Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

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

Röttjer, Katrin

The objective of this study was to elucidate the influence of amount and composition of milk replacer fed in the neonatal period on pancreatic insulin response in cattle. The experiments were carried out on 31 female Holstein Friesian calves. The analysis of the pancreatic insulin response was evaluated using hyperglycaemic clamps (HGC). The 31 newborn calves were assigned to two experimental settings, each consisting of two groups. In experiment I a conventional milk replacer (K-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 in a concentration of 125 g/l and an amount of 12 % of body weight per day (group K-low, N=8). The animals of group K-high (N=8) received the same MR, feed twice the amount. In experiment II a MR with reduced content of lactose (LL-MR; 960 g/kg dry matter (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 in a concentration of 97 g/l and an amount of 12 % of body weight per day (group LL-low, N=8). The animals of group LL-high (N=7) received the same MR, feed twice the amount. With an average age of 51 days the animals of all four groups were switched to conventional MR and their feeding was on par with that of group K-low (Trial period 2) for another five weeks. 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 hyperglycaemic clamps were carried out (experiment I: HGC-1: day 35; HGC-2: day 63; HGC-3: day 234; experiment II: HGC-1: day 33; HGC-2: day 61; HGC-3: day 233). All calves were weighted regularly to guarantee optimal adjustment of milk replacer intake to body weight and to evaluate weight gain. The aim of the HGC was to increase the basal glucose-level by 3,0 mmol/l through an infusion of glucose solution (40 % w/v). The pancreatic insulin response was assessed in a steady-state. The steady-state was reached in the last hour of the infusion (steady-state glucose infusion rate (SSGIR) HGC-1 and -2: ca. 70-90 µmol/kg/min, SSGIR HGC-3: ca. 30 µmol/kg/min). The pancreatic insulin response (steady-state insulin concentration, SSIC) of the groups K-low and K-high in HGC-1 nearly reached the same level with 53,4 (26,1/71,8) vs. 48,5 (43,5/68,6) µU/ml. In HGC-2 the SSIC increased (75,5 (55,1/109,0) vs. 56,6 (41,3/85,0) µU/ml) and both groups reached their highest level in HGC-3 (97,3 (72,8/110,0) vs. 75,5 (63,2/126,6) µU/ml). The pancreatic insulin response of animals fed LL-MR was lower than that of animals fed K-MR. The means pancreatic insulin response of group LL-low was beneath that of group LL-high in all three HGC’s, but no proof of significance was possible (HGC-1: p=0,173; HGC-2: p=0,120). In HGC-1 the SSIC of group LL-low was 18,8 (9,7/21,7) µU/ml, while the SSIC of group LL-high was 28,1 (22,9/30,2) µU/ml. In HGC-2 the SSIC was 56,5 (30,9/59,8) vs. 70,9 (47,6/110,1) µU/ml. In HGC-3 the SSIC of the animals of group LL-low was of a lower level compared to the animals of group LL-high (41,1 (28,4/69,2) vs. 76,4 (57,7/118,0) µU/ml; p=0,096), but again no proof of significance was possible. These results lead to the interpretation that the animals which had the lowest postnatal lactose intake also had the lowest pancreatic insulin response. In conclusion metabolic programming of pancreatic insulin response is possible by postnatal nutrition of calves.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu prüfen, ob der pankreatische 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 Holstein Friesian der pankreatische Insulin-Response mittels hyperglycämischer Clamps (HGC) 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) verfüttert. Die Tiere einer Gruppe erhielten den K-MAT in einer Konzentration von 125 g MAT/l und einer Tränkemenge von 12 % ihres Körpergewichts (KGW) pro Tag (Gruppe K-low, N=8). 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) 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 wurden im Mittel am 51. LT auf den konventionellen MAT umgestellt und erhielten diesen weitere fünf Wochen 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 hyperglycämische Clamps durchgeführt (Experiment I: HGC-1: 35. LT; HGC-2: 63. LT; HGC-3: 234. LT; Experiment II: HGC-1: 33. LT; HGC-2: 61. LT; HGC-3: 233. LT). Die Kälber wurden regelmäßig gewogen, um eine optimale Anpassung der Tränkemenge an das Gewicht zu gewährleisten und um die Gewichtsentwicklung beurteilen zu können. Ziel im HGC war es, die basale Glucosekonzentration über drei Stunden um 3,0 mmol/l durch eine die Infusion von Glucoselösung (40 % w/v) zu erhöhen. Die Bestimmung des pankreatischen Insulin-Response erfolgte im steady-state. Dieser wurde in der letzten Stunde der Infusion erreicht (steady-state Glucose-Infusionsraten (SSGIR) HGC-1 und -2: ca. 70-90 μmol/kg/min, SSGIR HGC-3: ca. 30 μmol/kg/min). Der pankreatische Insulin-Response (steady-state Insulinkonzentration) war bei den Tieren der Gruppen K-low und K-high in HGC-1 mit 53,4 (26,1/71,8) vs. 48,5 (43,5/68,6) µU/ml nicht unterschiedlich. In HGC-2 lag die SSIK bei (75,5 (55,1/109,0) bzw. 56,6 (41,3/85,0) µU/ml). Die Werte im HGC-1 unterschieden sich nicht signifikant von den Ergebnissen im HGC-2 und HGC-3 (97,3 (72,8/110,0) vs. 75,5 (63,2/126,6) µU/ml). Der pankreatische Insulin-Response der mit LL-MAT gefütterten Kälber war in VP-1 geringer als der der mit K-MAT gefütterten Kälber. Die Mittelwerte des pankreatischen Insulin-Response der Tiere der Gruppen LL-low waren in allen drei HGC’s niedriger als die der Tiere der Gruppe LL-high, die Unterschiede erwiesen sich jedoch nicht als signifikant (HGC-1: p=0,173; HGC-2: p=0,120). In HGC-1 lag die SSIK der Tiere der Gruppe LL-low bei 18,8 (9,7/21,7) vs. 28,1 (22,9/30,2) µU/ml bei den Tieren der Gruppe LL-high. In HGC-2 lagen die SSIK bei 56,5 (30,9/59,8) vs. 70,9 (47,6/110,1) µU/ml. In HGC-3 war die SSIK bei den Tieren der Gruppe LL-low statistisch tendenziell niedriger als bei den Tieren der Gruppe LL-high (41,1 (28,4/69,2) vs. 76,4 (57,7/118,0) µU/ml; p=0,096). Im HGC-3 war der pankreatische Insulin-Response der extrem lactosearm gefütterten Kälber (LL-low) niedriger verglichen mit den Tieren der anderen Fütterungsgruppen. Es lässt sich schlussfolgern, dass der pankreatische Insulin-Response bei Rindern durch die postnatale Ernährung der Kälber im Sinne einer metabolischen Programmierung beeinflusst wird.

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Röttjer, Katrin: Auswirkungen der postnatalen Fütterung auf den pankreatischen Insulin-Response von Kälbern. Hannover 2007. Tierärztliche Hochschule.

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