Background Obesity is an important risk factor for resistance to insulin-mediated glucose disposal, and is a precursor of type 2 diabetes and other disorders. Objectives To identify molecular pathways in adipose tissue and inflammatory cells that may result in obesity-associated insulin resistance, we exploited the fact that not all obese individuals are prone to insulin resistance. Thus the degree of obesity as a variable was removed by studying obese subjects of similar body mass index (BMI) who are insulin-sensitive (IS) versus insulin-resistant (IR). Methods Combining gene expression profiling with computational approaches, we determined the global gene expression signatures of omental and subcutaneous adipose tissue samples obtained from 10 obese-IR and 10 obese-IS patients undergoing gastric bypass surgery. In a secondary study, we isolated monocytes from 4 obese-IR, 3 obese-IS, and 4 nonobese-IS adolescent and young adult subjects for purposes of assessing differences in expression of inflammatory genes in monocytes using RT-PCR. Results Gene sets related to chemokine activity and chemokine receptor-binding were identified as most highly enriched in the omental tissue from obese-IR compared to obese-IS subjects, independent of BMI. Strikingly, insulin resistance, but not BMI, was associated with increased macrophage infiltration in the omental adipose tissue, as was adipocyte size. In the adolescent and young adult cohort, expression of two cytokine signaling molecules (IL8, SOCS3) and two downstream products of the JNK pathway (JunB, c-Fos) showed increased expression in the obese-IR subjects compared to the obese-IS and nonobese-IS subjects, suggesting the presence of a proinflammatory phenotype in monocytes in obesity, which is exacerbated in the insulin resistant state. Conclusions Our findings demonstrate that inflammation of omental adipose tissue and activation of proinflammatory monocytes is strongly associated with insulin resistance in human obesity. Manipulation of these pathways may result in the prevention of or delay in the onset of obesity-related co-morbidities.

Insulin resistance in metabolic syndrome subjects is profound in spite of muscle insulin receptor and insulin-responsive glucose transporter (GLUT4) expression being nearly normal. Insulin receptor tyrosine kinase phosphorylation of insulin receptor substrate-1 (IRS-1) at Tyr896 is a necessary step in insulin stimulation of translocation of GLUT4 to the cell surface. Serine phosphorylation of IRS-1 by some kinases diminishes insulin action in mice. We evaluated the phosphorylation status of muscle IRS-1 in 33 subjects with the metabolic syndrome and seventeen lean controls. Each underwent euglycemic insulin clamps and a thigh muscle biopsy before and after 8 weeks of either strength or endurance training. Muscle IRS-1 phosphorylation at six sites was quantified by immunoblots. Metabolic syndrome muscle IRS-1 had excess phosphorylation at Ser337 and Ser636 but not at Ser307, Ser789, or Ser1101. Ser337 is a target for phosphorylation by glycogen synthase kinase 3 (GSK3) and Ser636 is phosphorylated by c-Jun N-terminal kinase 1 (JNK1). Exercise training without weight loss did not change the IRS-1 serine phosphorylation. These data suggest that baseline hyperphosphorylation of at least two key serines within muscle IRS-1 diminishes the transmission of the insulin signal and thereby decreases the insulin-stimulated translocation of GLUT4. Excess fasting phosphorylation of muscle IRS-1 at Ser636 may be a major cause of the insulin resistance seen in obesity and might prevent improvement in insulin responsiveness when exercise training is not accompanied by weight loss.

Introduction: Obesity and its related comorbidities such as insulin dysregulation (ID), laminitis and hperlipaemia are increasing health issues in equines. In human medicine obesity is linked with a systemic inflammation deriving from adipose tissue (AT). Especially abdominal AT produces inflammatory cytokines and is therefore a risk factor for metabolic diseases in humans. However, in equines systemic inflammation linked to obesity is still controversial. Changes in lipid metabolism with increasing obesity are not well documented in equines. Aim of the study: The aim of the present study was to evaluate the following hypotheses: (1) ID develops with the long-term intake of a hypercaloric diet and alters lipid metabolism. (2) In the development of obesity macrophages are infiltrating AT and amounts of inflammatory cytokines in AT increase. These alterations are more pronounced in the subcutaneous (sc) AT depots compared to abdominal AT depots. Additionally, the amount of markers of lipid transport are influenced by BW gain in AT. (3) Ponies are more prone to produce inflammatory markers in AT, which may explain the higher predisposition for metabolic alterations. Materials and Methods: 19 healthy and normal weight geldings were included in this study (age at the start of the study: 8 ± 3 years): 10 Shetland ponies and 9 Warmblood horses. Over a period of two years equines received 200% of their maintenance energy requirements of metabolizable energy. 60% of the energy was provided by hay and 40% by a compound feed. Monthly energy requirements were calculated according to the increasing BW and rations were adjusted accordingly. During hypercaloric diet body weight (BW), body condition score (BCS) and cresty neck score (CNS) were assessed weekly. Before and after one and two year(s) of hypercaloric diet a combined glucose insulin test (CGIT) was performed and blood and AT samples (abdominal AT: retroperitoneal, mesocolon descendens; sc AT: nuchal crest, lateral to the tail head) were taken. AT samples were taken under general anesthesia 3-5 days after CGIT and 15 hours after a low-dose endotoxin infusion. Glucose was analysed in natrium fluoride plasma. Serum amyloid A (SAA), insulin, non-esterified fatty acids (NEFA) and triglycerides were measured in serum. Levels of inflammatory parameters (CD68, IL-1β, IL-6, TNFα) and markers of lipid metabolism (FABP4, LPL) were analyzed in AT samples by RT-qPCR. The project was approved by the Ethics Committee for Animal Rights Protection of the Leipzig District Government (No. TVV 32/15). Data were analysed for normal distribution by Shapiro-Wilks test. Statistical tests were applicated accordingly. Results: Ponies and horses showed a significant increase in BW (24%), BCS and CNS with hypercaloric diet. Two years of hypercaloric diet induced ID in 3 out of 19 equines (two horses, one pony). Two of these equines additionally developed laminitis (one horse, one pony) during the second year of hypercaloric diet. Basal serum NEFA concentrations increased in ponies by 290% but not in horses with BW gain. Laminitic equines showed an altered development of serum NEFA levels during CGIT with a delayed rise at the end of CGIT. The BW gain had no impact on SAA concentration of ponies and horses. CD68 mRNA levels increased in several AT depots of both breed types with BW gain. IL-1β, IL-6 and TNFα showed similar or decreased mRNA levels after BW gain compared to basal measurements in all AT. CD68 mRNA level were higher in abdominal AT compared to sc AT at the end of the study. However, IL-1β, IL-6 and TNFα mRNA levels were higher in sc AT. LPL and FABP4 mRNA levels were higher or similar after BW gain. Higher levels of LPL and FABP4 mRNA were detected in sc AT depots compared to abdominal AT. Breed related differences were seen but were not consistent. Conclusions: A BW gain of 24% over two years does not necessarily lead to ID in horses or ponies. However, laminitis might be correlated with changes of NEFA curve during a CGIT. Equine obesity is linked with macrophage infiltration of AT that is more pronounced in abdominal AT depots in equines. However, infiltrating macrophages are not linked with a systemic inflammation.:1 Introduction 1 2 Literature review 3 2.1 Obesity in equines 3 2.1.1 Objective measurements of obesity 3 2.1.1.1 Body condition score 3 2.1.1.2 Cresty neck score 4 2.1.1.3 Morphometric measurements 4 2.2 Insulin dysregulation 4 2.2.1 Laboratory diagnosis 5 2.2.1.1 Basal measurements 6 2.2.1.2 Dynamic testing 7 2.2.1.2.1 Oral tests..................................................................................7 2.2.1.2.2 Intravenous tests......................................................................7 2.3 Obesity related inflammation 9 2.3.1 Interleukin-1β 9 2.3.2 Interleukin-6 10 2.3.3 Tumor necrosis factor α 11 2.4 White adipose tissue 13 2.4.1 Structure and Cell types 13 2.4.2 Adipokines 13 2.4.3 Changes with obesity 13 2.4.4 Depot differences 14 2.5 Lipid metabolism 14 2.5.1 Non-esterified fatty acids 15 2.5.2 Triglycerides 16 2.5.3 Lipoprotein lipase 16 2.5.4 Fatty acid binding protein 4 16 3 Published articles 17 3.1 Effects of body weight gain on insulin and lipid metabolism in equines 17 3.2 The influence of equine body weight gain on inflammatory cytokine expressions of adipose tissue in response to endotoxin challenge 27 4 Discussion 45 4.1 Insulin and glucose metabolism 45 4.2 Lipid metabolism 45 4.2.1 Serum NEFA and TG concentrations 45 4.2.2 Adipose tissue mRNA levels of lipid metabolism marker 46 4.3 Adipose tissue inflammation parameters 47 4.3.1 Effect of body weight gain 47 4.3.2 Adipose tissue depot effect 48 4.3.3 Breed effect in obese equines 48 4.4 Laminitic equines 49 4.5 Conclusion 50 5 Zusammenfassung 51 6 Summary 53 7 References 55 8 Appendix 65 8.1 Presentations as part of this thesis 65 8.2 Co-authorship 66 8.3 Original data 67 / Einleitung: Zunehmend leiden Pferde an Adipositas und deren Folgeerkrankungen wie Insulindysregulation (ID), Hufrehe, aber auch Hyperlipidämien. Bei adipösen Menschen wird ein chronischer Entzündungszustand beobachtet, wobei Entzündungsparameter hauptsächlich im Fettgewebe (FG) produziert werden. Durch die erhöhte Produktion von Entzündungs-parametern im abdominalen FG ist besonders dieses Fettdepot mit einem erhöhten Risiko für metabolische Krankheiten verbunden. Der Zusammenhang von Adipositas und einem systemischen Entzündungszustand wird bei Pferden aktuell noch kontrovers diskutiert. Studien zu den Veränderungen des Lipidmetabolismus im Verlaufe einer zunehmenden Gewichtszunahme liegen bislang bei Equiden nicht vor. Ziel der Studie: Die Studie diente dazu folgende Hypothesen zu untersuchen: (1) ID entwickelt sich mit der Langzeitfütterung einer hyperkalorischen Ration und beeinflusst den Lipidmetabolismus. (2) Durch die Gewichtszunahme kommt es zu einer Infiltration von Makrophagen und zu einem Anstieg von Entzündungsparametern im FG. Marker für den Lipidtransport im FG werden durch eine Körpergewichtszunahme beeinflusst. (3) Ponys produzieren mehr Entzündungs-parameter im FG und zeigen einen veränderten Lipidmetabolismus im Vergleich zu Pferden. Material und Methoden:19 gesunde, normalgewichtige Wallache (Alter zu Beginn der Studie: 8 ± 3 Jahre) wurden für diese Studie genutzt: 10 Shetlandponys und 9 Warmblutpferde. Diese Tiere erhielten über 2 Jahre 200% ihres Erhaltungsbedarfs an umsetzbarer Energie. 60% der Energie wurden durch Heu und 40% durch ein Ergänzungsfutter gedeckt. Monatlich wurde der Energiebedarf an das aktuelle Körpergewicht angepasst. Wöchentlich wurde das Körper-gewicht, der Body Condition Score (BCS) und der Cresty Neck Score (CNS) erfasst. Zu Beginn der Studie, nach einem und nach zwei Jahren der hyperkalorischen Fütterung wurde ein kombinierter Glukose-Insulin-Test (CGIT) sowie Blut- und FG-proben (abdominales FG: retroperitoneal, Mesocolon descendens; subkutanes FG: Nackenkamm und lateral der Schweifrübe) entnommen. Die FG-Probennahme erfolgte unter Allgemeinanästhesie 3-5 Tage nach dem CGIT und 15 Stunden nach einer moderat dosierten Endotoxininfusion. In den Blut-proben vom CGIT wurde Glukose im Natrium-Fluorid Plasma gemessen. Im Serum wurde Amyloid A (SAA), Insulin, freie Fettsäuren and Triglyceride analysiert. Im FG wurden die Level von Entzündungsparametern (CD68, IL-1β, IL-6, TNFα) und Lipidstoffwechselmarker (FABP4, LPL) mittels RT-qPCR analysiert. Der Tierversuch wurde genehmigt durch die Landesdirektion mit Sitz in Leipzig (TVV 32/15). Die Daten wuden mittels des Shapiro-Wilks Tests auf Normalverteilung getestet und die entsprechenden Tests wurden angewandt. Ergebnisse: Durch die hyperkalorische Ration haben Ponys und Pferde 24% ihres Körper-gewichts zugnommen. BCS und CNS sind währen der Studie angestiegen. Die Gewichts-zunahme hat in 3 von 19 Tieren eine ID ausgelöst (zwei Pferde, ein Pony). Zwei dieser Tiere (ein Pferd, ein Pony) entwickelten zusätzlich eine Hufrehe im zweiten Jahr der Studie. Basale freie Fettsäuren sind mit der Körpergewichtszunahme bei den Ponys angestiegen (290%), während sie bei den Pferden unverändert geblieben sind. Die freie Fettsäuren Kurve währen des CGITs war bei den Tieren mit Hufrehe durch einen verzögerten Anstieg am Ende des Tests im Vergleich zu den gesunden Tieren gekennzeichnet. Die SAA Konzentration blieben durch die Körper-gewichtszunahme unverändert. Bei beiden Rassen kam es mit der Körper-gewichtszunahme zu einem Anstieg des CD68 mRNA Levels in verschiedenen FG Depots. IL-1β, IL-6 und TNFα zeigten nach der Körpergewichtszunahme niedrigere oder unveränderte mRNA Level im Vergleich zu Basalwerten. Im Depotvergleich nach zweijähriger Körper-gewichtszunahme zeigte CD68 höhere mRNA Level in den abdominalen FG Depots ver-glichen mit beiden subkutanen FG Depots. IL-1β, IL-6 und TNFα hingegen wiesen zu diesem Zeitpunkt höhere mRNA-Expressionen in den subkutanen FG Depots auf. LPL und FABP4 mRNA Level stiegen an oder blieben unverändert im im Verlauf der Studie. Am Ende der Studie waren die mRNA Level von LPL und FABP4 in subkutanen FG Depots höher ver-glichen mit den abdominalen FG Depots. Eindeutige Rasseunterschiede konnten nicht charakterisiert werden. Schlussfolgerungen: Eine Gewichtszunahme von 24% der Körpermasse führte nicht bei allen Tieren zu einer ID. Jedoch erscheint das Auftreten einer Hufrehe von Veränderungen der freien Fettsäuren während des CGITs begleitet zu sein. Die Entwicklung der Adipositas war mit einer Makrophageninfiltration in das abdominale FG verbunden, allerdings war die Makrophageninfiltration nicht mit einem systemischen Entzündungsstatus assoziiert.:1 Introduction 1 2 Literature review 3 2.1 Obesity in equines 3 2.1.1 Objective measurements of obesity 3 2.1.1.1 Body condition score 3 2.1.1.2 Cresty neck score 4 2.1.1.3 Morphometric measurements 4 2.2 Insulin dysregulation 4 2.2.1 Laboratory diagnosis 5 2.2.1.1 Basal measurements 6 2.2.1.2 Dynamic testing 7 2.2.1.2.1 Oral tests..................................................................................7 2.2.1.2.2 Intravenous tests......................................................................7 2.3 Obesity related inflammation 9 2.3.1 Interleukin-1β 9 2.3.2 Interleukin-6 10 2.3.3 Tumor necrosis factor α 11 2.4 White adipose tissue 13 2.4.1 Structure and Cell types 13 2.4.2 Adipokines 13 2.4.3 Changes with obesity 13 2.4.4 Depot differences 14 2.5 Lipid metabolism 14 2.5.1 Non-esterified fatty acids 15 2.5.2 Triglycerides 16 2.5.3 Lipoprotein lipase 16 2.5.4 Fatty acid binding protein 4 16 3 Published articles 17 3.1 Effects of body weight gain on insulin and lipid metabolism in equines 17 3.2 The influence of equine body weight gain on inflammatory cytokine expressions of adipose tissue in response to endotoxin challenge 27 4 Discussion 45 4.1 Insulin and glucose metabolism 45 4.2 Lipid metabolism 45 4.2.1 Serum NEFA and TG concentrations 45 4.2.2 Adipose tissue mRNA levels of lipid metabolism marker 46 4.3 Adipose tissue inflammation parameters 47 4.3.1 Effect of body weight gain 47 4.3.2 Adipose tissue depot effect 48 4.3.3 Breed effect in obese equines 48 4.4 Laminitic equines 49 4.5 Conclusion 50 5 Zusammenfassung 51 6 Summary 53 7 References 55 8 Appendix 65 8.1 Presentations as part of this thesis 65 8.2 Co-authorship 66 8.3 Original data 67

Le concept de programmation métabolique repose sur les études épidémiologiques pionnières menées par David Barker à la fin des années 1980 : une sous-nutrition maternelle durant la grossesse est un contributeur majeur au faible poids de naissance d’une part, et au développement du syndrome métabolique à l’âge adulte d’autre part. Ces dernières années, le concept de programmation métabolique a été étendu de l’état physiopathologique à l’état de santé. Le concept « Developmental Origins of Health and Disease » (DOHaD) postule que l’environnement périnatal (grossesse et allaitement) conditionne la physiologie de la descendance à long terme. Au delà d’une sous-nutrition périnatale, de nombreuses études expérimentales menées chez l’animal ont montré qu’un régime maternel hyperlipidique périnatal pouvait également entrainer des modifications métaboliques chez les descendants adultes.Au niveau central, le noyau arqué hypothalamique (ARC) est un régulateur important du métabolisme. L’environnement périnatal altère-t-il certaines régulations moléculaires dans l’ARC ? Chez les mammifères, l’expression du génome est modulée par de petits ARN d’une vingtaine de nucléotides, les microARN (miARN), inhibiteurs de la traduction des ARNm en protéines ou initiateurs de leur dégradation. Les miARN participent-ils à la régulation de l’expression génique dans l’ARC ? Un régime hyperlipidique modifie-t-il leur expression ? C’est l’hypothèse que j’ai testée au cours de ma thèse.Mon travail de thèse a consisté d’une part à caractériser physiologiquement un modèle de programmation métabolique par un régime maternel hyperlipidique chez le rat, et d’autre part à étudier les populations de miARN dans l’ARC de la descendance. Pour cela, des mères ont été nourries avec un régime équilibré ou différents régimes hyperlipidiques (HF1 et HF2) durant les périodes de gestation et lactation.Le régime maternel hyperlipidique HF1 entraine une hyperinsulinémie attestant une insulino-résistance qu’il soit donné durant la période périnatale ou à l’âge adulte. La conjonction d’un régime HF durant la période périnatale et à l’âge adulte entraine en plus une hyperglycémie.J’ai étudié la descendance de mères nourries avec le régime HF1 (mères HF) à cinq stades postnataux (P4, P8, P14, P21 et P28), un stade juvénile (P75) et un stade adulte (P216). J’ai également étudié l’éventuel effet additif d’un régime hyperlipidique donné à l’âge adulte.J’ai étudié les profils d’expression de plus de 500 miARN pour chaque ARC par la technologie de séquençage haut-débit. J’ai tout d’abord établi la cinétique d’expression des miARN de chacune de ces descendances. 10% à 20% des miARN montrent une différence d’expression supérieure à trois fois stade à stade. Ceci est vrai que les descendants soient nés de mères nourries avec le régime équilibré ou HF1. Le régime maternel HF1 montre peu d’impact sur les profils d’expressions de miARN à ces stades de développement précoces. A chaque stade, seuls 3% à 7% des miARN ont une expression statistiquement supérieure à trois fois. Ces données démontrent que les miARN présentent une expression robuste au cours du développement post-natal, c’est à dire durant la période de maturation des circuits neuronaux de l’ARC.Aucune différence n’est observée durant la période juvénile. Cependant à l’âge adulte, 8% des miARN ont une expression statistiquement supérieure à trois fois chez les descendants HF1. L’ensemble de ces résultats démontre que l’expression des miARN chez l’adulte, après une période de latence, reflète le contexte lipidique périnatal. L’expression des miARN de l’ARC, tout comme la sensibilité à l’insuline, est soumis à une programmation par le régime alimentaire maternel. / The concept of metabolic programming is based on the pioneering epidemiological studies realised by David Barker in the late 1980s : maternal undernutrition during pregnancy is a major contributor to low birth weight on one hand and the development of metabolic syndrome in adulthood on the other hand. In the last few years, the metabolic syndrom spreads to the“Developmental Origins of Health and Disease”(DOHaD) concept that postulates that the perinatal (pregnancy and lactation) environment influences the long term offspring’s physiology. Beyond the perinatal undernutrition impact, many experimental studies carried out on the animals have highlighted that a maternal perinatal high fat diet is responsible for metabolic disorders on the offspring.In the central nervous system, the arcuate nucleus (ARC) is an important regulator of metabolism. May an perinatal environment impares the molecular regulations in the ARC ? In the mammals, the genome expression is modulated by small RNAs of about twenty nucleotides, the microRNAs (miRNAs), that regulate, post-transcriptionnally, target mRNA degradation or translation. May the miARN participate to the gene expression regulation in the ARC ? May a high fat diet modify their expression ? This is the hypothesis tested in my thesis.My thesis work consisted on one hand to characterized a metabolic programming experimental model by a high fat maternal diet in the rat and on the other hand to study the miRNA populations of the ARC of the offspring. To this end, the dams were fed with a balanced or different high fat diet (HF1 and HF2) during gestation and lactation.The maternal HF1 diet lead to an hyperinsulinemia revealing the insulino-resistance when the diet is given during the perinatal periode or adulthood stages. The combination of a HF diet during the perinatal period and in adulthood leads to an hyperglycaemia.I have studied the offspring of dams fed HF1 (dams HF1) at five developmental stages (P4, P8, P14, P21 et P28), one juvenile stage (P75) and one adulthood stage (P216). I also studied the potential impact of an additionnal high fat diet given at adulthood stages.I have studied the expression pattern of over 500 miARN for each ARC by the high throughput sequencing technology. First of all, I have established the miARN expression kinetiks of each offspring. 10 percent to 20 percent of miARN have a fold-change more than 3 between stages. This is right for the offspring of HF dams or balanced dams. The maternal HF1 diet reveals few impacts on miRNA expression pattern during the early post-natal period. At each stages, only 3 percent to 7 percent of miARN have a fold-change more than 3. This results demonstating the high dynamics and robustness of miRNA populations in ARC at a time of maturation and circuitry organization of ARC neurons.No differences were observed during the juvenile period. However, in adulthood, 8% of miRNAs have a fold-change more than 3 in offspring HF1. All of these results demonstrating that the miARN expression of the adult, after a period of latence, reflects the perinatal lipidic context. The miARN expression of the ARC, as well as the insulin sensitivity, is submitted to a programming by a maternal diet.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Sterol Regulatory Element Binding Protein-1 (SREBP-1) is a conserved transcription factor of the basic helix-loop-helix leucine zipper family (bHLH-Zip) that primarily regulates glycolytic and lipogenic enzymes such as L-pyruvate kinase, acetyl-CoA carboxylase, fatty acid synthase, stearoyl-CoA desaturase 1, and mitochondrial glycerol-3-phosphate acyltransferase 1. SREBP-1c activity is higher in the liver of human obese patients, as well as ob/ob and db/db mouse models of obesity and type 2 diabetes, underscoring the role of this transcription factor as a contributor to hepatic steatosis and insulin resistance. Nonetheless, SREBP-1 deficient ob/ob mice, do not display improved glycemia despite a significant decrease in hepatic lipid accumulation, suggesting that SREBP-1 might play a role at regulating carbohydrate metabolism. By silencing SREBP-1 in the liver of normal and type 2 diabetes db/db mice, we showed that indeed, SREBP-1 is needed for appropriate regulation of glycogen synthesis and gluconeogenesis enzyme gene expression. Depleting SREBP-1 activity more than 90%, resulted in a significant loss of glycogen deposition and increased expression of Pck1 and G6pc. Hence, the benefits of reducing de novo lipogenesis in db/db mice were offset by the negative impact on gluconeogenesis and glycogen synthesis. Some studies had also indicated that SREBP-1 regulates the insulin signaling pathway, through regulation of IRS2 and a subunit of the PI3K complex, p55g. To gain insight on the consequences of silencing SREBP-1 on insulin sensitivity, we analyzed the insulin signaling and mTOR pathways, as both are interconnected through feedback mechanisms. These studies suggest that SREBP-1 regulates S6K1, a downstream effector of mTORC1, and a key molecule to activate the synthesis of protein. Furthermore, these analyses revealed that depletion of SREBP-1 leads to reduced insulin sensitivity. Overall, our data indicates that SREBP-1 regulates pathways important for the fed state, including lipogenesis, glycogen and protein synthesis, while inhibiting gluconeogenesis. Therefore, SREBP-1 coordinates multiple aspects of the anabolic response in response to nutrient abundance. These results are in agreement with emerging studies showing that SREBP-1 regulates a complex network of genes to coordinate metabolic responses needed for cell survival and growth, including fatty acid metabolism; phagocytosis and membrane biosynthesis; insulin signaling; and cell proliferation.

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Das Equine metabolische Syndrom, das Equine Cushing Syndrom und die häufig daraus resultierende Hufrehe stellen den behandelnden Tierarzt noch immer vor Probleme bezüglich Diagnostik und Therapie. Grund hierfür sind fehlende einheitliche endokrinologische Parameter, die eine Einschätzung des Krankheitszustandes des jeweiligen Tieres ermöglichen. Für Ponys fehlt es gänzlich an statistisch validen Referenzbereichen für die, an den Krankheiten beteiligten Hormonen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Aktivität von Insulin, sowie die Konzentration von Insulinwachstumsfaktor-1 (IGF-1) und adrenocorticotropem Hormon (ACTH) im Blut von 130 klinisch gesunden, erwachsenen Ponys bestimmt. Damit liegen erstmals Ergebnisse vor, welche auf einer für die Erstellung von Referenzwerten ausreichend großen Fallzahl basieren. Die Analyse fand mittels eines immunometrischen Chemielumineszenz-Assays an drei aufeinander folgenden Tagen statt. Anhand einer Dreifachuntersuchung am ersten Untersuchungstag wurde für jedes Hormon der 95 %-Referenzbereich bestimmt. Für Insulin konnte ein Referenzbereich von 2,0 - 34,3 µU/ml ermittelt werden. Damit liegen die Werte unterhalb den für Großpferde veröffentlichen Werten, wobei ein direkter Vergleich nur bedingt möglich ist. Für Insulinwachstumsfaktor-1 wurden für Pferde noch keine Werte erhoben. Somit ist ein Vergleich zwischen Großpferden und Ponys diesbezüglich noch nicht möglich. Für Ponys liegt der hier ermittelte Referenzbereich zwischen 48,3 und 382,6 ng/ml. Für die Konzentration von adrenocorticotropem Hormon gibt es in der Literatur unterschiedliche Angaben sowohl für Ponys als auch für Großpferde. Mit dieser Studie wurde der 95 %-Referenzbereich für Ponys bei 6,5 bis 23,3 pg/ml ermittelt. Es konnte ein Zusammenhang zwischen dem Alter der Tiere und der ACTH-Konzentration nachgewiesen werden. Der Referenzbereich der Gruppe B (13 bis 32 Jahre) reicht von 7,1 pg/ml bis 27,7 pg/ml und unterscheidet sich damit signifikant von dem Referenzbereich der Gruppe A (drei bis 12 Jahre), welcher zwischen 5,9 pg/ml und 22,2 pg/ml ermittelt wurde. Durch die Bestimmung der Hormonkonzentration an drei aufeinander folgenden Tagen konnte die Empfindlichkeit der Hormone gegenüber enzymatischem Abbau überprüft werden. Die Proben wurden an Tag 1 aufgetaut und anschließend bei 4°C gelagert. Lediglich für adrenocorticotropes Hormon konnte eine signifikante Reduzierung (p< 0,001) der Werte um 5,4 % an Tag 3 im Vergleich zu Tag 1 festgestellt werden. Das Chemielumineszens-Assay-Testverfahren mit den Geräten der IMMULITE 2000-Reihe wurde hinsichtlich seiner Präzisionen überprüft, indem der Variationskoeffizient für die Intra-Assay-Untersuchung und die Inter-Assay-Untersuchung berechnet wurde. Für das Verfahren konnte eine ausreichende (Variationskoeffizienten ACTH: 5,2 % bzw. 5,4%), für die Untersuchung von Insulin und IGF-1 sogar eine hervorragende (Variationskoeffizienten Insulin: 3,9 % bzw. 4,7 %; Variationskoeffizienten IGF-1: 2,6 % bzw.2,9 %) Testgenauigkeit nachgewiesen werden.

Problemstellung: Die Tiergesundheit hat sich bei Milchkühen in den letzten Jahren weltweit negativ entwickelt. Wichtigster Ausdruck dafür ist die auf ca. 2,4 Jahre verkürzte Nutzungsdauer. Dabei spielt das Fettmobilisationssyndrom eine dominante Rolle. Das Fettgewebe ist nicht nur als reiner Energiespeicher, sondern als endokrines stoffwechselaktives Organ anzusehen. Untersuchungen an Menschen und Mäusen haben gezeigt, dass das Fettgewebe in Abhängigkeit von seiner Lokalisation im Körper unterschiedlich auf metabolische und hormonelle Stimuli reagiert. Es gibt Hinweise, dass auch für das Rind ähnliche Differenzen angenommen werden können. Zielstellung: Um die Eigenschaften des bovinen Fettgewebes und seine Rolle im Energiestoffwechsel besser charakterisieren zu können, war das Ziel der vorliegenden Untersuchung, die mRNA-Expressionen ausgewählter für den Fettstoffwechsel relevante Gene im bovinen Fettgewebe an verschiedenen Lokalisationen grundlegend in gesunden Rindern zu untersuchen. Material und Methoden: Die Probenentnahme erfolgte an 12 gesunden Schlachtkühen direkt nach der Tötung, die aufgrund Schwermelkbarkeit oder Unfruchtbarkeit geschlachtet wurden. Das Fettgewebe wurde aus dem Omentum majus, dem Depotfett der Niere, im kaudalen Beckendrittel (retroperitoneales Fett), dem Hüftbereich (subkutanes Fett) und dem Fett an der Herzbasis entnommen. Die Proben wurden in Flüssigstickstoff tiefgefroren, auf Trockeneis transportiert und bis zur Untersuchung bei -70°C gelagert. Die mRNA-Expression für die verschiedenen Gene (Hormonsensitive Lipase (HSL), Lipoproteinlipase (LPL), Fettsäuresynthase (FASN), Leptin, Adiponektin, Retinolbindungsprotein 4 (RBP4), Tumornekrosefaktor  (TNF) und Interleukin 6 (IL-6), Fettsäurebindungsproteine (FABP3, 4 und 5) und Glukosetransporter 4 (GLUT4)) , wurden mit einer quantitativen real time (RT)-PCR gemessen. Ergebnisse: Die mRNA-Expressionen der verschiedenen oben genannten Gene, ausgenommen IL-6 und FABP3, sind im bovinen Fettgewebe nachweisbar. Die mRNA-Expressionen unterschieden sich in den einzelnen Fettdepots nicht signifikant. Ausnahme hierbei bildete RBP4, dessen mRNA im pericardialen Fett signifikant höher exprimiert war als im subkutanen und omentalen Depot. Die mRNA-Expression des subkutanen, omentalen, perirenalen und pericardialen Fettdepots korrelierten signifikant positive untereinander. Schlussfolgerung: Die mRNA-Expressionen der in den Fettstoffwechsel involvierten und untersuchten Gene gesunder Rinder waren nachweisbar, unterschieden sich jedoch nicht signifikant von einander mit Ausnahme der RBP4 mRNA. Die positiven signifikanten Korrelationen zwischen dem subkutanen, omentalen, perirenalen und pericardialen Fettlokalisationen und gleichmäßigen Expressionen innerhalb der Gewebe deuten auf eine einheitliche Fettmetabolismus des gesamten Körpers. Verglichen mit Ergebnissen der Humanmedizin sind nur wenige Übereinstimmungen (HSL, LPL, GLUT4,TNF) zu eruieren. Weitere Studien mit gesunden Tieren im Vergleich zu erkrankten Rindern müssen klären, ob eine mögliche Verschiebung der mRNA-Konzentrationen auf das Fettmobilisationssyndrom hinweisen. / Purpose: Over the last years, the situation of animal health concerning dairy cows has developed worldwide in an adverse way. Most important indicator is the shortened useful life of approx. 2.4 years. The fat mobilization syndrome plays a dominant role in this process. Apparently, fatty tissue does not only serve as a mere energy reservoir, but also as an endocrin organ with metabolic activity. Researches on humans and mice have shown fatty tissue to react on metabolic and hormonal stimuli in different ways, depending on its body localization. There are dues to anticipate, similar differences in cattle. Objectives: In order to better characterize the attributes of bovine fatty tissue and its purpose in metabolism, the present study aims examine basically the expression of mRNA in selected genes which are important for lipid metabolism in bovine fatty tissue of different localizations in healthy cattle. Methods and material: Samples where taken from twelve carcasses of healthy dairy cows slaughtered for reason of difficult milking or infertility directly after killing. Fatty tissue was taken from omentum major, kidney capsula, caudal pelvis area (retroperiteonal fat), hip area (subcutaneous fat), and cardiac base. It was instantly quick-freezed in liquid nitrogen, put on dry ice while transporting, and stored at -70°C until analysis. The expression of mRNA of different genes (hormone-sensitive lipase (HSL), lipoproteine lipase (LPL), fatty acid synthase (FASN), fatty acid binding proteine (FABP3,4 and 5), retinol binding proteine 4 (RBP4), adiponectine, glucose transporter 4 (GLUT4), leptin, interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor a (TNFα) was measured by means of a quantitative real-time (RT)-PCR. Results: The mRNA-expressions of all these different genes except IL-6 and FABP3 were detected in bovine fatty tissue. The differences of mRNA-expression between sample localization were not statistically significant. RBP4 was excepted, which mRNA showed a significantly higher expression in pericardial fat than in subcutaneous and omental fat, respectively. The correlation between mRNA-expressions of subcutaneous, omental, pericardial and perirenal fat was significant. Conclusions: The mRNA-expression of examined genes being involved in fatty tissue metabolism, were detected in healthy cattle, but were not significantly different, except RBP4. Significantly positive correlations between subcutaneous, omental, perirenal and pericardial localization and consistent expression indicate an integrative metabolism of the whole body. Compared to results of the human medicine only few analogies (HSL, LPL, GLUT4, TNF) were found. Further studies comparing healthy and diseased cattle will have to prove, if possible displacements of the mRNA-level can indicate the fat mobilization syndrome being present.

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Polycystic Ovarian Syndrome (PCOS) is an endocrine disorder that affects women’s menstrual cycles, androgen (male hormones) levels, and cysts on the ovaries. This endocrine disorder has various symptoms, with insulin resistance as a hallmark symptom. Approximately 65-70% of women with PCOS have insulin resistance and hyperinsulinemia, whether or not they are overweight, obese, or lean (Marshall & Dunaif, 2012). Many women with PCOS struggle to lose weight because their excess weight is related to nutrition, lifestyle factors, and imbalanced hormones. Understanding PCOS as a metabolic disorder with nutritional implications led to investigating the potential benefit of having registered dietitian nutritionists (RDN) as part of the healthcare team of women with PCOS. We developed a survey based on the literature on PCOS, diet/nutrition interventions, and the role of RDNs in the healthcare team of PCOS women of childbearing age. Only childbearing-age women (18–44) diagnosed with PCOS were eligible to complete the survey. The survey was designed as a needs assessment to determine if women with PCOS are routinely referred to RDNs for support; whether or not such support is beneficial; and what gaps in knowledge or misconceptions about nutrition and PCOS exist among participants. Most importantly, it was designed to examine if women understand how nutrition relates to managing their PCOS symptoms and future disease risks. The data from this survey shows the need for RDNs on the healthcare team of women with PCOS and gives us an understanding of nutrition education interventions that could be developed for future studies. Understanding how RDNs play a role in symptom management could lead to a better quality of life for women with PCOS.