Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Auswirkungen der alimentären Supplementation n6- und n3- ungesättigter Lipide auf die pankreatische und periphere Insulinresponse bei Rindern

Berning, Reinhard

The aim of this study was to investigate the effect of n6- and n3-unsaturated dietary fat supplements on pancreatic insulin response and peripheral insulin sensitivity in cattle. Six healthy, non lactating, non pregnant, rumen fistulated cows were used in a latin square design. 5% of ration on dry matter basis were replaced isocalorically by fat supplements. Fats were administered 28 days each thrice daily with 80 day intervalls for wash-out. Palmstearin (P, Bergafat®: 56% C16:0, 34% C18:0, 6% C18:1n9) provided saturated fatty acids (FA) and was administered intraruminally via a rumen fistula. Linseed oil (L, high in n3-FS: 4% C16:0, 3% C18:0, 63% C18:3n3, 14% C18:2n6, 16% C18:1n9) and sunflower oil (S, high in n6-FS: 4% C16:0, 69% C18:2n6, 25% C18:1n9) were infused intraabomasally by means of a permanent stomach tube. Muscle biopsies were obtained from semimembranous and semitendinous muscles before and after each supplementation period and analyzed for fatty acid composition in the phospholipid fraction by gas chromatography. Compared to baseline values (A), supplementation led to a significant rise in the sum of n3-FA in the phospholpid-fraction of muscle fatty acids in the linseed oil group from 6,19±0,05% (A) to 15,17±0,84% (L; p<0,0001). The mean sum of n6-FA rose significantly from 30,43±0,81% (A) to 45,33±2,78% (S; p<0,01) after sunflower oil supplementation. The mean sum of polyunsaturated fatty acids (PUFA) in the muscle phospholipids increased significantly from 36,62±1,07% (baseline) to 48,86±1,88% (L; p<0,001) and 50,75±3,16% (S; p<0,01), respectively. The mean sum of saturated fatty acids in PLP was not influenced significantly, but the mean sum of n9-FA declined significantly from 22,57±0,62% (A) to 15,52±0,36% (L; p<0,001) and 12,92±0,09% (S; p<0,0001), respectively. The mean ratio of polyunsaturated to saturated fatty acids in the phospholipid fraction (P/S-ratio) rose significantly from 0,99±0,04 (A) to 1,52±0,13 (L; p<0,01) and 1,57±0,02 (S; p<0,05), respectively. The proportion of n6 fatty acids to n3 fatty acids (n6/n3-ratio) declined on the average significantly from 5,06±0,41 (A) to 2,24±0,12 (L; p<0,001) by lineseed oil supplementation as compared to baseline values, but increased significantly by sunflower oil to 8,58±0,59 (S; p<0,01). The supplementation of Bergafat® did not result in any significant changes of the mentioned parameters. In the hyperglycemic clamps, blood glucose was increased to 5mmol/l. The average steady-state glucose infusion rate in the HGC did not differ between treatments. The mean steady-state plasma insulin concentration (InsSSHGC) declined significantly after all supplemetation periods (L: 61,19±12,74µIU/ml; p<0,05, S: 55,07±6,67µIU/ml; p<0,01, P: 64,54±7,33µIU/ml; p<0,05) as compared to baseline values before supplementation (A: 88,39±11,46µIU/ml). The average absolute increase in plasma insulin concentration was significantly (p<0,05) lower after S (48,75±6,85µIU/ml), as compared to baseline (74,22µIU/ml; L: 52,53±11,77µIU/ml, P: 52,63±6,31µI/ml). The mean insulin sensitivity index did not differ significantly between the treatment groups in the HGC experiments. The peripheral insulin sensitivity was assessed in euglycemic-hyperinsulinemic clamp experiments at an insulin dosage of 6mIU/kg*min. After S supplementation, mean SSGIR in EHGC declined significantly as compared to the baseline experiments (A: 22,04±1,56 µmol/kg* min , S: 19,00±1,09 µmol/kg* min, p<0,05). Mean SSGIREHGC after supplementation of linseed oil (20,98±1,85µmol/kg*min) and palmstearin (20,00±2,27µmol/kg*min) did not differ significantly from A. The mean insulin sensitivity index, assessed in EHGC (ISIEHGC), was significantly lower after S (0,0281±0,0042µmol*ml/kg*min*µIU), compared to the baseline values (A: 0,0034±0,0045µmol*ml/kg*min*µIU; p<0,05). The mean rate of insulin elimination was significantly higher after linseed oil supplementation (0,01462±0,00055min-1; p<0,05) and sunflower oil supplementation (0,01446±0,00051min-1; p<0,01) in comparison with the unsupplemented state values (0,01190±0,00060min-1). In conclusion, the dietary supplementation of n6- and n3-unsaturated C18 fatty acids resulted in substantial changes of the fatty acid pattern of the skeletal muscle phospholipid fraction. The impacts on pancreatic insulin response and peripheral insulin responsiveness of the nonpregnant, nonlactating animals in this study were unexpectedly small as compared to the effects of polyunsaturated fatty acids in the diet of monogastrics. In contrast to the findings in monogastrics, n6 fatty acids from sunflower oil reduced the pancreatic insulin response and peripheral insulin responsiveness in cattle in this study.

In dieser Studie sollten die Auswirkungen von n6- und n3-ungesättigten Fettzulagen in der Ration von Rindern auf die pankreatische Insulinresponse (Insulinausschüttung nach Glucosebelastung) und die periphere Insulinsensitivität (Glucoseaufnahme bei Hyperinsulinämie) untersucht werden. Die Versuche wurden an sechs gesunden, nicht tragenden, nicht laktierenden, pansenfistulierten Kühen nach dem Prinzip des lateinischen Quadrates durchgeführt. Es wurden fünf Prozent der Trockenmasse der Ration isokalorisch durch Fettzulagen ersetzt. Die Supplemente wurden jeweils 28 Tage lang dreimal täglich verabreicht, anschließend folgte eine 80tägige Auswaschphase. Palmstearin (P, Bergafat®: 56% C16:0, 34% C18:0, 6% C18:1n9) lieferte gesättigte Fettsäuren (FS) und wurde über eine Pansenfistel intraruminal verabreicht; Leinöl (L, reich an n3-FS: 4% C16:0, 3% C18:0, 63% C18:3n3, 14% C18:2n6, 16% C18:1n9) und Sonnenblumenöl (S, reich an n6-FS: 4% C16:0, 69% C18:2n6, 25% C18:1n9) wurden durch eine permanente Labmagensonde intraabomasal infundiert. Vor sowie nach den Supplementationsphasen wurden Bioptate aus der langen Sitzbeinmuskulatur entnommen und mittels Gaschromatographie das Fettsäuremuster der Phospholipde (PLP) der Zellmembranen bestimmt. Im Vergleich zu den Ausgangswerten ohne Suppelementation (A) führte Leinöl im Mittel zum signifikanten Anstieg der Summe der n3-Fettsäuren in den PLP von 6,19±0,05% (A) auf 15,17±0,84% (L; p<0,0001), nach Sonnenblumenölgabe nahm die Summe der n6-Fettsäuren in den PLP im Mittel  signifikant von 30,43±0,81% (A) auf 45,33±2,78% (S; p<0,01) zu. Der Gehalt an mehrfachungesättigten Fettsäuren (PUFA) in der PLP-Fraktion stieg gegenüber der Ausgangslage signifikant von durchschnittlich 36,62±1,07% (A) auf 48,86±1,88% (L; p<0,001) bzw. 50,75±3,16% (S; p<0,01). Der mittlere Anteil gesättigter Fettsäuren wurde nicht signifikant beeinflußt, während die Summe der n9-Fettsäuren von durchschnittlich 22,57±0,62% (A) signifikant auf 15,52±0,36% (L; p<0,001) bzw. 12,92±0,09% (S; p<0,0001) abfiel. Das Verhältnis von polyungesättigten zu gesättigten Fettsäuren (P/S-Ratio) in den PLP stieg im Mittel signifikant von 0,99±0,04 (A) auf 1,52±0,13 (L; p<0,01) bzw. 1,57±0,02 (S; p<0,05). Das Verhältnis von n6-Fettsäuren zu n3-Fettsäuren (n6/n3-Ratio) verringerte sich durch Leinöl signifikant von durchschnittlich 5,06±0,41 (A) auf 2,24±0,12 (L; p<0,001) und stieg durch Sonnenblumenöl signifikant auf 8,58±0,59 (S; p<0,01). Bergafat® beeinflußte die genannten Parameter nicht signifikant. Die pankreatische Insulinresponse wurde im Hyperglykämischen Glucose-Clamp (HGC) bei einer Steady State-Glucosekonzentration von 5mmol/l ermittelt. Die Fettzulagen führten zu einer signifikanten Verringerung der  mittleren Insulinkonzentration im Steady state des HGC (InSSHGC) gegenüber dem Ausgangswert (A: 88,39±11,46µIU/ml), unabhängig vom verwendeten Supplement (L: 61,19±12,74µIU/ml; p<0,05, S: 55,07±6,67µIU/ml; p<0,01, P: 64,54±7,33µIU/ml; p<0,05). Die gemittelte Steady state-Glucoseinfusionsrate im HGC (SSGIRHGC) unterschied sich nicht signifikant zwischen den Gruppen. Der gemittelte absolute Anstieg des Insulinspiegels im HGC war nach S (48,75±6,85µIU/ml) signifikant (p<0,05) geringer als im HGC ohne Fettsupplementation mit 74,22µIU/ml (L: 52,53±11,77µIU/ml, P: 52,63±6,31µI/ml). Der mittlere Insulinsensitivitätsindex im HGC (ISIHGC) unterschied sich nicht signifikant zwischen den Supplementationsphasen. Die periphere Insulinwirksamkeit wurde im euglykämisch-hyperinsulinämischen Glucose-Clamp (EHGC) bei einer Insulindosis von 6µIU/kg*min untersucht. S führte im Durchschnitt zu einem signifikanten Rückgang der SSGIR im EHGC  gegenüber der Ausgangslage, sie fiel von 22,04±1,56µmol/kg* min (A) auf 19,00±1,09µmol/kg* min (S, p<0,05). Die mittlere SSGIR im EHGC nach Leinölsupplementation (20,98±1,85µmol/kg*min) und Bergafat®-Gabe (20,00±2,27µmol/kg*min) unterschieden sich nicht signifikant von A. Der Insulinsensitivitätsindex im EHGC (ISIEHGC) war im Mittel nach S mit 0,0281±0,0042µmol*ml/kg*min*µIU signifikant kleiner als im unsupplementierten Zustand (A: 0,0034±0,0045µmol*ml/kg*min*µIU; p<0,05). Die Ratenkonstante der Insulinelimination stieg durch die Gabe von Leinöl (0,01462±0,00055min-1; p<0,05) und Sonnenblumenöl (0,01446±0,00051min-1; p<0,01) signifikant über den Wert der unsupplementierten Kontrollration (0,01190±0,00060min-1). Zusammenfassend ist festzustellen, daß die alimentäre Supplementation n6- und n3-ungesättigter C18-Fettsäuren zu erheblichen Veränderungen im Fettsäuremuster der Phospholipdfraktion der langen Sitzbeinmuskulatur führte. Die Auswirkungen auf die pankreatische Insulinausschüttung nach Glucosestimulation im HGC sowie die periphere insulinvermittelte Glucoseaufnahme im EHGC waren unerwartet gering bei den in dieser Studie verwendeten Rindern. Im Gegensatz zu den Erkenntnissen an monogastrischen Spezies führte Sonnenblumenöl zum geringfügigen Rückgang der pankreatischen Insulinantwort und der peripheren insulinvermittelten Glucoseaufnahme.

Quote

Citation style:

Berning, Reinhard: Auswirkungen der alimentären Supplementation n6- und n3- ungesättigter Lipide auf die pankreatische und periphere Insulinresponse bei Rindern. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export