"Nutritional Programming" des Energie- und Makronährstoff-Stoffwechsels durch hohe und niedrige maternale Proteinzufuhr beim Schwein
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde geprüft, ob eine inadäquate Nahrungsproteinzufuhr bei Jungsauen während der Trächtigkeit den Energie- und Nährstoffmetabolismus der Nachkommen (1., 28., 80. und 188. Lebenstag, LT) permanent verändert. Darüber hinaus wurde mittels metaboler Parameter von Sauen und Föten die maternal-fötale Interaktion am 64. und 94. Trächtigkeitstag (TT) charakterisiert. Das gewählte Ernährungsregime umfasste drei isoenergetische Diäten, die sich in ihrem Protein:Kohlenhydrat-Verhältnis unterschieden (Low Protein 1:10.4 (LP; 6.5%=50% der Empfehlung); Adequate Protein 1:5 (AP; normgerecht); High Protein 1:1.3 (HP; 30%=250% der Empfehlung). Während die trächtigen HP-Sauen magerer waren und eine nur 8% geringere Körpergewichtszunahme (109. TT) aufwiesen, zeigten die LP-Sauen eine massive Reduktion der Körpergewichtsentwicklung (-38%) bei größerer, relativer Verfettung. Das Geburtsgewicht der Nachkommen war sowohl in der LP- als auch in der HP-Gruppe um 15% vermindert. Föten der HP-Sauen wiesen bereits am 94. TT eine geringere Körpermasse gegenüber der AP-Gruppe auf. Dies ging einher mit Veränderungen des maternalen Glucose-, Lipid- und Aminosäure-Stoffwechsels und einer veränderten Kolostrumzusammensetzung. Es konnten Diäteffekte für Plasmakonzentrationen von LDL- Cholesterol, HDL-Cholesterol, % HDL-Cholesterol, Harnstoff, IGF-1 und Gluc agon nachgewiesen werden. Ein intravenöser Glucosetoleranztest im 3. Trimester ergab Hinweise auf eine in der Reihenfolge AP > HP > LP zunehmende Insulinsensitivität. Metabole 24h- Plasmaprofile ergaben bei den HP- und LP-Sauen geringere Glucose-Konzentrationen im Vergleich zu AP und bei LP-Sauen niedrigere Triglycerid-, aber höhere Cholesterinspiegel als in AP bzw. HP. Die NEFA-Konzentration war in HP-Sauen 30% höher als in AP und LP. Bei den Plasma-Aminosäuren ergaben sich im Vergleich zur Kontrollgruppe in den HP-Sauen höhere Konzentrationen an Ile, Lys und Val, während in der LP-Gruppe Ile, Leu, Phe, Trp und Val geringer konzentriert waren. Deutliche Differenzen zeigten sich in der placentären Extraktion und Abgabe von Aminosäuren in HP- und LP-Sauen wobei sich die Muster zwischen 64. und 94. TT unterschieden. Der placentäre Aminosäurestoffwechel vermochte die imbalanten Aminosäureprofile im Sauenplasma im Fötenplasma weitgehend auszugleichen. In HP- als auch LP-Föten war die Extraktion von Lys am 94. TT geringer als in AP-Föten. Geringere Laktat- und Fructosekonzentrationen im Nabelschnurblut in der LP- und HP-Gruppe weisen auf eine eingeschränkte Glucoseverwertung hin. Ursachen für die intrauterine Wachstumsretardierung in der LP- sowie in der HP-Gruppe sind deshalb in einer nicht-bedarfsgerechten Verfügbarkeit einzelner essentiellen Aminosäuren sowie in einer eingeschränkten Glucoseversorgung oder -verwertung zu sehen. Die Nachkommen wurden nach der Geburt von normgerecht ernährten Ammensauen bis zum 28. LT aufgezogen. Die Saugferkel zeigten keine unterschiedliche Wärmeproduktion, jedoch war in HP-Ferkeln die fraktionelle Gluconeogeneserate tendenziell verringert. Nach dem Absetzen unterschieden sind Futteraufnahme, Wachstum als auch N-Bilanz und Wärmeproduktion nicht zwischen den Nachkommengruppen. Bei Absetzern und Läufern traten diätbedingte Unterschiede punktuell bei Insulin, Glykogen- und Glucosekonzentration auf, ohne Hinweise auf unterschiedliche Insulinsensitivität. Das Leberproteom-Profil von Neugeborenen war diätabhängig ausgeprägt und zeigte Unterschiede z.B. in mit dem Kohlenhydratstoffwechsel, der oxidativen Stressantwort oder der Chaperone-Aktivität assoziierten Prozessen. In der Tendenz war der Harnstoff-Umsatz am 76. LT bei den Nachkommen der HP- geringer als bei denen der LP-Sauen. Dies könnte darauf hindeuten, dass die HP-Nachkommen einen geringeren Proteinabbau aufwiesen, was sich positiv auf den Muskelansatz auswirken könnte. Fazit: Effekte auf den Stoffwechsel der Nachkommen, die durch die unterschiedliche pränatale Umwelt bedingt waren, konnten nachgewiesen werden, diese waren aber relativ moderat. Weitere während des späteren Lebens auftretende Effekte sind damit jedoch nicht ausgeschlossen. Vermutlich verfügen Individuen, die nur während des pränatalen Lebens einer inadäquaten maternalen Nährstoffzufuhr ausgesetzt waren, zumindest während der juvenilen und adoleszenten Phase, über ausreichend funktionale Plastizität, die es ermöglicht, fötal initiierte aberrante Prozesse zu kompensieren. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Energie- und Nährstoffzufuhr während der Säugeperiode normgerecht ist.
Publications
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