Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Transport von Calcium über das isolierte Pansenepithel des Rindes

Ricken, Gundula Elisabeth

It was the aim of this study to collect basic data about the transport of calcium across isolated bovine rumen epithelium in an in vitro system (Ussing chamber) and to find out to which extent the rumen plays a relevant role in calcium resorption. In control epithelia a significant net resorption of calcium could be detected (3,16 ± 0,90 nmol·cm-2·h-1), which in the presence of SCFA (60 mmol·l-1) was increased significantly to 13,75 ± 1,80 nmol·cm-2·h-1 (n = 6). Differentiation between the electrogenic and the electroneutral proportion of the unidirectional calcium flux rates revealed that calcium secretion was passive, while in the resorption of calcium there was an additive active (electroneutral) component. These results represent clear evidence for active mechanisms taking part in calcium resorption in the rumen of cattle. Further on it was checked if ruminal calcium resorption could be enhanced by adding different anions that are part of calcium salts used for milk fever prevention (formate, acetate, propionate, chloride) to the mucosal buffer solution. Although data were in the same range as those known from studies in small ruminants, in contradiction to results gained in sheep ruminal epithelium neither of the substances investigated showed a stimulating effect on calcium resorption. A tenfold increase of the calcium concentration in the mucosal buffer solution led to a linear raise of calcium resorption. This leads to the conclusion that the transport of calcium in the reticulorumen of cattle is mainly  passive and depends on calcium concentration in the ingesta; active resorption of calcium plays only a minor part. Under favourable conditions it is possible to match a relevant part of the animal’s daily calcium demands via ruminal resorption. Peripartal supplementation of dairy cows with large amounts of highly soluble calcium compounds is therefore considered beneficial. As there is no hint on active ruminal calcium resorption playing a major role in regulation of calcium homeostasis in the bovine, further investigations should concentrate on the regulation of calcium transport in the intestine. Especially the use of molecular biological methods is considered desirable.

Ein Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es, grundlegende Daten zum Transport von Calcium über die isolierte Pansenschleimhaut des Rindes in einem In-vitro-System (Ussing-Kammer-Methode) zu erheben und zu ermitteln, inwiefern der Pansen eine relevante Lokalisation für die Resorption von Calcium darstellt. Unter Kontrollbedingungen konnte eine signifikante Nettoresorption von Calcium in Höhe von 3,16 ± 0,90 nmol·cm-2·h-1 festgestellt werden, die in Anwesenheit eines SCFA-Gemisches (60 mmol·l-1) auf der mucosalen Seite des Epithels auf 13,75 ± 1,80 nmol·cm-2·h-1 anstieg (n = 6). Bei Differenzierung zwischen elektrogenem und elektroneutralem Anteil der unidirektionalen Calciumfluxraten ergab sich, dass die Sekretion von Calcium passiv erfolgt, während die Resorption neben der passiven eine zusätzliche aktive (elektroneutrale) Komponente aufwies. Diese Ergebnisse sind ein sicherer Hinweis dafür, dass im Pansen des Rindes aktive Mechanismen an der Calciumresorption beteiligt sind. Weiterhin wurde überprüft, ob die ruminale Calciumresorption durch verschiedene Anionen (Formiat, Acetat, Propionat und Chlorid), die Bestandteil von in der Milchfieberprophylaxe eingesetzten Calciumverbindungen sind, gefördert wird. Eine den Calciumtransport stimulierende Wirkung konnte dabei für keine der untersuchten Substanzen festgestellt werden. Die ermittelten Calciumfluxraten lagen jedoch in der gleichen Größenordnung wie vergleichbare Werte von kleinen Wiederkäuern. Eine Erhöhung der Calciumkonzentration in der mucosalen Pufferlösung um das Zehnfache hatte einen linearen Anstieg der Calciumresorption (Jms) zur Folge, was darauf schließen lässt, dass der Calciumtransport im Reticulorumen des Rindes überwiegend passiv in Abhängigkeit von der Calciumkonzentration in den Ingesta erfolgt und die aktive Resorption nur eine untergeordnete Rolle spielt. Trotzdem kann unter günstigen Voraussetzungen durch Resorption aus dem Pansen ein relevanter Anteil des täglichen Calciumbedarfes gedeckt werden. Die peripartale Supplementierung der milchfiebergefährdeten Kuh mit größeren Mengen leicht löslicher Calciumverbindungen ist demzufolge als sinnvoll zu bewerten. Weitere Untersuchungen zur näheren Charakterisierung der gastrointestinalen Calciumresorption des Rindes sollten sich auf die Regulation des Calciumtransportes im Darm konzentrieren, wobei besonders der Einsatz molekularbiologischer Methoden wünschenswert erscheint.

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Ricken, Gundula Elisabeth: Transport von Calcium über das isolierte Pansenepithel des Rindes. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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