Untersuchung zum Insulin- und Argininstoffwechsel bei gesunden und insulindysregulierten Pferden

Niemczyk, Anna

Dissertation 2025 CC BY 4.0

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Untersuchung zum Insulin- und Argininstoffwechsel bei gesunden und insulindysregulierten Pferden

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Bei insulindysregulierten Pferden wurden eine subklinische vaskuläre Dysfunktion und Veränderungen im Argininstoffwechsel beschrieben. Darum sollten im Rahmen der vorliegenden Studie die Zusammenhänge zwischen Insulin- und Argininstoffwechsel bei gesunden und insulindysregulierten Pferden untersucht und verglichen werden.

Zweiundzwanzig Pferde wurden morphometrischen Messungen und einem oralen Glukosetest (OGT) mit der Gabe von 1 g/kg Körpergewicht Glukose unterzogen. Die dabei gewonnenen Blutproben wurden auf Insulin, Glukose, Arginin, Asymmetrisches Dimethyliertes Arginin (ADMA), NO und deren Metaboliten mithilfe von ELISAs, kolorimetrischen und elektrochemischen Assays untersucht.

Bei den insulindysregulierten Pferden bestand eine positive Korrelation zwischen der Insulingesamtmenge (AUC_Ins) und dem Argininspiegel (r = 0,767, p = 0,021)[JD1] , der bei den gesunden Pferden nicht zu beobachten war (r = -0,65, p = 0,591)[JD2] . Möglicherweise besteht also ein nicht linearer Zusammenhang zwischen Veränderungen im Insulin- und Argininstoffwechsel. Dieser ist möglicherweise auf die regulierende Wirkung des Arginins auf den mTOR1-Komplex zurückzuführen.

Außerdem sind Arginin, Ornithin und Citrullin, sowie das Arginin:ADMA-Verhältnis signifikant unter der endogenen Hyperinsulinämie abgesunken (adj. p ≤ 0,0416)[JD3] , was auf eine verringerte Bioverfügbarkeit[JD4] von NO bzw. eNOS-Aktivität deutet. Diese zeitlichen Verläufe decken sich mit früheren Untersuchungen an insulindysregulierten Pferden.

Da Messungen der NO-Metabolite Nitrat und Nitrit erfolglos blieben, konnte nicht beurteilt werden, inwiefern NO zur beschriebenen vaskulären Dysfunktion bei einer Insulindysregulation beiträgt. Der eNOS Inhibitor ADMA zeigte während des OGTs und im Vergleich zwischen gesunden und insulindysregulierten Pferden keine signifikanten Unterschiede, sodass er eher weniger wahrscheinlich eine unmittelbare Rolle bei der vaskulären Dysfunktion spielt.

Zusammenfassend kann eine Interaktion zwischen dem Insulin- und Argininstoffwechsel festgestellt werden. Diese Interaktion wird durch die Insulindysregulation beeinflusst, wobei der Verdacht auf einen nicht linearen Zusammenhang besteht. In weiteren Forschungen sollte der mögliche Einfluss des mTOR1-Komplexes untersucht werden, sowie die Beteiligung weiterer Substrate wie Tetrahydrobiopterin, Endothelin-1 oder DDAH.

The aim of this study was to investigate and compare the relationships between insulin and arginine metabolism in insulinsensitive and insulindysregulated horses.

22 privately owned horses were used for this study. On each horse morphometric measurements with weight, body condition score (BCS), cresty neck score (CNS) and body condition index (BCI) were taken and a oral glucose test (OGT) with 1 g/kg body weight glucose was performed on each horse. Blood samples obtained during the OGT were tested for insulin, glucose, arginine, asymmetric dimethylated arginine (ADMA), NO and metabolites using ELISAs, colorimetric and electrochemical Assays.

When only the insulindysregulated horses were considered, a positive correlation between AUC_Insulinand arginine levels (r = 0,767, p = 0,021)[JD1] ). No correlations were observed in the insulinsensitive group (r = -0,65, p = 0,591), so a non-linear relationship can be assumed. Insulindysregulation results in alterations of the insulin signaling especially in the mTOR phosphorylation which is positive regulated by arginine.

Furthermore arginine, ornithine and citrulline, as well as the arginin:ADMA ratio, decreased significantly under stimulation (adj. p = < 0,0416). This indicates reduced bioavailability of eNOS and NO. The reduction in arginine, ornithine and citrulline was consistent with other studies of amino acid metabolism in horses with insulindysregulation.

Since measurements of the NO metabolites nitrate and nitrite were unsuccessful, it was not possible to assess the extent to which NO contributes to the described vascular dysfunction in insulin dysregulation. The eNOS inhibitor ADMA showed no significant differences during the OGT and in the comparison between healthy and insulin-dysregulated horses, making it less likely to play a direct role in vascular dysfunction.

In summary, an interaction between insulin and arginine metabolism can be observed. This interaction is influenced by insulin dysregulation, with a suspected non-linear relationship. Further research should investigate the possible influence of the mTOR1 complex and the involvement of other substrates such as tetrahydrobiopterin, endothelin-1, or DDAH.