Untersuchungen zur Bedeutung der Niere für die Aufrechterhaltung der Calcium-Homöostase bei Schaf und Ziege

Insbesondere hochleistende Milchkühe entwickeln im peripartalen Zeitraum häufig Hypocalcämien. In Studien, die die Pathogenese und Therapie der Gebärparese der Milchkuh untersuchen, werden oftmals Schafe und Ziegen als Modelltier für das Rind eingesetzt, obwohl Hinweise darauf bestehen, dass sich die Calcium-homöostatischen Mechanismen der drei Wiederkäuerspezies in einigen Punkten unterscheiden. Darüber hinaus sind insbesondere die renalen Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Calcium-Homöostase bei Wiederkäuern bisher kaum untersucht worden. Daher wurde im Rahmen dieser Dissertation die Expression der am transzellulären renalen Calcium-Transport sowie der direkt und indirekt am renalen Vitamin D-Metabolismus beteiligten Strukturen im Nierengewebe von Calcium-restriktiv- und adäquat gefütterten, zum Teil Calcitriol-behandelten sowie von laktierenden und trockenstehenden Schafen und Ziegen untersucht, um zu überprüfen, welche Bedeutung die Niere für die Aufrechterhaltung der Calcium-Homöostase bei diesen Spezies hat. Dazu wurde die RNA-Expression von TRPV5, CaBPD28K, NCX1, NaPi2a, PTHR, VDR, CYP24A1 und CYP27B1 mittels Real Time RT PCR untersucht. Die Expression von TRPV5, CaBPD28K, NCX1, PTHR und VDR wurde zusätzlich mittels Western Blot-Analysen auf Proteinebene untersucht. Daneben konnten zum Teil auch Daten zur Höhe der Calcium-, Phosphat- und Calcitriol-Spiegel sowie der renalen Calcium- und Phosphat-Ausscheidung in die Auswertung miteinbezogen werden, welche im Rahmen bereits abgeschlossener Versuchsvorhaben gewonnen worden waren. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl laktierende als auch Calcium-restriktiv gefütterte Schafe und Ziegen – anders als monogastrische Spezies – nicht mit einer Steigerung der Expression Calcium-transportierender Strukturen in der Niere reagierten. Oftmals kam es sogar zu einer Abnahme der Expression von TRPV5, CaBPD28K und/oder NCX1, sodass angesichts der Tatsache, dass die renale Calcium-Exkretion dieser Tiere nicht zugenommen hatte, davon ausgegangen werden kann, dass es stattdessen zu einer kompensatorischen Steigerung der Calcium-Resorption in weiter proximal gelegenen Abschnitten gekommen war. Obwohl eine Verminderung der Transporter-Expression zum Teil auch trotz signifikanten Anstiegs der endogenen Calcitriol-Spiegel beobachtet werden konnte, hatte die Behandlung mit Calcitriol in pharmakologischer Dosis in einigen Fällen eine signifikante Expressionssteigerung der Calcium-transportierenden Strukturen zur Folge. Dass diese lediglich auf RNA-Ebene beobachtet werden konnte, ist vermutlich auf die Kürze der Zeitspanne zwischen Behandlung und Tötung der Tiere zurückzuführen, wie durch Vergleich mit entsprechenden Daten ähnlicher Versuche gezeigt werden konnte. Letztendlich spricht der beobachtete Behandlungs-Effekt gegen die zunächst – auch vor dem Hintergrund der Ergebnisse verschiedener Bilanzstudien – aufgestellte Hypothese eines nicht durch Calcitriol regulierbaren renalen Calcium-Transports. Was die Anpassung renaler Calcium-Transportmechanismen an Belastungen des Calcium-Haushalts betrifft, existieren also grundlegende Unterschiede zwischen monogastrischen Spezies und kleinen Wiederkäuern, wobei angesichts der der wissenschaftlichen Literatur entnommenen Daten der Mechanismus einer „renalen Calcium-Konservierung“ grundsätzlich eher von vergleichsweise geringer Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Calcium-Homöostase des Wiederkäuers sein kann. Die Regulation des renalen Vitamin D-Metabolismus‘ folgt jedoch grundsätzlich ähnlichen Prinzipien und eine adäquate Erhöhung der Calcitriol-Spiegel scheint ebenso bedeutsam für den Ausgleich eines Calcium-Defizits zu sein wie beim monogastrischen Tier. Darauf wiesen bereits die Ergebnisse des Fütterungsversuches hin, in dem die Ziegen mit einem deutlich stärkeren Anstieg des Calcitriol-Spiegels auf die alimentäre Calcium-Restriktion reagiert hatten als die Schafe und in dem nur die Ziegen den Calcium-Mangel erfolgreich kompensieren konnten. Vor diesem Hintergrund sind die Ergebnisse der im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten Expressionsstudien besonders interessant, da sie zeigen, dass bei der Ziege, nicht aber beim Schaf die Expression der Vitamin D-metabolisierenden Enzyme an die aktuelle Calcium-Zufuhr angepasst wurde. Womöglich lässt sich dies auf die tendenziell verminderte VDR-Dichte in der Niere der Ziegen zurückführen und erklärt den bei dieser Spezies deutlich stärkeren Anstieg der Calcitriol-Spiegel. Daher stellt sich die Frage, ob der von Labornagern bekannte Mechanismus einer PTH-vermittelten Reduktion der renalen VDR-Expression zwecks Verminderung der Calcitriol-abhängigen CYP24A1-Induktion in Calcium-Mangelsituationen auch beim Wiederkäuer eine Rolle spielt und ob in diesem Zusammenhang Speziesunterschiede existieren. Da eine reduzierte PTH-Sensitivität und eine damit einhergehende Calcitriol-Defizienz entscheidende Faktoren in der Pathogenese derHypocalcämie der Milchkuh darstellen, wäre die Untersuchung der renalen Expression des VDR und der 24-Hydroxylase sowie der Höhe der PTH-Spiegel im Blut hypocalcämischer Wiederkäuer von besonderem Interesse.