Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Auswirkungen der postnatalen Fütterung auf den peripheren Insulin-Response von Kälbern

Klosinsky, Inga

The objective of this study was to elucidate the influence of the amount and composition of milk replacer fed in the neonatal period on the peripheral insulin response in cattle. The experiments were carried out on 31 female Holstein Friesian calves. The analysis of the peripheral insulin response was evaluated using hyperinsulinemic euglycemic clamps (HIEC). Thirty-one newborn calves were assigned to two experimental settings, each consisting of two groups. In experiment I a conventional milk replacer (C-MR: 968 g/kg dry matter (DM), 227 g/kg DM crude protein, 163 g/kg DM crude fat, 71 g/kg DM crude ash, 572 g/kg DM nitrogen-free extractives) was fed from day 2-50(trial period 1) to one group (C-low, N=8) in a concentration of 125 g/l and an amount of 12 % of body weight per day. The animals of group C-high (N=8) received the same MR, fed twice the amount. In experiment II a MR with reduced content of lactose (low-lactose-MR (LL-MR): 960 g/kg DM, 292 g/kg DM crude protein, 495 g/kg DM crude fat, 39 g/kg DM crude ash, 217 g/kg DM nitrogen-free extractives) was fed over the same period (day 2-50 of life) to one group (LL-low, N=8) in a concentration of 97 g/l and an amount of 12 % of body weight per day. The animals of group LL-high (N=7) received the same MR, fed twice the amount. From day 51 until day 74 the animals of all four groups received the C-MR and their feeding was on par with that of group C-low (trial period 2). With the 12th week of life, all calves were weaned and received hay, corn silage and concentrate (trial period 3). At the end of each trial period hyperinsulinemic euglycemic clamps (HIEC) were carried out (HIEC-1: day 41; HIEC-2: day 68; HIEC-3: day 239). All calves were weighed regularly to guarantee optimal adjustment of milk replacer intake to body weight and to evaluate weight gain. The aim of the HIEC was to clamp the blood glucose concentration on the basal level during a supraphysiological insulin infusion (6 mU/kg BW/min). A steady-state of glucose infusion and blood glucose was reached in the second half of three-hours insulin-infusion time. Blood samples were taken to investigate the steady-state concentrations of glucose, insulin and non-esterified fatty acids (NEFA). The steady-state glucose infusion rate (SSGIR) indicated the effect of insulin in the respective steady-state insulin concentration. Steady-state NEFA concentrations elucidated the lipolytic effects of insulin. The peripheral insulin-response (steady-state glucose infusion rate) of all three HIEC nearly reached the same level of groups C-low and C-high. In HIEC-1 SSGIR of group C-low were 88,8 ± 25,0 vs. 114,6 ± 19,4 μmol/kg/min of group C-high. SSGIR of HIEC-2 were significantly lower in group C-high, but not in group C-low (C-low: 90,8 ± 19,0; C-high: 98,2 ± 15,4 μmol/kg/min). SSGIR of HIEC-3 were significantly lower than those SSGIR of HIEC-1 and –2 (C-low: 36,9 ± 7,4; C-high: 37,4 ± 8,5). The peripheral insulin-response of the calves with lowest lactose supply (LL-low) was lower in VP-1 and VP-2 than the insulin-response of the C-MR fed calves and of the calves of group LL-high. In HIEC-1 the SSGIR of the animals of group LL-low was 52,4± 12,2 vs. 80,4 ± 21,0 μmol/kg/min of the animals of group LL-high with a significant difference. In HIEC-2 the SSGIR were 73,8 ± 9,6 vs. 92,6 ± 21,1 μmol/kg/min with a significant difference. In HIEC-3 the SSGIR of the animals of both groups was significant lower than  the respective HIEC-1 and -2 (39,3 ± 4,1 and 35,4 ± 5,5), but were not different between the groups. In conclusion, postnatal nutritional supply of calves has no impact on the peripheral insulin-response of cattle in later life.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu prüfen, ob der periphere Insulin-Response bei Rindern kurz- und mittelfristig durch Menge und Zusammensetzung der Tränke in der Neonatalperiode beeinflusst wird. Dazu wurde an 31 weiblichen Kälbern der Rasse Deutsche Schwarzbunte der periphere Insulin-Response mittels hyperinsulinämischer euglycämischer Clamps (HIEC) untersucht. Einunddreißig neugeborene Kälber wurden in zwei Experimenten jeweils zwei Versuchsgruppen zugeordnet. Im Experiment I wurde vom 2.-50. Lebenstag (LT; Versuchsperiode 1, VP-1) ein konventioneller Milchaustauscher (K-MAT; 968 g/kg Trockensubstanz (TS), 227 g/kg TS Rohprotein, 163 g/kg TS Rohfett, 71 g/kg TS Rohasche, 572 g/kg TS N-freie Extraktstoffe) in zwei verschiedenen Mengen verfüttert. Die Tiere einer Gruppe (K-low, N=8) erhielten den K-MAT in einer Konzentration von 125 g MAT/l und einer Tränkemenge von 12 % ihres Körpergewichts (KGW) pro Tag. Die Tiere der Gruppe K-high (N=8) erhielten den K-MAT in doppelter Menge. Im gleichen Zeitraum (2.-50. LT, VP-1) wurde im Experiment II ein im Lactosegehalt reduzierter MAT (LL-MAT; 960 g/kg Trockensubstanz (TS), 292 g/kg TS Rohprotein, 495 g/kg TS Rohfett, 39 g/kg TS Rohasche, 217 g/kg TS N-freie Extraktstoffe) in zwei verschiedenen Mengen verfüttert. Die Tiere der Gruppe LL-low erhielten den LL-MAT in einer Konzentration von 97 g MAT/l und einer Menge von 12 % des KGW pro Tag (Gruppe LL-low, N=8), während die Tiere der Gruppe LL-high die doppelte Konzentration (Gruppe LL-high, N=7) erhielten. Die Tiere aller vier Gruppen erhielten im Mittel ab dem 51.-74. LT den konventionellen MAT auf dem Fütterungsniveau der Gruppe K-low (Versuchsperiode 2, VP-2). Ab der zwölften Lebenswoche wurden alle Kälber abgetränkt und erhielten Mais-, Grassilage, Heu und Kraftfutter (Versuchsperiode 3, VP-3). Am Ende jeder Versuchsperiode wurden hyperinsulinämische euglycämische Clamps durchgeführt (HIEC-1: 41. LT; HIEC-2: 68. LT; HIEC-3: 239. LT). Die Kälber wurden regelmäßig gewogen, um eine optimale Anpassung der Tränkemenge an das Körpergewicht zu gewährleisten und um die Gewichtsentwicklung beurteilen zu können. Ziel im HIEC war es, während einer Insulin-Infusion in supraphysiologischen Konzentrationen den basalen Blutglucosespielgel mittels Glucose-Infusion (Glucose 40 % w/v) in variablen Infusionsraten aufrecht zu erhalten. Etwa in der zweiten Hälfte einer mehrstündigen Insulin-Infusionsperiode wurde ein steady-state erreicht, in der sowohl die basale Blutglucose-Konzentration gleich blieb, als auch die steady-state Glucose-Infusionsrate (SSGIR) nicht mehr verändert werden musste. Durch mehrfache Blutprobenentnahmen wurden die steady-state Konzentrationen an Glucose, Insulin und NEFA bestimmt. Die SSGIR war das Maß für die Insulinwirkung der jeweiligen steady-state Insulinkonzentration. Die Auswirkungen des Insulins auf die Lipolyse wurden anhand der Konzentration der NEFA abgeschätzt. Der periphere Insulin-Response (steady-state Glucose-Infusionsrate) war bei den Tieren der Gruppen K-low und K-high in allen drei HIEC nicht voneinander unterschiedlich. Im HIEC-1 lagen die SSGIR der Kälber der Gruppe K-low bei 88,8 ± 25,0 vs. 114,6 ± 19,4 μmol/kg/min bei den Tieren der Gruppe K-high. Die Werte im HIEC-1 unterschieden sich nur bei den Tieren der Gruppe K-high signifikant von den Ergebnissen im HIEC-2 (K-low: 90,8 ± 19,0; K-high: 98,2 ± 15,4 μmol/kg/min). Die SSGIR des HIEC-3 waren signifikant niedriger als die der HIEC-1 und -2 (K-low: 36,9 ± 7,4; K-high: 37,4 ± 8,5). Der periphere Insulin-Response der Kälber mit der geringsten Lactosezufuhr (LL-low) war in VP-1 und VP-2 geringer als der der mit K-MAT gefütterten Kälber oder der Kälber der Gruppe LL-high. In HIEC-1 lag die SSGIR der Tiere der Gruppe LL-low bei 52,4± 12,2 vs. 80,4 ± 21,0 μmol/kg/min bei den Tieren der Gruppe LL-high mit signifikantem Unterschied. In HIEC-2 lagen die SSGIR bei 73,8 ± 9,6 vs. 92,6 ± 21,1 μmol/kg/min mit signifikantem Unterschied. In HIEC-3 war die SSGIR bei den Tieren beider Gruppen signifikant niedriger als bei den jeweiligen HIEC-1 und -2 (39,3 ± 4,1 und 35,4 ± 5,5), unterschieden sich aber nicht mehr zwischen den Gruppen. Es lässt sich schlussfolgern, dass der periphere Insulin-Response bei Rindern nicht langfristig durch das postnatale Tränkeregime der Kälber im Sinne einer metabolischen Programmierung beeinflusst wird.

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Klosinsky, Inga: Auswirkungen der postnatalen Fütterung auf den peripheren Insulin-Response von Kälbern. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

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