Funktionelle und molekulare Analyse des intestinalen Calcium- und Phosphattransports beim Pferd
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Pathophysiologische Veränderungen des Intestinaltraktes sind die häufigste Todesursache beim Pferd. Sie gehen oftmals mit einer Störung der Ca/Pi-Homöostase einher. Im tierartspezifischen Vergleich weist das Pferd eine hohe intestinale Ca Absorptionskapazität auf und die Regulationsmechanismen der Ca/Pi Homöostase unterscheiden sich von denen anderer Spezies. Da über die Lokalisation, die zugrundeliegenden Transportstrukturen und die Regulation des intestinalen Ca/Pi Transports beim Pferd bisher keine ausreichenden Daten vorliegen, war Ziel dieses Projektes, den trans- und parazellulären Transport von Ca und Pi entlang der Darmachse zu lokalisieren, funktionell zu charakterisieren und die zugrunde liegenden am aktiven Ca/Pi-Transport beteiligten Strukturen zu identifizieren. Funktionelle Untersuchungen mit Hilfe der Ussing-Kammer-Technik ergaben signifikante Unterschiede in den Ca und Pi Nettofluxraten zwischen den Darmsegmenten, wobei insbesondere die hohen Ca Nettofluxraten im Duodenum im tierartspezifischen Vergleich überraschten. Auch zeigte sich eine Besonderheit im intestinalen Pi Transport. Im Jejunum wurde eine transzelluläre Pi Sekretion detektiert. Auf mRNA Ebene wurde PiT1 als Pi Transporter im Jejunum identifiziert. Der NaPiIIb, der bei anderen Spezies vorwiegend für die intestinale Pi Absorption im Dünndarm verantwortlich ist, wurde in dieser Studie beim Pferd ausschließlich im Dickdarm nachgewiesen. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen der funktionellen Untersuchungen weisen die vorliegenden Ergebnisse somit daraufhin, dass der Dickdarm (rechtes dorsales Kolon) für die intestinale Pi Absorption beim Pferd eine wesentliche Bedeutung zu haben scheint. Eine Pi Sekretion in das Lumen im Dünndarm könnte als Pi Angebot für den mikrobiellen Stoffwechsel im Caecum des Pferdes sinnvoll sein, die nachfolgende Pi Absorption im Kolon mittels NAPiIIb würde für die Aufrechterhaltung der Pi Homöostase des Pferdes von Bedeutung sein können. Auch die funktionellen Aufnahmestudien in BSMV bestätigten eine Na+ abhängige, aktive Pi Aufnahme im Kolon. Beim Ca-Transport wurden übereinstimmend auf funktioneller und molekularbiologischer Ebene eine Ca-Absorption entlang der Darmachse mit dem equinen TRPV6 als zugrundeliegendes Transportprotein bestätigt. Auch wenn die hohen Ca Nettofluxraten im proximalen Dünndarm dokumentieren, dass das der proximale Dünndarm die Hauptlokalisation für die intestinale Ca Absorption beim Pferd darstellt, zeigte sich auch im Caecum eine transzelluläre Ca Absorption. Neben dem Nachweis von am Ca Transport beteiligter Proteine des klassischen Weges (TRPV6, Calbindin D9k, PMCA11) wurden die Existenz weiterer regulativer Proteine (Calmodulin, BSPRY) beim Pferd bestätigt. So ist erstmalig eine Grundlage geschaffen, auf derer die Regulation der intestinalen Aufnahme von Ca in weiteren Studien näher untersucht werden kann.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2014). Intestinale Calcium- und Phosphatabsorption beim Pferd – die Bedeutung aktiver und passive Transportmechanismen entlang der Darmachse. Eckehard Deegen Symposium, 23. – 25. Mai, Pferdeheilkunde, Baden-Baden, Deutschland
Cehak A, Schröder B, Feige K, Breves G
- (2014). Investigations regarding the intestinal paracellular transport of calcium as a function of luminal calcium concentration in the horse. 21. Tagung der Fachgruppe Physiologie und Biochemie der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft e.V., 13.-15. Februar, Zürich, Schweiz
Cehak A, Guschlbauer M, Schröder B, Feige K, Breves G
- (2014). Transport of calcium and phosphate along the intestinal axis is affected by channel inhibitors and a blocker of the paracellular pathway in horses. 11th International Equine Research Colic Symposium, 7. -10. Juli, Dublin, Ireland
Cehak A, Schröder B, Feige K, Breves G
- (2015). Mechanisms of Ca2+ and Pi transport in equine small intestines. 69th Conference of the Society of Nutrition Physiology, 10. – 12. März, Göttingen, Deutschland
Marholt L, Muscher-Banse AS, Wilkens MR, Breves G, Cehak A
- (2015). The equine intestine: A Ca2+ absorption machinery. 4th Symposium of the Young Physiologists, 24. - 25. September, Leipzig, Deutschland
Marholt L, Wilkens MR, Schröder B, Breves G, Cehak A
- Segmental diversity of phosphate transport along the intestinal axis in horses. J Anim Sci. 2017 Jan;95(1):165-172
Muscher-Banse AS, Marholt L, Eigendorf N, Wilkens MR, Schröder B, Breves G, Cehak A
(Siehe online unter https://doi.org/10.2527/jas.2016.0939) - Trans- and paracellular calcium transport along the small and large intestine in horses. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol 2017 Feb;204:157-163
Wilkens MR, Marholt L, Eigendorf N, Muscher-Banse AS, Feige K, Schröder B, Breves G, Cehak A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cbpa.2016.11.020)
