Fetal programming beim Schwein Zusatzantrag: Mechanismen der proteinabhängigen Programmierung in utero und deren Konsequenzen für die neuroendokrine Stressregulation und Immunfunktion beim Schwein
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Eine inadäquate Nährstoffversorgung während der Trächtigkeit führt zu Imbalanzen im maternalen Stoffwechsel und damit verbunden zu Veränderungen in der Nährstoffversorgung und der endokrinen Umwelt des Fetus. Das Ziel unseres Teilprojekts waren Untersuchungen zum Einfluss inadäquater Nahrungsproteinzufuhr während der Trächtigkeit beim Schwein auf glucocorticoid-abhängige Mechanismen in utero und auf die neuroendokrine Stressregulation der Nachkommen. Wir konnten zeigen, dass nicht nur eine isokalorische Proteinunterversorgung (50% des empfohlenen Bedarfs) sondern auch eine Proteinüberversorgung (250%) während der Trächtigkeit bei Jungsauen deren Wachstum und das Wachstum ihrer Feten reduziert. Durch kompensatorisches Wachstum wurden die Gewichtsunterschiede der Nachkommen während der Säugezeit jedoch wieder ausgeglichen. Proteinunterversorgung der tragenden Sauen führte im letzten Trächtigkeitsdrittel zu einer erhöhten Aktivierung der maternalen HPA-Achse (Zunahme von freiem Cortisol) und zu Symptomen von Proteinmangel (Verminderung der Serumproteingehalte). Interessanterweise führte sowohl niedrige als auch hohe Proteinaufnahme der Sauen bei den Nachkommen zu verringerten Immunglobulinspiegeln im Serum nach der Geburt. Unsere Ergebnisse zeigen darüber hinaus, dass die Glucocorticoid-Regulation in utero durch inadäquate maternale Nahrungsproteinzufuhr beeinflusst wird, was bisher beim Schwein noch nicht nachgewiesen wurde. Die maternale Proteinunterversorgung führt zu einer erhöhten Genexpression von cfos und glucocorticoid-regulierenden Enzymen und Rezeptoren in der Plazenta am 93./94. Trächtigkeitstag, jedoch wurde die Enyzmaktivität der plazentalen 11ß-HSD durch die Diäten nicht beeinflusst. Beide unbalancierten Diäten beeinflussten spezifisch Cortisol- und CBG- Konzentrationen in fetalen Blutgefässen sowie die mRNA Expression der 11ß-HSD- Isoformen im fetalen Hypothalamus. Nach der Geburt erfolgte ein Cross-fostering und die Ferkel wurden bis zum Absetzen durch adäquat ernährte Ammensauen aufgezogen. Am Tag nach der Geburt und am 27. Lebenstag waren keine Auswirkungen der maternalen Diäten auf basale Konzentrationen von Hormonen der HPA- und SAM-Achse und auf Glucocorticoid-Rezeptor-Bindungen in zentralen Regionen der HPA-Regulation nachweisbar. Unter Challengebedingungen zeigte sich jedoch eine erhöhte HPA-Reaktivität nach dem Absetzen bei Nachkommen der proteinunterversorgten Sauen und eine erhöhte SAM-Reaktivität auf insulin-induzierte Hypoglykämie bei Nachkommen der proteinüberversorgten Sauen. Die veränderte Glucocorticoid-Regulation in utero kann als Adaptation des Fetus an die veränderte Nährstoffversorgung und endokrine Umwelt angesehen werden, wobei jedoch nur moderate Langzeitkonsequenzen für die Stressregulation der Nachkommen nachweisbar waren. Dies zeigt, dass beim Schwein in utero akute und kurzfristige Anpassungen an inadäquate maternale Proteinversorgung auftreten, mögliche Langzeitfolgen nach der Geburt jedoch kompensiert werden können, sofern mögliche Carry-over-Effekte ausgeschlossen und eine adäquate Ernährung gewährleistet ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008): Metabolic Programming in Farm Animals. Proc. Soc. Nutr. Physiol., 17: 17-26
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(2009): Maternal low and high protein diets during pregnancy affect body weight and stress reactivity in the offspring of pigs. Joint Annual Meeting of ADSA-CSAS-ASAS, Montreal, Canada. J. Anim. Sci. 87 (Suppl. 2): 234
Gräbner, M.; Kanitz, E.; Tuchscherer, M.; Stabenow, B.; Metges, C.C.; Rehfeldt, C.; Otten, W.
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(2009): Pränataler Stress bei Nutztieren: Eine Übersicht. Berl. Mün. Tierärztl. Wochenschr., 122: 73-81
Gräbner, M.; Kanitz, E.; Otten, W.
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(2010): An inadequate maternal dietary protein level during pregnancy in pigs alters the expression of corticosteroid receptors and 11ß-hydroxysteroid dehydrogenase isoforms in the placenta and fetal brain. European Congress of Endocrinology (ECE), Prague, Czech Republic. Endocrine Abstracts 22: P261
Kanitz, E.; Gräbner, M.; Tuchscherer, M.; Brüssow, K.P.; Stabenow, B.; Rehfeldt, C.; Metges, C.C.; Otten, W.
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(2010): Low and excess dietary protein levels during gestation affect growth and compositional traits in gilts and impair offspring fetal growth. J. Anim. Sci., epub
Rehfeldt, C.; Lang, I.S.; Görs, S.; Hennig, U.; Kalbe, C.; Stabenow, B.; Brüssow, K.-P.; Pfuhl, R.; Bellmann, O.; Nürnberg, G.; Otten, W.; Metges, C.C.
