Endogene Hormone in der Milch

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1 Zentralinstitut Lebensmittel und Ernährung Physiologie Weihenstephan Meyer Endogene Hormone in der Milch Heinrich H.D. Meyer, Heike Kliem, Enrique Viturro

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3 Skelett Gerüst Blutzellen Ca-Speicher Ovar, Uterus Peproduktion Darm Resorption Pansen Zelluloseabbau, 40% Thermogenese Acetat, Propionat, Butyrat Harnstoff Protein Innere Organe Lipide, Toxine Herz, Lunge, Niere etc. +H 2 Horngeschütze Stirnwaffen Gehirn Steuerung Perception Hirnkühlung Muskulatur Bewegung Proteinspeicher Parotis Verdauung Entgiftung Fliegenabwehr Milchdrüse Bedarf pro 10 L Milch: 1kg Glucose, 300g Protein, 400g Acetat, 10 8 Lymphozyten, 12g Calcium Haut, Fettgewebe Thermoregulation Energiespeicher Leber AS-Abbau Gluconeogenese Lipogenese Ketogenese Meyer 2000

4 endokrine OrOse'n Drüsen Adenohypophyse Schilddrüse, Nebensch~ddrüse C Zcllayatem der Schaddrüse Niere Gaetrointestinal trakt Ovar Testla -~ormone E_n_dokri_n<?logie Hormone op J.Hxw op".uxe'l V Endokrinologie EVÖOKptVEtV e vöokpi vw ich wecke auf in Bewegung setzen, Losstürmen hinein absondern ich scheide ab nach innen Drüse (Auch: Kritik, Krise) Blut ~ Zielorgan

5 Schema der neurohormonalen Regulation der Fortpflanzungsfunktion Negativer feed back Uterus Hypothalamus GnRH Hypophysenvorderlappen FSH LH Corpus luteum Progesteron Follikel Östradiol Erfolgsorgane Releasing- Hormone gonadotrope Hormone Ovarialhormone Meyer 1997 Gewichtsdimensionen und Konzentrationen g 10 0 g mg 10-3 g mg/g = μg 10-6 g μg/g = ppm ng 10-9 g ng/g = ppb pg g pg/g = ppt fg g fg/g = ppq

6 Inhalte Wie gelangen endogene Hormone in die Milch? Haben Produktionsintensität i t ität oder Rasse einen Einfluss? Wie erfolgt die Inaktivierung der Hormone? Funktionale Bewertung der Hormone in Milch? Optionen zur Verbesserung der Nährstoffökonomie Neue Ziele zur weiteren Optimierung der Milchinhaltsstoffe

7 Hormon-Transfer in die Milch 1 Passive Diffusion lipophile Wechselwirkungen 2 Aus dem Blutplasma via leaky junctions 3 Biosynthese in den vitalen Milchzellen Theyerl-Abele M.; Meyer H.H.D.; Schams D.; Karg H. 1990: Konzentrationen von IGF-I I und Östradiol-17ß im Blutplasma des graviden Rindes. Deutsche Tierärztliche Wochenschrift 97:

8 Daxenberger, A.; Ibarreta, D.; Meyer, H.H.D. 2001: Possible health impact of animal oestrogens in food. Human Reproduction Update 7: Tabelle IX. Concentrations of oestradiol 17 in bulk milk and milk products p Product Unit Oestradiol 17 Oestrone Unprocessed whole milk a pg/ml Unprocessed skim milk a pg/ml Processed whole milk a pg/ml Processed skim milk a pg/ml Reconstituted non fat milk a pg/ml Whey a pg/ml Cottage cheese a pg/g Butter a pg/g Ricotta, fresh cheese b pg/g 8 12 (Half )ripened cheese b pg/g a from Wolford and Argoudelis (1979) b from Cantoni and d`aubert (1995) IGF-1 Transfer in Milch nach bst- Behandlung Daxenberger et al.: The Analyst 123 (1998)

9 Proteine und Peptid-Hormone in Kolostrum und Milch Kolostrum Gemelk Milch 1 4 IgG (g/l) <2 -GT ( kat/l) Lactoferrin (g/l) <0.1 Transferrin (g/l) nd Prolactin (ng/ml) IGF-1 (ng/ml) <5 Insulin (ng/ml) GH (ng/ml) 1.5 <1 <1 Glucagon (ng/ml) TNF- (ng/ml) <0.1 Blum & Hammon 2000 Prakash, B.S.; Meyer, H.H.D.; van de Wiel, D.F.M 1987: Sensitive Enzyme Immunoassay of Progesterone in Skim Milk Using Second-Antibody Technique. Animal Reproduction Science, 16: Functional classification of ovarian activity in cows - 2μL skim milk is the optimal volume to be analysed - <0.4 ng progesterone/ml corresponded to the early follicular phase ng progesterone/ml to the early or ending luteal phase - >1.0 ng progesterone/ml indicated full luteal activity.

10 Aktivierung der Immunabwehr in der Milchdrüse via E. coli LPS PMN u.a. Leukozyten Diapedese Zytokine Zytokine LPS LPS+LBP Chemokine Lyse von gramnegativen Bakterien Makrophage scd14 scd14-lps Komplex Prgomet & Pfaffl, Weihenstephan 2003 Milch Epithelzellen Blutgefäß Inhalte Wie gelangen endogene Hormone in die Milch? Haben Produktionsintensität i t ität oder Rasse einen Einfluss? Wie erfolgt die Inaktivierung der Hormone? Funktionale Bewertung der Hormone in Milch? Optionen zur Verbesserung der Nährstoffökonomie Neue Ziele zur weiteren Optimierung der Milchinhaltsstoffe

11 Sarkar M;Meyer HHD;Prakash BS 2006: Sarkar, M.; Meyer, H.H.D.; Prakash, B.S. 2006: Is the yak (Poephagus grunniens L.) really a seasonal breeder? Theriogenology 65:

12 Meyer, H.H.D.; Sauerwein, H.; Mutayoba, B.M. 1990: Immunoaffinity chromatography and a biotin-streptavidin amplified enzymeimmunoassay for sensitive and specific estimation of estradiol-17. J. Steroid biochem. 35, Functional characterization of cattle breeds The immune system of mammary gland epithelial cells Ancient breeds High yielding modern breeds (Tierpark Arche Warder): (Research stations of TUM, Freising): Highland Cattle Brown Swiss White Park Cattle RdHl Red Holstein Sensitivity to mastitis? Sensitivity to mastitis? Juli 2010

13 Inhalte Wie gelangen endogene Hormone in die Milch? Haben Produktionsintensität i t ität oder Rasse einen Einfluss? Wie erfolgt die Inaktivierung der Hormone? Funktionale Bewertung der Hormone in Milch? Optionen zur Verbesserung der Nährstoffökonomie Neue Ziele zur weiteren Optimierung der Milchinhaltsstoffe Effekte der Verarbeitung Rohmilch - Steroidhormone, Prostaglandine, Peptidhormone, Proteohormone past. Milch - Steroidhormone, Prostaglandine, Peptidhormone, Proteohormone ESL-Milch - Steroidhormone, Prostaglandine, Peptidhormone UHT-Milch - Steroidhormone, Prostaglandine... Soja-Milch - Phytoöstrogene Meyer 2005

14 injec t ion site ( ) fo t ~~ <1..:-~~.:~~ Fig. 4. Pathways of T metaoolism and residue formation during circulation through liver, kidney, heart, muscle and fat. Meyer 1997

15 Inhalte Wie gelangen endogene Hormone in die Milch? Haben Produktionsintensität i t ität oder Rasse einen Einfluss? Wie erfolgt die Inaktivierung der Hormone? Funktionale Bewertung der Hormone in Milch? Optionen zur Verbesserung der Nährstoffökonomie Neue Ziele zur weiteren Optimierung der Milchinhaltsstoffe Dimensions, analytical procedures and ocurrence of estrogens 10 0 g implantation sites 10-3 mg/g gg 10-6 μg/g ppm HPLC-UV caviar 10-9 ng/g ppb boar meat EIA meat, eggs GC-MS meat, milk pg/g ppt LC-MS/MS meat, milk HPLC/EIA surface water negative fg/g ppq Meyer 2007

16 Lange, I; Daxenberger, A; Meyer, H.H.D. H 2001: Hormone contents in peripheral tissues after correct and of-label use of growth promoting hormones in cattle APMIS 109: Heifers Dose Loin tissue E2-17ß pg/g fold 3.5 1fold 1.7 3fold 4.4 3fold fold 20 10fold 16 Estradiol-17ß (E2): Levels, limits and residues 10 0 g mg implantation sites (only USA etc) 10-3 mg 1 mg effect level in woman 300 μg no effect level in woman - NOEL 10-6 μg 3 μg acceptable daily intake for human - ADI 300 ng 20 g caviar or 300 g boar meat 20 ng 100 g eggs 10-9 ng 9ng Lmilk 600 pg 300 g veal meat pg Meyer 2007

17 Inhalte Wie gelangen endogene Hormone in die Milch? Haben Produktionsintensität i t ität oder Rasse einen Einfluss? Wie erfolgt die Inaktivierung der Hormone? Funktionale Bewertung der Hormone in Milch? Optionen zur Verbesserung der Nährstoffökonomie Neue Ziele zur weiteren Optimierung der Milchinhaltsstoffe Capper, J.L.; Cady, R.A.; Baumann, D.E. 2009: The environmental impact of dairy production: 1944 compared with Journal of Animal Science: 87,

18 Inhalte Wie gelangen endogene Hormone in die Milch? Haben Produktionsintensität i t ität oder Rasse einen Einfluss? Wie erfolgt die Inaktivierung der Hormone? Funktionale Bewertung der Hormone in Milch? Optionen zur Verbesserung der Nährstoffökonomie Neue Ziele zur weiteren Optimierung der Milchinhaltsstoffe Adapting cows milk to human nutrition needs more prebiotic oligosaccharides in casein /glyco macro peptide less mammary gland SFAl less transfatty acids less cholesterol l l more Fe lactoferrin improved baby food AA Meyer 2008

19 cholesterol in milk group mm C CM week Viturro et al 2010 Xenobiotika Östrogene Image hormonell wirksamer Verbindungen in Lebensmitteln grundsätzlich problematisch - eher problematisch Melatonin - Schlafmilch, h eher positiv funktional Phytoöstrogene - eher günstig Wissenschaftliche Bewertung Hormonelle Inhaltsstoffe in wirksamen Konzentrationen gehören nicht in Lebensmittel

20 MANIFESTA 7 the european biennial of contemporary art trentino, italy 19 july - 2 november 2008 'Alles in Butter' Kerstin Meyer 2008 Butter auf Keramik