Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Reproduktionsbedingte Modifikationen der Insulinwirkung und ihre Bedeutung für die Trächtigkeitstoxämie im Rassevergleich Schwarzköpfiges Fleischschaf - Finnschaf

Noldt, Susanne

The aim of this study was to evaluate a possible conditional insulin resistance, contingent to the breed, as predisposing factor for a more prevalent appearance of pregnancy toxaemia in German Blackhead mutton sheep. To test this hypothesis, the insulin activity in eight German blackhead mutton ewes was determined during four different stadia of one reproduction circle using modified frequently sampled intravenous glucose tolerance tests (mFSIGT). In order to exclude potential exogeneous variables influencing the risk of ketosis (e.g., number of fetuses, age, diet), ewes aged 3.5 years and pregnant with more than one fetus were used in this study. Eight 3.5 years old Finsheep served as control group. During the last four weeks ante partum all sheep were fed efficiency-oriented in order to exclude any changes in insulin activity due to under- or over-nutrition. All mFSIGTs were carried out after a fasting period of 16 hours, eight and two weeks ante partum, one to two days after parturition and ten weeks post partum, which was also post weaning. The sheep received an intravenous bolus of 300 mg glucose per kg bodyweight followed by an intravenous dose of 0.3 IU per kg bodyweight after an additional 19 minutes. Blood samples were taken before glucose application as well as in pre-defined intervals after the glucose application, and additionally after the insulin application. The plasmatic concentrations of glucose, insulin, β-hydroxybutyrate (β-HB) and free fatty acids (FFA) were measured in every sample. The initial samples were additionally analysed regarding their plasmatic fructosamine concentration. All detected parameters were examined under different aspects for differences contingent to the breed as well as for developments and changes during the reproduction circle. Both breeds showed reduced insulin sensitivity due to pregnancy with evidence to stronger occurrence among the German blackhead mutton sheep without pregnancy influence on the (glucose-dependent) insulin secretion. The decreasing insulin sensitivity was rather pronounced in decreased ketogenesis inhibition, and in the blackhead sheep, additionally in decreased inhibition of lipolysis. In both breeds, evidence of insulin resistance concerning glucose metabolization, manifesting as reduced glucose utilisation and elimination, was only apparent around parturition. Apparently it is possible to compensate a negative influence of pregnancy on insulin action concerning glucose metabolism by an efficiency-oriented feeding scheme and the treatment with exogenic insulin until late pregnancy. The concentrations of fructosamine, which allow an estimate of plasmatic glucose concentrations during the past three weeks, were significantly increased in the German blackhead mutton group shortly after parturition, with the end of that time period bearing the highest risk of developing a pregnancy toxaemia. Hence, fructosamine concentration might be a prognostic parameter for detecting possible insulin resistance in ruminants, and, consequently, of value for estimating a possible pregnancy toxaemia risk. However, the fat metabolism seems to be of essential importance for a pregnancy toxaemia disposition contingent to breed, as one can see in initial plasmatic concentrations of FFA. There is a strongly elevated lipolysis in the German blackhead mutton sheep compared to the Finsheep in the course of pregnancy. Besides the significant increase of FFA during pregnancy in the blackhead sheep, which is lacking in the Finsheep, there is also a significant higher value of FFA in the blackheads compared directly to the Finsheep at the point of maximum pregnancy toxaemia risk, which is two weeks ante partum. In order to clarify whether higher plasmatic FFA concentrations are only dependent on insulin resistance (expressed more strongly contingent to breed) causing missing or decreased lipolysis inhibition, further studies are needed. However, treatment with exogenic insulin in order to support the pregnant metabolism, as well as an efficiency-oriented feeding scheme, does seem to be an appropriate instrument to minimize the risk of pregnancy toxaemia. Concluding his study brings us to the educated guess, that there are probably more parameters necessary beside pregnancy and individual predisposition for developing clinical signs of pregnancy toxaemia such as latent inflammatory processes or infections. With high values of β-HB alone neither the Finsheep nor the Blackhead German Mutton – despite their predisposition – did show any clinical signs of pregnancy toxaemia during this examination.

Ziel dieser Arbeit war es, eine mögliche rassebedingte Insulinresistenz als prädisponierenden Faktor für das gehäufte Auftreten von Trächtigkeitstoxämien beim Deutschen Schwarzköpfigen Fleischschaf (SKF) zu evaluieren. Zur Abklärung dieser Fragestellung wurde die Insulinaktivität an acht Schwarzköpfigen Fleischschafen während vier unterschiedlicher Stadien eines Reproduktionszyklus mittels modifizierten frequently sampled glucose tolerance tests (mFSIGTs) ermittelt. Um mögliche andere, das Ketoserisiko modifizierende Einflüsse (Fetenzahl, Alter, Diätetik) auszuschließen, wurden die Untersuchungen an auf Mehrlingsträchtigkeit selektierten, 3,5 Jahre alten Schwarzköpfigen Fleischschafen durchgeführt. Als Kontrollgruppe dienten acht ebenfalls 3,5 Jahre alte Finnschafe. Die Schafe wurden in den letzten vier Wochen ante partum leistungsorientiert gefüttert, um eine mögliche Beeinflussung der Insulinsensitivität durch eine energetische Unter- oder Überversorgung ausschließen zu können. Die mFSIGTs wurden jeweils nach einer etwa 16- stündigen Fastenperiode acht und zwei Wochen ante partum, ein bis zwei Tage nach der Geburt und zehn Wochen post partum, als die Lämmer bereits abgesetzt waren, durchgeführt. Dazu wurden den Tieren intravenös 300 mg Glucose pro kg KGW und 19 Minuten später 0,3 IE Insulin pro kg KGW appliziert. Dann wurden vor und in zeitlich definierten Abständen nach der Glucosegabe und im weiteren Verlauf nach der Insulingabe Blutproben entnommen. Aus allen entnommenen Blutproben wurden die Plasmakonzentrationen von Glucose, Insulin, β-Hydroxybutyrat und freien Fettsäuren bestimmt, zusätzlich aus den Ausgangsproben die Fructosaminkonzentrationen. Die gemessenen Parameter wurden unter unterschiedlichen Aspekten auf Rasseunterschiede und die Entwicklung und Veränderungen im Verlauf des Reproduktionszyklus untersucht. Beide Rassen zeigten eine trächtigkeitsbedingt verminderte Insulinsensitivität mit Hinweisen auf eine stärkere Ausprägung bei den SKF, ohne dass die (glucosebedingte) Insulinsekretion maßgeblich von der Trächtigkeit beeinflusst war. Vielmehr äußerte sich die abnehmende Insulinempfindlichkeit hauptsächlich in verminderter Ketogenesehemmung, bei den SKF zusätzlich in reduzierter Lipolysehemmung. Eindeutige Hinweise auf Insulinresistenzen bezüglich des Glucosestoffwechsels, die sich in verminderter Glucoseutilisation und -elimination äußerten, fanden sich bei beiden Rassen hauptsächlich peripartal. Der negative Einfluss der Trächtigkeit auf die Insulinwirkung im Glucosestoffwechsel kann also offensichtlich durch leistungsorientierte Fütterung und die Gabe von Fremdinsulin bis in die späte Trächtigkeit hinein kompensiert werden. Allerdings waren die Fructosaminkonzentrationen, die eine Einschätzung vorangegangener Plasmaglucosekonzentrationen über die vergangenen drei Wochen erlauben, bei den SKF kurz nach der Geburt am Ende der Phase des höchsten Ketoserisikos signifikant erhöht und können so möglicherweise tatsächlich auch beim Wiederkäuer als prognostischer Parameter für die Ausprägung und den Grad einer Insulinresistenz und damit für eine eventuelles Ketoserisiko herangezogen werden. Von entscheidender Bedeutung scheint bei der Rassedisposition aber der Fettstoffwechsel zu sein, da aus den Basalkonzentrationen sehr deutlich eine im Verlauf der Trächtigkeit stark erhöhte Lipolyse der SKF im Vergleich mit den Finnschafen ersichtlich war. Auffällig ist aber, dass die SKF nicht nur einen signifikanten Anstieg der freien Fettsäuren im Trächtigkeitsverlauf zeigten, der den Finnschafen fehlte, so dass zum Zeitpunkt der häufigsten Ketosefälle, zwei Wochen ante partum, die SKF signifikant höhere Ausgangskonzentrationen an freien Fettsäuren aufwiesen, als die Finnschafe. Ob sich die höheren Fettsäurekonzentrationen der SKF allein mit einer (rassebedingt stärker ausgeprägten) Insulinresistenz in Form fehlender oder verminderter Lipolysehemmung erklären lassen, kann nicht mit abschließender Sicherheit bestätigt werden. Eine Gesamtenergiestoffwechselunterstützung durch die exogene Insulinapplikation scheint aber in jedem Fall neben einer leistungsgerechten Futterration ein probates Mittel zur Eindämmung auch eines rassebedingten Ketoserisikos zu sein. Abschließend drängt sich die Vermutung auf, dass bei der klinischen Trächtigkeitstoxämie neben der Trächtigkeit und einer individuellen Disposition weitere Parameter, z.B. latente entzündliche Prozesse oder infektiöse Grunderkrankungen eine Rolle spielen. Hohe Plasma-β-HB-Konzentrationen allein gingen nämlich auch bei den prädisponierten SKF in dieser Studie nicht mit einer klinisch manifesten Erkrankung einher.

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Noldt, Susanne: Reproduktionsbedingte Modifikationen der Insulinwirkung und ihre Bedeutung für die Trächtigkeitstoxämie im Rassevergleich Schwarzköpfiges Fleischschaf - Finnschaf. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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