of the Calbindin-D9k and PMCA as well as in an increased ruminal absorption of calcium. In contrast, gastrointestinal absorption in sheep was not affected by lactation. Instead an adaptation seems to occur via enhanced mobilisation of calcium from the bone. As in this process not only calcium but also phosphate is mobilised the increased phosphate plasma concentrations obtained in these animals may be responsible for the absent adaptation of phosphate transport in the duodenum and jejunum.

In summary these findings clearly demonstrate that the mechanisms to compensate for a lactation induced challenge of calcium homeostasis are not the same in sheep and goats. Further studies are needed to clarify which of the two investigated species is more suitable as a model for the diary cow.

 

keywords

Calcium, Laktation, Wiederkäuer; calcium, lactation, ruminants

kb

3.983