In den ersten Lebenswochen kommt es bei Frühgeborenen zu einem Anstieg des Energieumsatzes, der oft mit der Steigerung der Nahrungszufuhr begründet wird. Jedoch findet bei allen Neugeborenen in den ersten Lebensstunden eine Stoffwechselsteigerung statt, die der Anpassung an das geringe Körpergewicht (mit dem entsprechend großen Oberfläche:Volumen-Verhältnis) dient und u.a. der Thermoregulation zugute kommt. Daher stellt sich die Frage, inwieweit der postnatale Energieumsatzanstieg bei Frühgeborenen als endogene Umstellung des Stoffwechsels (biologische Konstante) oder als Ausdruck der exogenen Energiezufuhr (alimentäre Variable) zu werten ist. Zur Klärung dieser Frage wurden in 52 indirekt-kalorimetrischen Messungen (Datex Deltatrac Metabolic Monitor) an 26 FG der 28.-35. Schwangerschaftswoche (Geburtsgewichte 1070-2350g) der Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktion unter möglichst einheitlichen Messbedingungen gemessen. Nach Berechnung des Energieumsatzes wurden die Daten in Relation zu Ernährung und Wachstum ausgewertet und mit historischen Daten verglichen, um den Einfluss konstanter (biologischer) und variabler (alimentärer) Faktoren zu differenzieren. Von den ersten Lebenstagen über die zweite und dritte Lebenswoche bis zum Alter >21d ergab sich ein Anstieg des Energieumsatzes von 39,3 ± 2,9 über 58,0 ± 7,2 und 61,3 ± 4,1 auf 67,0 ± 8,2 kcal/kg•d, dem eine Steigerung der Energiezufuhr von 69,9 ± 12,0 über 99,0 ± 14,4 und 114,7 ± 12,9 auf 127,3 ± 12,2 kcal/kg•d gegenüberstand. Die vergleichende Auswertung der Daten lässt eine Einteilung in drei Phasen zu: In einer initialen Phase kommt es – noch ohne Gewichtszuwachs – zu einem weitgehend konstanten und somit vermutlich biologisch determinierten Anstieg des Energieumsatzes auf ein der Körpergröße entsprechendes Niveau. Am Ende bildet sich ein Stoffwechsel“plateau“ aus, auf dem eine den intrauterinen Verhältnissen vergleichbare Wachstumsrate erreicht ist und auch eine noch höhere Energiezufuhr nicht zu einem weiteren Anstieg des „strukturbildenden“ Energieumsatzes führt. Dazwischen liegt eine variable Übergangsphase, in der sowohl der Energieumsatz als auch die Wachstumsrate mit der Energieaufnahme korrelieren, und in der sich auch die historischen Fortschritte in der Frühgeborenenernährung im Sinne eines zügigeren Energieumsatzanstiegs und Wachstumsfortschritts widerspiegeln. Somit scheinen im postnatalen Energieumsatzanstieg bei FG biologische und alimentäre Faktoren gleitend ineinander überzugehen. / In the first weeks of life the increase of energy expenditure in the preterm infant is often seen as the consecution of an increase of food supply. However, with all newborn children in the first life hours an increase of the metabolic rate takes place, which is seen as an adaptation to the low body weight (in contrast to a big surface "Kleiber-Rule") and is among other things of benefit for the thermo regularisation. Hence, the question positions itself, to what extent the postnatal increase of energy expenditure has to be seen as an endogenous conversion of the metabolism (biological constant) or as an expression of the exogenous energy supply (alimentary variables). 52 indirect kalorimetric measurements (Datex Deltatrac Metabolic monitor) in 26 preterm infants were performed (GA 28.-35. weeks, birth weights 1070-2350g). According to calculation of the energy expenditure the data were evaluated in relation to food and growth and were compared to historical data to differentiate the influence of more consistently (biological) and more variably (alimentary) factors. From the first life days about the second and third life week up to the age> 21d an increase of energy expenditure of 39.3 ± 2.9 over 58.0 ± 7.2 and 61.3 ± 4.1 to 67.0 ± 8.2 kcal / kg d was calculated in regard to an increase of the energy supply of 69.9 ± 12.0 to 99.0 ± 14.4 and 114.7 ± 12.9 to 127.3 ± 12.2 kcal / kg d. The comparative evaluation of the data admits a division in three phases: In an initial phase it comes – still without weight increase – to a widely steady and therefore presumably biologically determined increase of the energy expenditure to a level corresponding to the body size (body surface area). At the end a steady state is reached with a growth rate comparable to the intrauterine relations. At this point the energy expenditure of the infant can no longer be increased by higher energy supply. In between lies a variable transitional phase in which the energy turnover as well as the growth rate with the energy admission correlate. In this stadium the historical progress in premature nutrition is reflected by an earlier increase of energy expenditure and weight gain. Therefore biological and alimentary factors both seem to play an important role in the postnatal increase of energy expenditure one factor following the other.

Die Untersuchung organspezifischer Funktionsstörungen erlangt zunehmende Bedeutung für die moderne Intensivmedizin. Das akute Lungenversagen gehört dabei zu den wichtigsten Vitalfunktionsstörungen. Besonders bei entzündlichen Lungenschädigungen kann es zu Veränderungen des pulmonalen Sauerstoffmetabolismus kommen. In der vorliegenden klinischen Untersuchung sollte geprüft werden, ob der intrapulmonale Sauerstoffverbrauch durch methodenbedingte Unterschiede bei der Bestimmung des globalen Sauerstoffverbrauchs des Organismus, zwischen der indirekten Kalorimetrie und dem Fick´schen-Prinzip, repräsentiert wird und ob es beim akuten Lungenversagen zu einer Erhöhung des intrapulmonalen Sauerstoffverbrauchs kommt bzw. inwieweit diese Veränderungen von der Genese der akuten Lungenschädigung (ALI, ARDS, Pneumonie) abhängig sind. Darüberhinaus wurde geprüft, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Ausmaß der pneumonischen Infiltrate und dem intrapulmonalen Sauerstoffverbrauch gibt und ob Korrelationen zu funktionellen Größen wie alveolär-arterielle Sauerstoffgehaltsdifferenz (AaDO2), intrapulmonaler Shunt (QS/QT), transpulmonaler Laktat- bzw. Glukosefluß, Differentialzytologie in der BAL-Flüssigkeit (Bronchoalveoläre Lavage) und Lungenschädigungs-Score (Murray) bestehen. Im ersten Abschnitt der vorliegenden Untersuchung wurden die Verfahren zur Bestimmung des intrapulmonalen Sauerstoffverbrauchs und zur Ermittlung der transpulmonalen Gradienten für Laktat und Glukose bei lungengesunden Patienten evaluiert. Auf diese Weise sollte die Reproduzierbarkeit der genannten Meßverfahren geprüft werden. Gegenstand des zweiten Untersuchungsabschnittes waren Art und Ausmaß der pulmonalen Stoffwechselveränderungen bei Patienten mit akutem Lungenversagen sowie deren ungeklärte diagnostische und prognostische Bedeutung. Anhand der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß der intrapulmonale Sauerstoffverbrauch sowohl bei Lungengesunden als auch bei Patienten mit akutem Lungenversagen durch den methodenbedingten Unterschied zwischen der indirekten Kalorimetrie und dem Fick´schen-Prinzip repräsentiert wird. Bei einer vorliegenden Infektion des Lungenparenchyms (Pneumonie) kam es zu einer hochsignifikannten (p / The examination of specific organ dysfunctions are of increasing importance for the modern intensive care medicine. The acute lung injury is one of the most frequent impairments in organ function in critically ill patients. Pulmonary oxygen consumption (VO2 pulm) is believed to be increased in patients with acute lung injury. In the present study, VO2 pulm was estimated in both patients with and without impaired lung function from the difference between total oxygen consumption measured by indirect calorimetry (VO2 cal) and oxygen consumption assessed by the reverse Fick method (VO2 Fick). In addition VO2 pulm was correlated to various parameters of impaired lung function. To assess the metabolic function of the lung, arterial-mixed venous concentration differences of lactate and glucose were determined and transpulmonary lactate flux as well as glucose flux was calculated. For within-patient measurements of VO2 pulm, a sufficient reproducibility was achieved for patients with as well as without impaired lung function. Compared to VO2 pulm in patients without lung infection (pneumonia), VO2 pulm was significantly increased in patients with pneumonia (p

Ziel: war die Untersuchung, ob sich die Aktivität entzündlich rheumatischer Erkrankungen in ausgewählten Parametern des Energiestoffwechsels von PBMC (periphere mononukleäre Zellen des Blutes) reflektiert. Methoden: Es wurden die PBMC von 30 gesunden Probanden und von 28 Patienten (16 inaktiv; 12 aktiv) mit einer Rheumatoiden Arthritis, einem Systemischen Lupus Erythematodes oder einer Vaskulititis präpariert. Aktive Patienten wurden vor und 4-5 Tage nach Beginn einer hochdosierten Glukokortikoidtherapie untersucht. Es wurde der Sauerstoffverbrauch, der Verbrauch an Sauerstoff auf einen definierten mitogenen Stimulus und einzelne Hauptenergieverbrauchende Prozesse mittels der Clark Elektrode bestimmt. Ergebnisse: Für den Sauerstoffverbrauch konnte ein geschlechtsunabhängiger Normalwert von 3.84 +/- 0.1 (alle Werte in nmol O2/min pro 10^7 Zellen) ermittelt werden. Bei inaktiven Patienten war der Sauerstoffverbrauch mit 4.18 +/- 0.28 leicht, bei aktiven Patienten mit 4.82 +/- 0.33 jedoch deutlich und signifikant (p0.05). Desweiteren wurde in stimulierten PBMC von aktiven Patienten eine signifikante Verminderung des Sauerstoffverbrauches für Kationentransportprozesse und Proteinsynthese nachgewiesen. Unter einer 4-5tägigen hochdosierten Glukokortikoidtherapie normalisierten sich die genannten Parameter wieder. Zusammenfassung: In dieser Studie konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass sich Parameter des zellulären Energiestoffwechsels von PBMC zur Einschätzung von Aktivität und Therapieerfolg entzündlich rheumatischer Erkrankungen eignen. / Objective: To investigate whether the activity of rheumatic diseases is reflected by selected parameters of cellular energy metabolism of peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Methods: PBMC were prepared from 30 healthy volunteers and from 28 patients (16 inactive; 12 active) with rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus or vasculitis. Active patients were examined prior to and 4-5 days after starting, restarting or increasing the dose of corticosteroids. Cellular oxygen consumption (as a measure of ATP production), bioenergetic cellular response to a defined stimulus and main ATP-consuming processes were measured using a Clark electrode. Results: A sex-independent normal value for oxygen consumption of 3.84 +/-0.1 (all data in nmol O2/min per 10^7 cells) was found. In inactive patients the respiration rate was slightly increased at 4.18 +/- 0.28, but was significantly increased in active patients to 4.82 +/- 0.33 (p

Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von Ionenströmen auf die Aktionspotentialgenerierung. Kapitel 1 zeigt den Einfluss der Chloridpermeabilität auf die Response und die Volumenregulation bei äußerer Erregung. In Kapitel 2 zeigen wir, dass passiven Leckströmen, für deren Kompensation neuronale Zellen einen enormen Energieaufwand betreiben, das Membranpotential gegen Fluktuationen in anderen funktionalen Ionenströmen stabilisieren und damit ein gesichertes Verarbeiten und Weiterleiten von Informationen in Form von Aktionspotentialen erst ermöglichen. Der zweite Teil beschäftigt sich mit dem Energiemetabolismus neuronaler Zellen. In Kapitel 3 bestimmen wir den Sauerstoffverbrauch in Hirnschnitten bei verschiedenen Aktivitätszuständen und zeigen, dass das Auftreten einer hämodynamische Response für hohe Aktivitätsformen notwendig ist. Wir schließen daraus, dass das vaskuläre System nur so weit angelegt ist, als es zur Vorsorgung bei hoher energetischer Belastung erforderlich ist. In Kapitel 4 verwenden wir ein von uns entwickeltes Modell des neuronalen Energiestoffwechsels um zu untersuchen, wie die Charakteristiken von NAD(P)H-Fluoreszenzkurven, auf die zelluläre glykolytische und respiratorische Aktivität zurückzuführen sind. Außerdem zeigen wir, wie die Fähigkeit neuronaler Zellen, Lactat alternativ zur Glukose als energielieferndes Substrat zu benutzen, von ihrer glykolytischen und oxidativen Kapazität abhängt. Da in viele neurodegenerativen Erkrankungen eine reduzierte Aktivität des Enzymkomplexes α-ketogluteratedehydrogenase (KGDHC) auftritt, haben wir in Kapitel 5 den Einfluss einer gestörten KGDHC Aktivität auf den neuronalen Energiestoffwechsel untersucht. Wir zeigen, wie eine reduzierte KGDHC Aktivität neuronale Leistungsfähigkeit kompromittiert. Außerdem identifizieren wir mögliche Bildungsstellen für reaktive Sauerstoffspezies (ROS) der Atmungskette und zeigen, dass eine Reduktion der KGDHC Aktivität die Bilddung von ROS vermindert. / The first part of this work deals with the influence of ion currents on the generation of action potentials (APs). Chapter 1 shows the influence of chloride on the fidelity of APs and cellular volume regulation. In chapter 2 we show that sufficiently large leak currents function as important stabilizers of the membrane potential and thus are required to allow robust AP firing. The second part deals with the energy metabolism of neuronal cells. In chapter 3 we determine the relative oxygen consumption rate of hippocampal brain slices under different activity states. We show that a hemodynamic response is necessary for sufficient oxygen supply during highly active states. We conclude that the effort spent on the structure of the vascular system is economized to just match the neuronal energy demand. In chapter 4 we use a model of the neuronal energy metabolism developed by us to show how the characteristics of NAD(P)H fluorescence curves relies on the cellular glycolytic and respirational activity. In addition we show how the ability of neuronal cells to use lactate instead of glucose as energy delivering substrate depends on their respective glycolytic and respiratory activity. Since a reduced activity of brain α-ketoglutarate dehydrogenase complex (KGDHC) occurs in a number of neurodegenerative diseases, we examined the influence of a reduced KGDHC activity on the neuronal energy metabolism and show how it leads to a compromised neuronal functionality. In addition we developed a detailed kinetic model of the respiratory chain (RC) and identified the possible sites for production of reactive oxygen species (ROS) by the RC. We show that a reduced KGDHC activity should decrease ROS production by the RC.

Die Belastung des Energiestoffwechsels der Hochleistungskuh ist in der peripartalen Phase am größten. Die Regulation der Futteraufnahme und des Energiestoffwechsels durch den Nucleus arcuatus (ARC) des Hypothalamus spielt eine entscheidende Rolle während dieser Phase. Zahlreiche Metabolite und Hormone, wie z.B. das Peptidhormon Ghrelin, beeinflussen die Expression des orexigenen (futteraufnahmesteigernden) Neuropeptids Agouti-related Protein (AgRP) im ARC des Hypothalamus. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Zusammenhang zwischen Körperfettmobilisierung und orexigenen Signalen im peripartalen Zeitraum der Hochleistungskuh näher zu untersuchen. Hierfür wurden 20 multipare Hochleistungskühe der Rasse Deutsch-Holstein (2.-4. Laktation) 7 Wochen ante partum (ap) bis 6 Wochen post partum (pp) untersucht. Die Tiere wurden in Anbindehaltung aufgestallt und entsprechend der jeweiligen Produktionsperiode bedarfsgerecht energetisch versorgt. Die ad libitum Futteraufnahme und Milchleistung wurden täglich gemessen und die Milchzusammensetzung wöchentlich analysiert. Das Körpergewicht und die Rückenfettdicke (RFD) wurden ebenfalls wöchentlich bestimmt. Einmal wöchentlich wurden Blutproben genommen, um die Konzentration von nicht-veresterten Fettsäuren (NEFA), Triglyceriden (TG) und Aminosäuren zu bestimmen. Eine Leberbiopsie wurde am 34. Tag ap und am 3., 18. und 30. Tag pp entnommen. In der 5. Woche ap und in der 2. Woche pp wurden die Tiere in eine Respirationskammer eingestallt und darin jeweils am 1. Tag ad libitum versorgt, während ihnen am 2. Tag das Futter für 10 h entzogen wurde. Die Futteraufnahme bzw. die kompensatorische Futteraufnahme nach Futterentzug wurden ebenfalls gemessen. Mit Hilfe der indirekten Kalorimetrie wurden der Sauerstoffverbrauch, die Bildung von Kohlenstoffdioxid und Methan gemessen, und der Respiratorische Quotient (RQ), die Fettoxidation (FOX) und die Kohlenhydratoxidation (KOX) berechnet. An beiden Tagen des Aufenthaltes in der Respirationskammer wurden stündlich Blutproben entnommen und die Konzentration von Acyl- und Gesamtghrelin, NEFA und TG bestimmt. Am 40. Tag pp wurden die Tiere geschlachtet und der ARC entnommen. In Studie 1 wurden 16 Tiere, basierend auf ihren Leberfettgehalt (LFC) am 18. Tag pp in eine Gruppe mit hohem LFC (H, n=8) und eine mit niedrigem LFC (L, n=8) eingeteilt. Für die Studie 2 wurden 18 Kühe entsprechend ihrer NEFA-Blutplasmakonzentration am Schlachttag in eine Gruppe mit hoher NEFA- (H, n=9) und eine mit niedriger NEFA-Plasmakonzentration (L, n=9) eingeteilt. In Studie 1 konnte gezeigt werden, dass die Acyl- und Gesamtghrelin- Plasmakonzentrationen nicht mit der pp Futteraufnahmesteigerung von Hochleistungskühen korrelierten. H-Kühe, die im Vergleich zu L-Kühen einen höheren Leber- und Milchfettgehalt, eine größere RFD und einen geringeren RQ aufwiesen, zeigten während des 10-stündigen Futterentzuges den größeren Anstieg der Acylghrelinkonzentration sowie ein größeres Acyl- und Gesamtghrelin-Verhältnis. Signifikante Korrelationen zwischen dem präprandialen Acyl:Gesamtghrelin- Verhältnis und zahlreichen Parametern des Fettstoffwechsels, wie bspw. LFC, Milchfettgehalt, RQ und RFD, lassen einen Zusammenhang zwischen Ghrelin, dem Fettstoffwechsel und der Fettverteilung erkennen. In Studie 2 konnte nachgewiesen werden, dass die in der Frühlaktation auftretende unterschiedliche Aktivierung hypothalamischer AgRP-Neurone von H- und L-Kühen nicht mit deren Futteraufnahme assoziiert ist. Die höhere NEFA-Plasmakonzentration, die höhere RFD, die höhere FOX und der höhere Sauerstoffverbrauch der H-Kühe waren jeweils signifikant mit der geringeren Aktivierung hypothalamischer AgRP-Neurone korreliert. Diese Korrelationen belegen einen Zusammenhang zwischen dem prozentualen Anteil aktivierter AgRP-Neurone und dem Sauerstoffverbrauch sowie der Substratverstoffwechselung während der Frühlaktation. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass die untersuchten Signale des orexigenen Systems im peripartalen Zeitraum der Hochleistungskuh nicht mit der Futteraufnahme, jedoch mit dem Fett- und Energiestoffwechsel assoziiert waren. Ferner lassen die Resultate den Schluss zu, dass die Futteraufnahme bereits vor der Kalbung durch den Körperfettgehalt determiniert ist, und dass die Fettmobilisierung per se kaum einen Einfluss auf die Futteraufnahmesteigerung in der Frühlaktation besitzt.

In dieser Arbeit wird ein Simulationsprogramm für das Gas-Verhalten in Heizungssystemen entwickelt. Der Gaseintrag durch das Membranausdehnungsgefäß und Dichtungsstellen, die Entstehung und Ansammlung von Gasblasen und die Funktionen der Heizungsanlage werden in einem Programm dynamisch simuliert. Mit diesem Programm wird eine Parameter-Studie durchgeführt. Die Einflüsse verschiedener Faktoren auf das Vorhandensein des Gases und die Leistung der Heizungsanlage werden ausgewertet, wie zum Beispiel der Druck und Temperatur im Heizungssystem, die Gasgehalten im Füllwasser, die Auswirkung eines atmosphärischen Entgasungsgeräts. Die Ergebnisse zeigen, dass der Einfluss der Gaspermeation auf das Auftreten von Gasblasen im Heizungssystem im Vergleich zum Anfangsgasgehalt im Füllwasser sehr gering ist. Bei höherer Temperatur dringt viel mehr Sauerstoff in das System ein. Die meisten Gasblasen sammeln sich in dem Heizkörper in der höchsten Etage mit dem kürzesten Kreislauf an. Das atmosphärische Entgasungsgerät wirkt besser als das MAG bei der Druckhaltung. Jedoch wird mehr Rost in der Heizungsanlage durch den von dem Behälter des Entgasungsgeräts eingetragenen Sauerstoff erzeugt. / The purpose of this paper is to find out how and how much gas get into the heating system through permeation, when and where the gas bubbles get accumulated in the heating system and how well an atmospheric degassing device works. For this propose a dynamic timestep simulation was made with C# program to simulate heating system and the gas behaviors in the system. Sensibility tests were made for different factors such as sealing material, temperature and gas concentration in water. In addition, the speed of the gas permeation in the dynamic simulation gets compared with the values of static calculation in the literature. The results showed, that different sealing material and different temperature could make a big difference for the amount of gas that permeate in to the system. But compare to the initial gas concentration in the filling water is gas permeation alone is not a decisive factor for the presence of gas bubbles in the heating system and does not have a major impact on the performance of the heating system. More oxygen enters the system and get consumed by corrosion at higher operation temperatures. The results also showed, that the atmospheric degassing device works better than MAG at the pressure maintenance and getting rid of gas bubbles. However, oxygen gets constantly introduced in to the heating system through the container of the atmospheric degassing device. More rust is therefore generated.

Die Belastung des Energiestoffwechsels der Hochleistungskuh ist in der peripartalen Phase am größten. Die Regulation der Futteraufnahme und des Energiestoffwechsels durch den Nucleus arcuatus (ARC) des Hypothalamus spielt eine entscheidende Rolle während dieser Phase. Zahlreiche Metabolite und Hormone, wie z.B. das Peptidhormon Ghrelin, beeinflussen die Expression des orexigenen (futteraufnahmesteigernden) Neuropeptids Agouti-related Protein (AgRP) im ARC des Hypothalamus. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Zusammenhang zwischen Körperfettmobilisierung und orexigenen Signalen im peripartalen Zeitraum der Hochleistungskuh näher zu untersuchen. Hierfür wurden 20 multipare Hochleistungskühe der Rasse Deutsch-Holstein (2.-4. Laktation) 7 Wochen ante partum (ap) bis 6 Wochen post partum (pp) untersucht. Die Tiere wurden in Anbindehaltung aufgestallt und entsprechend der jeweiligen Produktionsperiode bedarfsgerecht energetisch versorgt. Die ad libitum Futteraufnahme und Milchleistung wurden täglich gemessen und die Milchzusammensetzung wöchentlich analysiert. Das Körpergewicht und die Rückenfettdicke (RFD) wurden ebenfalls wöchentlich bestimmt. Einmal wöchentlich wurden Blutproben genommen, um die Konzentration von nicht-veresterten Fettsäuren (NEFA), Triglyceriden (TG) und Aminosäuren zu bestimmen. Eine Leberbiopsie wurde am 34. Tag ap und am 3., 18. und 30. Tag pp entnommen. In der 5. Woche ap und in der 2. Woche pp wurden die Tiere in eine Respirationskammer eingestallt und darin jeweils am 1. Tag ad libitum versorgt, während ihnen am 2. Tag das Futter für 10 h entzogen wurde. Die Futteraufnahme bzw. die kompensatorische Futteraufnahme nach Futterentzug wurden ebenfalls gemessen. Mit Hilfe der indirekten Kalorimetrie wurden der Sauerstoffverbrauch, die Bildung von Kohlenstoffdioxid und Methan gemessen, und der Respiratorische Quotient (RQ), die Fettoxidation (FOX) und die Kohlenhydratoxidation (KOX) berechnet. An beiden Tagen des Aufenthaltes in der Respirationskammer wurden stündlich Blutproben entnommen und die Konzentration von Acyl- und Gesamtghrelin, NEFA und TG bestimmt. Am 40. Tag pp wurden die Tiere geschlachtet und der ARC entnommen. In Studie 1 wurden 16 Tiere, basierend auf ihren Leberfettgehalt (LFC) am 18. Tag pp in eine Gruppe mit hohem LFC (H, n=8) und eine mit niedrigem LFC (L, n=8) eingeteilt. Für die Studie 2 wurden 18 Kühe entsprechend ihrer NEFA-Blutplasmakonzentration am Schlachttag in eine Gruppe mit hoher NEFA- (H, n=9) und eine mit niedriger NEFA-Plasmakonzentration (L, n=9) eingeteilt. In Studie 1 konnte gezeigt werden, dass die Acyl- und Gesamtghrelin- Plasmakonzentrationen nicht mit der pp Futteraufnahmesteigerung von Hochleistungskühen korrelierten. H-Kühe, die im Vergleich zu L-Kühen einen höheren Leber- und Milchfettgehalt, eine größere RFD und einen geringeren RQ aufwiesen, zeigten während des 10-stündigen Futterentzuges den größeren Anstieg der Acylghrelinkonzentration sowie ein größeres Acyl- und Gesamtghrelin-Verhältnis. Signifikante Korrelationen zwischen dem präprandialen Acyl:Gesamtghrelin- Verhältnis und zahlreichen Parametern des Fettstoffwechsels, wie bspw. LFC, Milchfettgehalt, RQ und RFD, lassen einen Zusammenhang zwischen Ghrelin, dem Fettstoffwechsel und der Fettverteilung erkennen. In Studie 2 konnte nachgewiesen werden, dass die in der Frühlaktation auftretende unterschiedliche Aktivierung hypothalamischer AgRP-Neurone von H- und L-Kühen nicht mit deren Futteraufnahme assoziiert ist. Die höhere NEFA-Plasmakonzentration, die höhere RFD, die höhere FOX und der höhere Sauerstoffverbrauch der H-Kühe waren jeweils signifikant mit der geringeren Aktivierung hypothalamischer AgRP-Neurone korreliert. Diese Korrelationen belegen einen Zusammenhang zwischen dem prozentualen Anteil aktivierter AgRP-Neurone und dem Sauerstoffverbrauch sowie der Substratverstoffwechselung während der Frühlaktation. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass die untersuchten Signale des orexigenen Systems im peripartalen Zeitraum der Hochleistungskuh nicht mit der Futteraufnahme, jedoch mit dem Fett- und Energiestoffwechsel assoziiert waren. Ferner lassen die Resultate den Schluss zu, dass die Futteraufnahme bereits vor der Kalbung durch den Körperfettgehalt determiniert ist, und dass die Fettmobilisierung per se kaum einen Einfluss auf die Futteraufnahmesteigerung in der Frühlaktation besitzt.

Qualitativ unterschiedliche genomische und nichtgenomische Mechanismen vermitteln die starken anti-inflammatorischen und immunmdulatorischen Eigenschaften der Glucocorticoide (GC). Der genomisch vermittelte Mechanismus ist bereits gut untersucht und dokumentiert, während der nichtgenomisch vermittelte Mechanismen noch einen Gegenstand vielseitiger Untersuchungen darstellt. Wir haben uns daher die Frage gestellt, ob Beclometason und Clobetasol besonders geeignet für die topische Applikation sind, weil sie sich in ihrem Wirkungsspektrum von systemisch zu applizierenden GC wie Dexamethason unterscheiden. Wir verglichen dazu die Effekte auf den Sauerstoffverbrauch mittels der Clark-Elektrode (nichtspezifisch nichtgenomischer Mechanismus), auf die IL-6-Synthese mittels ELISA (genomischer Mechanismus) und auf die Apoptose mittels Durchflusszytometrie (nichtgenomischer und genomischer Mechanismus) in ruhenden und stimulierten humanen PBMC. Dabei zeigten Beclometason und Clobetasol in sehr niedrigen Konzentrationen (10-10, 10-8 M) einen stärkeren Effekt auf den Sauerstoffverbrauch, waren aber in hohen Konzentrationen (10-5, 10-4 M) weniger potent im Vergleich zu Dexamethason. Auch hinsichtlich ihrer genomischen Potenz waren die topischen GC in einer Konzentration von 10-10 M und 10-8 M effektiver als Dexamethason, in höheren Konzentrationen unterschieden sie sich aber nicht. Alle drei GC induzierten Apoptose konzentrationsabhängig und unterschieden sich nicht in Konzentrationen zwischen 10-8 M und 10-5 M. In einer Konzentration von 10-4 M war die Induktion von Apoptose durch die topischen GC in PBMC und Jurkat-T-Zellen aber signifikant stärker im Vergleich zu Dexamethason. Diese Ergebnisse zeigen, dass sich topische und systemische GC in ihrer genomischen und nichtgenomischen Potenz signifikant unterscheiden. Es ist daher davon auszugehen, dass nichtgenomische Effekte eine deutlichere klinische Relevanz besitzen als bisher angenommen. / Several different genomic and non-genomic mechanisms mediate the important anti-inflammatory and immunomodulatory effects of glucocorticoids (GCs). The genomic effects are the most important while the clinical relevance of non-genomic actions is still a matter of debate. We therefore investigated whether beclomethasone and clobetasol are particularly suitable for topical application because they differ in their spectrum of activity from systemically administered GCs such as dexamethasone. We compared effects on oxygen consumption as measured with a Clark electrode (nonspecific non-genomic glucocorticoid effects), on interleukin-6 synthesis by means of ELISA (genomic effects) and on apoptosis using flow cytometry (non-genomic and genomic effects) in quiescent and mitogen-stimulated PBMCs. Beclomethasone and clobetasol had stronger effects on the oxygen consumption of quiescent and stimulated cells at lower concentrations (10-10, 10-8 M) but were less potent at higher concentrations (10-5, 10-4 M) in comparison with dexamethasone. Also in terms of genomic potency, topical GCs were more effective than dexamethasone at 10-10 M and 10-8 M but gave similar results at higher concentrations. The ability of all three GCs to induce apoptosis was found to be concentration-dependent and similar at concentrations between 10-8 and 10-5 M but, compared with 10-4 M dexamethasone, 10-4 M beclomethasone or clobetasol was significantly more effective at inducing apoptosis in both PBMCs and Jurkat T cells. These results show that systemic and topical GCs differ significantly in their ability to induce genomic and non-genomic effects. This suggests that non-genomic effects are more therapeutically relevant in certain clinical conditions than currently assumed.