Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Anpassung des intestinalen Glukosetransports bei Ziegen an unterschiedliche Stärkegehalte und unterschiedliche ruminale Stärkeabbaubarkeiten in Futtermitteln

Zurich, Meike

In the last years improved milk yields have resulted in increasing demands concerning the energy supply of high yielding dairy cows, which cannot be fulfilled by today´s feeding practice and stress the need for alternative feeding strategies. The concept of bypass-starch is based on the idea of increasing ruminal starch escape into the small intestine as well as intestinal starch hydrolysis and glucose absorption in the small intestine by reducing ruminal starch digestibility with certain dietary starch sources (i.e. maize starch). This may lead to an improved energy supply and a relief of the metabolism of high yielding dairy cows. To what extent ruminants have the physiological preconditions needed to utilize large amounts of bypass-starch in the intestine has not been examined sufficiently yet. Consequently, the objective of this study was to investigate whether different glucose concentrations and upregulations of glucose transport capacity in the small intestine of ruminants can be induced by different dietary starch concentrations and different dietary ruminal starch digestibilities. For this study male goats at the age of 2 to 3 months were fed with three different diets. The diet of the “hay”-group was composed of hay and complementary minerals. Straw and a concentrate based on wheat or maize were given to goats of the “wheat”- and “maize”-group, respectively. In contrast to the diet of the “hay”-group these diets were high in starch. The diet of the “wheat”-group was characterized by a lower ruminal starch digestibility compared to the diet of the “maize”-group due to the choice of starch sources. After a feeding period of 8 weeks starch and glucose concentrations in the ingesta were determined, functional transport investigations with glucose were made and glucose concentrations in the plasma of the goats were analyzed. Starch and glucose concentrations in the ingesta of the proximal jejunum were significantly higher in the “maize”-group than in the “hay”-group. In the “wheat”-group starch and glucose concentrations could only be determined of two goats and one goat, respectively. These concentrations were higher than the average concentrations of starch and glucose in the “hay”-group and lower than the average ones in the “maize”-group. As a part of functional investigations Na+-dependent glucose uptakes into BBMV of the proximal jejunum were measured over a concentration range of 0.01 to 1.50 mmol ∙ l-1 glucose. In the “wheat”- and “maize”- group Vmax as a marker for the number of tranporters and for the transporters` intrinsic activity was 2.7 and 3.5 times as high as in the “hay”-group. Thus it was significantly higher in the “maize”- and “wheat”-group than in the “hay”-group, while it tended to be higher in the “maize”-group than in the “wheat”-group. Km as a marker for the affinity of the transporters did not differ significantly between the three feeding groups. Km (0.1 mmol ∙ l-1 glucose) was in a range corresponding to the affinity of SGLT1, as published in literature. Hence, Na+-dependent glucose uptakes into BBMV might have been caused by SGLT1. This was supported by functional investigations in Ussing chambers and by the detection of SGLT1-protein in BBMV with Western Blot analysis. Plasma glucose concentrations tended to be higher in the “maize”- and “wheat”-group than in the “hay”-group. These results suggested that increased luminal glucose concentrations, which are caused by diet, are accompanied by an increased glucose transport capacity via SGLT1. Consequently, it can be concluded that at least goats have the physiological preconditions needed to utilize large amounts of bypass-starch in the small intestine.

In den letzten Jahren haben steigende Milchleistungen zu erhöhten Anforderungen an die Energieversorgung der Hochleistungsmilchkühe geführt, die durch die aktuelle Fütterungspraxis kaum noch zu bewältigen sind und die Entwicklung alternativer Fütterungsstrategien erforderlich machen. Mit dem Konzept der Bypass-Stärke wird dabei das Ziel verfolgt, den ruminalen Stärkeabbau durch den Einsatz bestimmter Stärketräger (z. B. Maisstärke) zu reduzieren und damit die Stärkepassage in den Dünndarm sowie die dort stattfindende Stärkehydrolyse und anschließende Absorption der freigesetzten Glukose zu erhöhen. Hierdurch könnte theoretisch eine verbesserte Energieversorgung und eine Stoffwechselentlastung der Tiere erreicht werden. Inwieweit jedoch im Dünndarm von Wiederkäuern die physiologischen Voraussetzungen für eine Nutzung größerer Mengen an Bypass-Stärke vorhanden sind, wurde bislang noch nicht hinreichend geklärt. Deshalb sollte mit der vorliegenden Studie untersucht werden, ob bei Wiederkäuern durch unterschiedliche Stärkegehalte und unterschiedliche ruminale Stärkeabbaubarkeiten in Futtermitteln unterschiedliche luminale Glukosekonzentrationen und Hochregulationen der Glukosetransportraten im Dünndarm induziert werden können. Zu diesem Zweck wurden 2 bis 3 Monate alte männliche Ziegen mit drei verschiedenen Versuchsrationen gefüttert. Die Versuchsration der Fütterungsgruppe „Heu“ bestand aus Heu sowie einem ergänzenden Mineralfutter. Ziegen der Fütterungsgruppen „Weizen“ und „Mais“ bekamen ein Kraftfutter auf Weizen- bzw. Maisbasis und zusätzlich Stroh. Damit erhielten sie im Gegensatz zu der Fütterungsgruppe „Heu“ stärkereiche Versuchsrationen, wobei die Ration der Fütterungsgruppe „Weizen“ aufgrund der Auswahl der Stärkequellen durch eine höhere ruminale Stärkeabbaubarkeit gekennzeichnet war als diejenige der Fütterungsgruppe „Mais“. Nach einem Versuchszeitraum von 8 Wochen wurden die Stärke- und Glukosekonzentrationen in den Ingesta bestimmt, funktionelle Studien zum Glukosetransport durchgeführt und die Glukosekonzentrationen im Blutplasma analysiert. In den Ingesta des proximalen Jejunums wies die Fütterungsgruppe „Mais“ signifikant höhere Stärke- und Glukosekonzentrationen auf als die Fütterungsgruppe „Heu“. In der Fütterungsgruppe „Weizen“ konnten nur zwei Stärkekonzentrationen und eine „sinnvolle“ Glukosekonzentration bestimmt werden. Diese waren höher als die entsprechenden mittleren Konzentrationen in der Fütterungsgruppe „Heu“ und niedriger als diejenigen in der Fütterungsgruppe „Mais“. Im Rahmen der funktionellen Untersuchungen wurden die Na+-abhängigen Glukoseaufnahmen in BSMV des proximalen Jejunums über einen Konzentrationsbereich von 0,01 bis 1,50 mmol ∙ l-1 Glukose ermittelt. Die Vmax-Werte dieser Aufnahmen, die als Indikatoren für die Anzahl der Transporter bzw. für deren intrinsische Aktivität angesehen werden, waren in den Fütterungsgruppen „Mais“ und „Weizen“ 2,7- und 3,5-fach und damit signifikant höher als in der Fütterungsgruppe „Heu“ und in der Fütterungsgruppe „Mais“ tendenziell gegenüber der Fütterungsgruppe „Weizen“ erhöht. Die Km-Werte der Aufnahmen, die als Indikatoren für die Transporteraffinität gelten, waren nicht signifikant verschieden zwischen den Fütterungsgruppen. Sie lagen mit 0,1 mmol ∙ l-1 Glukose in dem Bereich, der in der Literatur für die Affinität des SGLT1 angegeben wird. Demnach dürften die Na+-abhängigen Aufnahmen durch den SGLT1 vermittelt worden sein, was durch funktionelle Untersuchungen in Ussingkammern und den Nachweis von SGLT1-Protein in BSMV mittels Western-Blot-Analysen bestätigt werden konnte. Die Glukosekonzentrationen im Blutplasma waren in den Fütterungsgruppen „Mais“ und „Weizen“ im Vergleich zu der Fütterungsgruppe „Heu“ tendenziell erhöht. Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse auf eine gesteigerte Glukoseaufnahmekapazität durch den SGLT1 bei fütterungsbedingt erhöhten luminalen Glukosekonzentrationen hin. Deshalb scheinen zumindest im Dünndarm der Ziege von Seiten der Glukoseresorption die physiologischen Voraussetzungen für die Nutzung größerer Mengen an verfügbarer Bypass-Stärke vorhanden zu sein.

Zitieren

Zitierform:

Zurich, Meike: Anpassung des intestinalen Glukosetransports bei Ziegen an unterschiedliche Stärkegehalte und unterschiedliche ruminale Stärkeabbaubarkeiten in Futtermitteln. Hannover 2009. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export