Konsequenzen von Hypoglykämie für das Immunsystem des Euters der Milchkuh

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1 Konsequenzen von Hypoglykämie für das Immunsystem des Euters der Milchkuh Martin C.M.B. Vernay, L. Kreipe, A. Oppliger, H.A. van Dorland, R.M. Bruckmaier und O. Wellnitz Abteilung Veterinär-Physiologie, Vetsuisse-Fakultät Universität Bern 1 Hintergrund Mit dem Beginn der Laktation steht die Milchkuh in einem Energiedefizit. Dazu entwickelt sich eine Hypoglykämie, welche das Immunsystem beeinträchtigen kann. u.a. erhöhte Mastitisanfälligkeit in dieser Zeit 2

2 Ziel Einfluss der Konzentration von Glucose und Insulin auf die Eutergesundheit Immunologische Reaktionsfähigkeit der Milchdrüse während Insulin-induzierter Hypoglykämie nach einer intramammären LPS-Stimulation 3 Versuchsorganisation LPS Stimulation Biopsien Leber + Euter 1 Woche Infusion Biopsien Leber + Euter Biopsie Euter Tag 1 Tag 2 Tag 3 Anpassung (min. 1 Woche) Versuch Blut Blut + Milch Milch

3 Versuchstiere 17 anöstrische und nicht-trächtige Milchkühe (HF, RH oder FV) 1. bis 6. Laktation Mitte der Laktation(nicht mehr in Energiedefizit) Gesundes Euter (Zellzahl 15 Zellen/ml Milch in jedem Euter-Viertel) 5 Versuchsgruppen 3 Infusionsgruppen(Dauer: 56 Stunden): HypoG: Hyperinsulinämisch-hypoglykämischerclamp (n=5) Konstante Hypoglykämie(2.5 mmol/l) mittels Insulin-Infusion EuG: Hyperinsulinämisch-euglykämischer clamp (n=6) Konstante Insulin-Infusion (.62 me/kg/min) und Einstellung zu einer physiologischen Blutglukose(3.7 mmol/l) bei gleichzeitiger Glukose-Verabreichung NaCl: Kontrollgruppe(n=6) Konstante Infusion von.9 % NaCl-Lösung 6

4 LPS-Stimulation Nach 8 Stunden Infusion Sterile intramammäre Injektion von: -2µg Lipopolysaccharid (LPS) von E. coliin 1ml.9%-iger NaCl-Lösung in zwei Viertel - 1ml.9%-iger NaCl-Lösung in zwei 7 Proben + Analysen Blutplasma Glukose, FFS, βhb, Insulin Milchdrüsengewebe (Euterbiopsien) Entzündungsfaktoren (qrt-pcr) Zisternenmilch (stündlich während der LPS-Stimulation) Somatische Zellzählung 8

5 Ergebnisse 9 Verlauf im Blutplasma vor und nach LPS-Verabreichung (ab Std. 2) Glukose Infusion -Plasmawerte LPS-Stimulation 5. Glukose (mmol/l) Zeit (Stunden) 1

6 Verlauf im Blutplasma vor und nach LPS-Verabreichung (ab Std. 2) Insulin Infusion -Plasmawerte LPS-Stimulation Insulin (µe/l) Zeit (Stunden) 11 Infusion -Plasmawerte Glukose, Insulin und Glukose-Infusionsrate EuG LPS-Stimulation Glukose-Infusionsrate (mmol/kg/min) Glukose (mmol/l) Insulin Insulin (µe/l) INSULINRESISTENZ = Zeit (Stunden) 12

7 Infusion -Plasmawerte Glukose, Insulin und Insulin-Infusionsrate HypoG LPS-Stimulation Glukose (mmol/l) Insulin-Infusionsrate (me/kg kg/min) Insulin (µe/l) (µe/l) INSULINRESISTENZ = Zeit (Stunden) 13 Infusion -Plasmawerte FFS und Ketonkörper(βHB) waren nicht signifikant beeinflusst durch die LPS-Stimulation 1

8 LPS-Stimulation -Zellzahl 9 8 SCC (Log1 Zellen/ml Mi ilch) Verlauf während LPS-Stimulation Zellzahl EuG - NaCl - HypoG - EuG - NaCl - HypoG Zeit nach LPS-Stimulation (Stunden) 15 LPS-Stimulation mrna-expression mrna-expression ( Zy yklen) Veränderung der mrna-expression durch die LPS-Stimulation TNFα IL8 16

9 LPS-Stimulation mrna-expression klen) mrna-expression ( Zyk Veränderung der mrna-expression durch die LPS-Stimulation IL1β IL1 17 LPS-Stimulation mrna-expression mrna-expression ( Zyk klen) Veränderung der mrna-expression durch die LPS-Stimulation Serum-Amyloid A Lactoferrin 18

10 LPS-Stimulation mrna-expression Veränderung der mrna-expression durch die LPS-Stimulation NF-κB TLR 12 klen) mrna Expression ( Zyk LPS-Stimulation mrna-expression Die mrna-expression der Milchproteine αs1-undκ-kaseinwarvon der LPS-Stimulation nicht beeinflusst 2

11 Zusammenfassung Während der LPS-Stimulation entwickelten die Kühe in allen 3 Behandlungen eine Insulinresistenz Einzelne Immunfaktoren wurden unter hypoglykämischen bzw. hyperinsulinämischen Bedingungen nach der LPS-Stimulation unterschiedlich exprimiert 21 Schlussfolgerung Veränderungen von Insulin und Glucose in der Frühlaktation können für die Immunkompetenz des Euters eine entscheidende Rolle spielen. 22

12 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!