Die Mastzellen der Haut sind bedeutende Immuneffektorzellen in der Pathogenese der Caninen Atopischen Dermatitis (CAD; OLIVRY et al. 1997). Diese Zellen schütten in der Sofort- und in der Spätphase der Überempfindlichkeitsreaktion des Typs I Entzündungsmediatoren aus. Diätetisch verabreichte Fettsäuren werden in zelluläre Membranen eingebaut und sind somit in der Lage, die Produktion und Freisetzung dieser Entzündungsmediatoren zu beeinflussen. In der Praxis konnte gezeigt werden, dass eine diätetische Ergänzung von n6- und n3-Fettsäuren im Verhältnis von 5 zu 1 eine Linderung der klinischen Symptomatik bei 40% der an CAD leidenden Hunde herbeiführte (SCOTT et al. 1997). Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu überprüfen, welche Auswirkungen der Einbau supplementierter n6- und n3-Fettsäuren auf die Fettsäurenzusammensetzung und die Prostaglandinfreisetzung caniner Mastocytomzellen (C2) hat und ob diese Zellen in Bezug auf ihren Fettsäurenstoffwechsel als Modell für die CAD geeignet sind. Die Kultivierung der Zellen erfolgte in einem Grundmedium (DEH) oder in mit 14 µM Linol- (C18:2n6, DEH-LA), Gammalinolen- (C18:3n6, DEH-GLA), Arachidon- (C20:4n6, DEH-AA), a-Linolen- (C18:3n3, DEH-LnA), Eicosapentaen- (C20:5n3, DEH-EPA) oder Docosahexaensäure (C22:6n3, DEH-DHA) angereichertem Medium. Das Wachstum der C2 wurde in allen Kulturmedien über 11 Tage kontrolliert. Für die weiteren Untersuchungen wurden die Zellen am 4. bzw. 8. Tag geerntet, zweimal mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung gewaschen und anschließend unter Stickstoff getrocknet. Die Ermittlung der Fettsäurenzusammensetzung der C2 erfolgte mittels Gaschromatographie nach Extraktion und Umesterung der Phospholipide. Dabei wurde L-a-Phosphatidylcholin-C17:0 als Interner Standard genutzt. Für die Bestimmung der Prostaglandine (PG) D2 und E2 wurden die Zellen mit dem Wespengift Mastoparan stimuliert. PGD2 wurde mittels eines PGD2-Methoxim-Enzym-Immunoassay (EIA) und PGE2 wurde mit Hilfe eines Radio-Immunassays (RIA) bestimmt. Die C2 zeigten in allen Kulturmedien eine Vermehrung lebender Zellen bis zum 8. Kultivierungstag, danach nahm die Zahl der abgestorbenen Zellen deutlich zu. Die Fettsäurensupplementierung beeinflusste das Zellwachstum nicht. Die erhöhte Zufuhr der Fettsäuren bewirkte eine Konzentrationserhöhung der entsprechenden Fettsäuren in den C2 (LA 4,9-fach, GLA 6,9-fach, AA 6-fach, LnA 9,3-fach, EPA 6,5-fach, DHA 8,4-fach). Weiterhin wurden signifikante Erhöhungen von Fettsäurenmetaboliten, die über die Elongasen und die D6-Desaturase aus den zugegebenen Fettsäuren gebildet werden, in den C2 gefunden. Produkte der D5-Desaturase waren dagegen nur in geringen Mengen nachweisbar. Ein zeitabhängiger Effekt des Einbaus der geprüften supplementierten Fettsäuren konnte nur für LA festgestellt werden, welche nach 8 Tagen in DEH-LA kultivierten C2 signifikant stärker eingebaut wurde als nach 4 Tagen. Die vorliegenden Ergebnisse lassen die Schlussfolgerung zu, dass in den C2 eine geringe Aktivität der D5-Desaturase vorliegt. Da eine niedrige Aktivität dieser Desaturase als möglicher Pathogenesemechanismus für das Auftreten der CAD verantwortlich gemacht wird, erscheinen die C2 als Modell für weitere Untersuchungen der CAD geeignet. Die durch Mastoparan stimulierte Freisetzung von PGE2 der C2 war bei der Kultivierung der Zellen im DEH-LnA und DEH-DHA signifikant erniedrigt und im DEH-AA und DEH-EPA signifikant erhöht. Die Ursache für die unterschiedlichen PGE2-Konzentrationen in C2 nach dem Zusatz der verschiedenen n3-Fettsäuren (LnA, EPA, DHA) ist bisher unklar. Verschiedene Möglichkeiten der Beeinflussung des Prostaglandinstoffwechsels durch diese Fettsäuren werden diskutiert. Auf Grund der erhaltenen Ergebnisse können die C2 als Modell genutzt werden, um die Mechanismen der Produktion von Prostaglandinen oder anderen Entzündungsmediatoren näher zu untersuchen und somit zur Erforschung der Pathogenesemechanismen der atopischen Dermatitis des Hundes sowie des Menschen beizutragen. / Cutaneous mast cells are considered as key immune effector cells in the pathogenesis of canine atopic dermatitis (CAD; OLIVRY et al. 1997). These cells release immediate-phase and late-phase mediators of inflammation. Dietary fatty acids are incorporated in cellular membranes and seem to influence mediator production and release. A dietary intervention with n6- and n3-fatty acids with a ratio from 5 to 1 alleviated clinical symptoms in 40% of atopic dogs (SCOTT et al. 1997). The purpose of this study was to examine the effects of n6- and n3-fatty acids on the fatty acid composition and the production of prostaglandins in canine mastocytoma cells (C2) as a possible model for CAD. Cells were cultured in a basic medium (DEH) or with additional 14 µM linoleic (C18:2n6, DEH-LA), gammalinolenic (C18:3n6, DEH-GLA), arachidonic (C20:4n6, DEH-AA), a-linolenic (C18:3n3, DEH-LnA), eicosapentaenoic (C20:5n3) or docosahexaenoic acid (C22:6n3, DEH-DHA). Cell growth was examined for 11 days in all media. The cells were harvested after 4 or 8 days, washed twice with phosphated buffered saline and dried under nitrogen for fatty acid analysis. The fatty acid composition was determined by gas chromatography after extraction and transesterification of the phospholipids using di-C17-phosphatidylcholin as internal standard. For measurment of prostaglandin (PG) D2 and E2 the C2 were stimulated with the wasp venom peptide mastoparan. PGD2 was measured by PGD2-methoxim-enzymimmunoassay (EIA) and PGE2 was determined by radioimmunoassay (RIA). Cell growth increased from day 1 to 8 and decreased thereafter in all media conditions. The supplied fatty acid did not influence the cell growth. Added fatty acids increased the concentration of these fatty acids in C2 (LA 4.9-fold, GLA 6.9-fold, AA 6-fold, LnA 9.3-fold, EPA 6.5-fold, DHA 8.4-fold). Futhermore elongated and D6-desaturated products of the corresponding fatty acids were significantly elevated, however D5-desaturated products were not measurable. An increased time dependent incorporation was only detectable for LA after culturing C2 in DEH-LA. The results let us assume that C2 has no activity of the D5-desaturase. If the assumed low activity of these desaturase is one of the mechanisms underlying the pathogenesis of CAD, C2 seems to be an adequate model for CAD. The production of PGE2 after stimulation with mastoparan was significantly reduced when C2 were cultured in DEH-LnA and DEH-DHA and was significantly increased when C2 were cultured in DEH-AA and DEH-EPA. The reason for the different PGE2-production in C2 after the treatment with the n3-fatty acids (LnA, EPA or DHA) being unsettled. The observed results suggest, that C2 could be used to investigate the mechanisms of production and release of prostaglandins or other mediators as a model to improve our understanding of the pathogenesis of canine or human atopic dermatitis.

Die Mastzellen der Haut sind bedeutende Immuneffektorzellen in der Pathogenese der Caninen Atopischen Dermatitis (CAD; OLIVRY et al. 1997). Diese Zellen schütten in der Sofort- und in der Spätphase der Überempfindlichkeitsreaktion des Typs I Entzündungsmediatoren aus. Diätetisch verabreichte Fettsäuren werden in zelluläre Membranen eingebaut und sind somit in der Lage, die Produktion und Freisetzung dieser Entzündungsmediatoren zu beeinflussen. In der Praxis konnte gezeigt werden, dass eine diätetische Ergänzung von n6- und n3-Fettsäuren im Verhältnis von 5 zu 1 eine Linderung der klinischen Symptomatik bei 40% der an CAD leidenden Hunde herbeiführte (SCOTT et al. 1997). Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu überprüfen, welche Auswirkungen der Einbau supplementierter n6- und n3-Fettsäuren auf die Fettsäurenzusammensetzung und die Prostaglandinfreisetzung caniner Mastocytomzellen (C2) hat und ob diese Zellen in Bezug auf ihren Fettsäurenstoffwechsel als Modell für die CAD geeignet sind. Die Kultivierung der Zellen erfolgte in einem Grundmedium (DEH) oder in mit 14 µM Linol- (C18:2n6, DEH-LA), Gammalinolen- (C18:3n6, DEH-GLA), Arachidon- (C20:4n6, DEH-AA), a-Linolen- (C18:3n3, DEH-LnA), Eicosapentaen- (C20:5n3, DEH-EPA) oder Docosahexaensäure (C22:6n3, DEH-DHA) angereichertem Medium. Das Wachstum der C2 wurde in allen Kulturmedien über 11 Tage kontrolliert. Für die weiteren Untersuchungen wurden die Zellen am 4. bzw. 8. Tag geerntet, zweimal mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung gewaschen und anschließend unter Stickstoff getrocknet. Die Ermittlung der Fettsäurenzusammensetzung der C2 erfolgte mittels Gaschromatographie nach Extraktion und Umesterung der Phospholipide. Dabei wurde L-a-Phosphatidylcholin-C17:0 als Interner Standard genutzt. Für die Bestimmung der Prostaglandine (PG) D2 und E2 wurden die Zellen mit dem Wespengift Mastoparan stimuliert. PGD2 wurde mittels eines PGD2-Methoxim-Enzym-Immunoassay (EIA) und PGE2 wurde mit Hilfe eines Radio-Immunassays (RIA) bestimmt. Die C2 zeigten in allen Kulturmedien eine Vermehrung lebender Zellen bis zum 8. Kultivierungstag, danach nahm die Zahl der abgestorbenen Zellen deutlich zu. Die Fettsäurensupplementierung beeinflusste das Zellwachstum nicht. Die erhöhte Zufuhr der Fettsäuren bewirkte eine Konzentrationserhöhung der entsprechenden Fettsäuren in den C2 (LA 4,9-fach, GLA 6,9-fach, AA 6-fach, LnA 9,3-fach, EPA 6,5-fach, DHA 8,4-fach). Weiterhin wurden signifikante Erhöhungen von Fettsäurenmetaboliten, die über die Elongasen und die D6-Desaturase aus den zugegebenen Fettsäuren gebildet werden, in den C2 gefunden. Produkte der D5-Desaturase waren dagegen nur in geringen Mengen nachweisbar. Ein zeitabhängiger Effekt des Einbaus der geprüften supplementierten Fettsäuren konnte nur für LA festgestellt werden, welche nach 8 Tagen in DEH-LA kultivierten C2 signifikant stärker eingebaut wurde als nach 4 Tagen. Die vorliegenden Ergebnisse lassen die Schlussfolgerung zu, dass in den C2 eine geringe Aktivität der D5-Desaturase vorliegt. Da eine niedrige Aktivität dieser Desaturase als möglicher Pathogenesemechanismus für das Auftreten der CAD verantwortlich gemacht wird, erscheinen die C2 als Modell für weitere Untersuchungen der CAD geeignet. Die durch Mastoparan stimulierte Freisetzung von PGE2 der C2 war bei der Kultivierung der Zellen im DEH-LnA und DEH-DHA signifikant erniedrigt und im DEH-AA und DEH-EPA signifikant erhöht. Die Ursache für die unterschiedlichen PGE2-Konzentrationen in C2 nach dem Zusatz der verschiedenen n3-Fettsäuren (LnA, EPA, DHA) ist bisher unklar. Verschiedene Möglichkeiten der Beeinflussung des Prostaglandinstoffwechsels durch diese Fettsäuren werden diskutiert. Auf Grund der erhaltenen Ergebnisse können die C2 als Modell genutzt werden, um die Mechanismen der Produktion von Prostaglandinen oder anderen Entzündungsmediatoren näher zu untersuchen und somit zur Erforschung der Pathogenesemechanismen der atopischen Dermatitis des Hundes sowie des Menschen beizutragen. / Cutaneous mast cells are considered as key immune effector cells in the pathogenesis of canine atopic dermatitis (CAD; OLIVRY et al. 1997). These cells release immediate-phase and late-phase mediators of inflammation. Dietary fatty acids are incorporated in cellular membranes and seem to influence mediator production and release. A dietary intervention with n6- and n3-fatty acids with a ratio from 5 to 1 alleviated clinical symptoms in 40% of atopic dogs (SCOTT et al. 1997). The purpose of this study was to examine the effects of n6- and n3-fatty acids on the fatty acid composition and the production of prostaglandins in canine mastocytoma cells (C2) as a possible model for CAD. Cells were cultured in a basic medium (DEH) or with additional 14 µM linoleic (C18:2n6, DEH-LA), gammalinolenic (C18:3n6, DEH-GLA), arachidonic (C20:4n6, DEH-AA), a-linolenic (C18:3n3, DEH-LnA), eicosapentaenoic (C20:5n3) or docosahexaenoic acid (C22:6n3, DEH-DHA). Cell growth was examined for 11 days in all media. The cells were harvested after 4 or 8 days, washed twice with phosphated buffered saline and dried under nitrogen for fatty acid analysis. The fatty acid composition was determined by gas chromatography after extraction and transesterification of the phospholipids using di-C17-phosphatidylcholin as internal standard. For measurment of prostaglandin (PG) D2 and E2 the C2 were stimulated with the wasp venom peptide mastoparan. PGD2 was measured by PGD2-methoxim-enzymimmunoassay (EIA) and PGE2 was determined by radioimmunoassay (RIA). Cell growth increased from day 1 to 8 and decreased thereafter in all media conditions. The supplied fatty acid did not influence the cell growth. Added fatty acids increased the concentration of these fatty acids in C2 (LA 4.9-fold, GLA 6.9-fold, AA 6-fold, LnA 9.3-fold, EPA 6.5-fold, DHA 8.4-fold). Futhermore elongated and D6-desaturated products of the corresponding fatty acids were significantly elevated, however D5-desaturated products were not measurable. An increased time dependent incorporation was only detectable for LA after culturing C2 in DEH-LA. The results let us assume that C2 has no activity of the D5-desaturase. If the assumed low activity of these desaturase is one of the mechanisms underlying the pathogenesis of CAD, C2 seems to be an adequate model for CAD. The production of PGE2 after stimulation with mastoparan was significantly reduced when C2 were cultured in DEH-LnA and DEH-DHA and was significantly increased when C2 were cultured in DEH-AA and DEH-EPA. The reason for the different PGE2-production in C2 after the treatment with the n3-fatty acids (LnA, EPA or DHA) being unsettled. The observed results suggest, that C2 could be used to investigate the mechanisms of production and release of prostaglandins or other mediators as a model to improve our understanding of the pathogenesis of canine or human atopic dermatitis.

Einleitung: Futterrationen für Hochleistungsmilchkühe basieren häufig auf Maissilage und liefern somit nur wenig frisches Gras, was eine niedrige Zufuhr an n-3-Fettsäuren, v.a. an α-Linolensäure (ALA), bewirkt. Dies führt einerseits zu einem reduzierten Status an ALA und konjugierter Linolsäure (CLA) und andererseits zu einem hohen n-6/n-3-Verhältnis bei laktierenden Kühen. Ziel der Untersuchungen: Das Ziel der vorliegenden Studie war es, die Einflüsse einer Supplementierung von essentiellen Fettsäuren (EFA, v.a. ALA) zusammen mit CLA auf den Fett- säurestatus, die Leistung, auf das antioxidative und inflammatorische System bei Milchkühen, die mit einer Mais-basierten Ration gefüttert wurden, in etablierter Laktation zu untersuchen und ver- schiede Stoffwechselwege, einschließlich der somatotropen Achse, näher zu beleuchten. Tiere, Material und Methoden: Es wurden 4 Kühe (3. Laktation, 126 ± 4 Tage in Milch) in einem 4 × 4 Latin Square untersucht. Die Kühe erhielten täglich abomasale Infusionen an Kokosöl (CTRL, 38,3 g/d; v.a. gesättigte Fettsäuren), Lein- und Distelöl (EFA, 39,1 und 1,6 g/d), Lutalin® (cis-9,trans-11 und trans-10,cis-12 CLA, jeweils 4,6 g/d) oder EFA+CLA für jeweils 6 Wochen. Die initiale Dosis wurde jeweils nach 2 Wochen verdoppelt, was in 3 Dosierungen resultierte (Dosis 1, 2 und 3). Es schloss sich eine 3-wöchige Washout-Periode an. Den Kühen wurde eine Mais-basierte Ration mit einem hohen n-6/n-3-V erhältnis (11,3:1) gefüttert. Die Trockensubstanzaufnahme und die Milchleistung wurden täglich und die Milchzusammensetzung wöchentlich gemessen. Die Fettsäuremuster im Milchfett und im Blutplasma, Plasmakonzentra- tionen von Metaboliten und Hormonen sowie von Parametern des antioxidativen Systems und der Immunantwort (nur in Woche 0 und 6) wurden jeweils in Behandlungswoche 0, 2, 4 und 6 analysiert. Lebergewebe wurde zu Beginn der Studie und jeweils nach 6 Wochen Behandlung entnommen und der Energiestoffwechsel sowie Parameter des antioxidativen Systems und der Immunantwort wurden auf Ebene der Transkription untersucht. Die statistische Auswertung wurde mittels ANOVA und der MIXED Prozedur (repeated measurements) in SAS durchgeführt, wobei Behandlung, Dosis und deren Interaktion als fixe Effekte und die Laktationswoche als Kovariable dienten. Ergebnisse: Die jeweils infundierten Fettsäuren stiegen sowohl im Plasma als auch in der Milch dosisabhängig an. Das n-6/n-3-Verhältnis des Milchfetts lag in der CTRL- und in der CLA- Gruppe höher als in den beiden EFA-Gruppen. Die Energie-korrigierte Milch und das Milchfett nahmen dosisabhängig in den beiden CLA-Gruppen ab. Es gab einen Trend für eine höhere Energiebilanz in der CLA-Gruppe. Der Milchproteingehalt war in den beiden CLA-Gruppen niedriger als in der CTRL-Gruppe und die Milchharnstoffkonzentration sank in beiden CLA- Gruppen dosisabhängig ab. Die Citratkonzentration in der Milch stieg dosisabhängig in der CLA- Gruppe an. Die Aktivität der Glutathionperoxidase im Blutplasma war in der CTRL-Gruppe ge- ringer als in der EFA-Gruppe und die Plasmakonzentration von β-Carotin stieg in beiden EFA- Gruppen mit der Dosis an. Die Plasmakonzentration des Gesamtcholesterols stieg dosisabhängig in allen Gruppen, außer der CLA-Gruppe, an. Die Plasmakonzentration des High-density- lipoprotein-Cholesterols stieg in der CTRL-Gruppe an und lag höher als in der EFA- und der CLA-Gruppe, während die Konzentrationen des Low-density-lipoprotein-Cholesterols dosisab- hängig in der EFA- und der EFA+CLA-Gruppe anstiegen und höher als in der CLA-Gruppe waren. Die hepatische Genexpression der 3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA Synthase 1 wurde in allen Gruppen hochreguliert und lag in der EFA+CLA-Gruppe am höchsten. Die Genexpression des sterol regulatory element-binding factor 1 zeigte einen Trend für die niedrigsten Werte in den beiden EFA-Gruppen. Die Expression des leberspezifischen growth hormone receptor 1A (GHR1A) tendierte zu einer Erhöhung in der EFA+CLA-Gruppe im Vergleich zur CTRL-Gruppe. Die insulin-like growth factor I (IGF-I)-Plasmakonzentration stieg in der CLA-Gruppe an und der Plasmaspiegel des insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP-2) lag in der EFA+CLA- Gruppe niedriger als in der CTRL-Gruppe. Die Albumin- und Harnstoffkonzentrationen im Plasma waren in der CLA-Gruppe niedriger als in der CTRL-Gruppe. Schlussfolgerungen: Die Milchfettdepression und das erhöhte Milch-Citrat weisen auf eine redu- zierte de-novo-Fettsäuresynthese und einen verbesserten oxidativen Status in der Milch durch CLA-Supplementierung hin. Weder CLA- noch EFA-Gaben zeigten eindeutige Wirkungen auf den Entzündungsstatus bei den Milchkühen. Die Supplementierung von EFA und CLA hatte Ein- fluss auf den Cholesterol- und den Fettstoffwechsel sowie deren Regulierung. Der erhöhte IGF- I-Plasma-Spiegel in der CLA-Gruppe sowie die niedrigere IGFBP-2-Plasmakonzentration und die erhöhte Genexpression des GHR1A in der Leber der EFA+CLA-Gruppe deuten auf stimulierende Effekte auf die somatotrope Achse hin. Weiterhin scheinen CLA-Gaben auch den Proteinstoffwechsel von Milchkühen zu beeinflussen.