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Für die Untersuchung standen 20 tragende Booroola*Merinofleischschaf Kreuzungsgenotypen, meist pluripar, zwischen 2 und 6 Jahren zur Verfügung. Während der Trächtigkeit wurden in wöchentlichem Abstand die Größenveränderungen der Plazentomdurchmesser mittels transkutaner und transrektaler Ultrasonographie erfasst und Blutproben genommen. Post partum erfolgte die detaillierte Auswertung der Plazenta nach Anzahl und Durchmesser der Kotyledonen und des Kotyledonen- und Sekundinengewichts. Aus den gewonnenen Daten wurden Plazentomwachstumskurven im Verlauf der Trächtigkeit erstellt. Die Blutproben wurden hormonanalytisch auf Progesteron, 17ß-Östradiol, und IGF-1, sowie stoffwechselphysiologisch auf die, den Eiweiß- und Energiehaushalt charakterisierenden Substanzen Albumin, Gesamteiweiß, Harnstoff, BHB, Bilirubin und Glukose untersucht. Zudem erfolgte die Bestimmung von Substanzen, die in der Trächtigkeit stark beansprucht werden, wie ASAT, Calcium, Eisen und Cholesterol. Die Auswertung sämtlicher Daten erfolgte in Abhängigkeit von Wurfgröße (WG) und Wurfgewichtsklassen (WGK). Der größte Einfluss von WG und WGK auf die Plazenta zeigt sich bei der Auswertung der morphologischen Aspekte. Dabei sind in erster Linie eine Vergrößerung der Plazentomdurchmesser von uni- zu triparen Tieren sowie von WGK 1 zur WGK 3 festzustellen. In den jeweils höchsten Klassen fällt der Durchmesser wieder. Zudem nimmt in der Regel mit steigender WG und WGK die Anzahl der Plazentome mit kleinen Durchmessern (1-20 mm)ab, die Anzahl der Plazentome mit großen Durchmessern (20-50 mm) dagegen zu. Tripare Tiere und WGK 3 weisen die meisten Plazentome mit den größten Durchmessern (40-50 mm) auf. Bei der Gesamtkontaktfläche zeigt sich ein Anstieg der Fläche von uni- bis zu quadriparen Tieren und der WGK 1 bis WGK 4. Nur WGK 5 weist eine gegenüber WGK 4 verminderte Gesamtkontaktfläche auf. Unabhängig von WG und WGK verkleinern sich die Plazentomdurchmesser und die Gesamtkontaktflächen p.p. gegenüber den Plazentomdurchmessern und Gesamtkontaktflächen a.p. WG und WGK beeinflussen den Hormonhaushalt mäßig. Dabei zeigt sich der größte Einfluss beim Progesteron. Die kleinste WG bzw. WGK präsentiert die niedrigsten Progesteronkonzentrationen. Beim 17ß-Östradiol ist der Verlauf aller Konzentrationskurven im gesamten Trächtigkeitsverlauf und beim IGF-1 ab dem 100. Tag p.c. einheitlich. Durch WG oder WGK werden bei den Booroola*MF Kreuzungsgenotypen keine den Stoffwechsel charakterisierenden Substanzen in einer auffallenden oder für die Tierart untypischen Weise verändert. Die Anzahl Feten bzw. die WGK zeigen im vorliegenden Datenmaterial keinen gravierenden Einfluss auf den maternalen Stoffwechsel während der Gravidität. / The analysis was founded on 20 pregnant Booroola* Merino Mutton crossbreed sheep between 2 and 6 years, most of them pluriparous. During pregnancy the variations of size of the placentomdiameters were drawn up on a weekly basis using transcutaneous and transrectal ultrasonography. Samples of blood were taken likewise in a weekly rhythm. After birth a detailed examination of the placentae followed, considering especially their number and diameter as well as the weight of the cotyledons and the secundinae. The gained data were used to create placentom-growth-diagrams during pregnancy. The samples of blood were hormonally analysed with regard to progesterone, estradiol and IGF-1 as well as to the substances that characterize the protein- and energy metabolism as there are: albumin, protein, urea, BHB, bilirubin, glucose. Moreover substances which are highly required during pregnancy were determined as e.g. ASAT, calcium, iron, cholesterol. The evaluation of all the gained data was made in dependence on the littersize (LS) and total litterweight (TLW). The major influence of the LS and TLW on the placenta is noticed at the morphological aspects. The placentomdiameter increase from uni- to triparous ewes and from TLW 1 to TLW 3. On the other hand the placentomdiameters decrease in the highest groups. With an increase of LS and TLW the amound of placentoms with small diameters (1-20 mm) generally decreased in favour of the placentoms with big diameters (20-50 mm). Triparous ewes and TLW 3 show most of the placentoms with the largest diameters (40-50 mm). The "total contact area" demonstrates an increase from uni-to quadriparous ewes and TLW 1 to TLW 4. Only TLW 5 has a smaller "total contact area" as TLW 4. Independent of LS and TLW of the Booroola* Merino Mutton crossbreed sheep the placentomdiameter and the "total contact area" decrease p.p. in comparison to the placentomdiameter and "total contact area" a.p. The influence of LS and TLW on the endocrinological system is moderate. The highest influence is proved concerning progesterone, the smallest LS and TLW show the lowest blood-progesterone concentration. In contrast to this, the estradiol concentration of both groups seems to be uniform during the whole pregnancy and equally the IGF-1 concentration from the 100 day p.c. None of the metabolism characterising substances seems to be affected by the LS or TLW. The littersize as well as the litterweight do not influence in the gained data the maternal metabolism during pregnancy.

Metabolic heterogeneity (MH) occurs when isogenic microbial populations display cell-to-cell differences in metabolic traits, albeit exposed to homogeneous conditions. Despite the increasing focus on MH, its triggering factors remain largely unknown. In the present thesis, I used stable isotope probing and chemical imaging with nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry (nanoSIMS) to study MH at single-cell level, in model organisms, synthetic and natural communities, to understand i) how abiotic factors, biotic interactions and antibiotics exposure influence MH and ii) its potential ecological role. Moreover, I optimized sample preparation for chemical and high-resolution imaging and suggested two different indices as ‘unit measure’ of MH. As results, I have shown for the first time that MH is displayed by microorganisms under favorable growth conditions, although none of the tested abiotic factors prevailed as the main trigger of MH. I brought insights on how biotic interactions play a role in the functional heterogeneity using bacteria pseudo-fungi co-cultures. I found that antibiotics reduce Carbon and Nitrogen assimilation rates of targeted phylogenetic groups in river-water communities, while increasing their MH, pointing to its ecological importance in natural environments. To conclude, I provided novel insights on the phenomenon of MH and its dynamics at different ecological scales.:Abbreviation list Summary Introduction Knowledge gaps Results and discussion - Optimization of sample preparation - Validation of quantitation methods - Abiotic factors shaping metabolic heterogeneity in bacterial populations - Influence of biotic factors in shaping heterogeneity - Metabolic Heterogeneity and ecophysiology of natural microbial populations influenced by emerging contaminants Conclusions Outlook Bibliography Appendix Acknowledgments Curriculum Vitae List of publications

Für die Untersuchung standen 20 tragende Booroola*Merinofleischschaf Kreuzungsgenotypen, meist pluripar, zwischen 2 und 6 Jahren zur Verfügung. Während der Trächtigkeit wurden in wöchentlichem Abstand die Größenveränderungen der Plazentomdurchmesser mittels transkutaner und transrektaler Ultrasonographie erfasst und Blutproben genommen. Post partum erfolgte die detaillierte Auswertung der Plazenta nach Anzahl und Durchmesser der Kotyledonen und des Kotyledonen- und Sekundinengewichts. Aus den gewonnenen Daten wurden Plazentomwachstumskurven im Verlauf der Trächtigkeit erstellt. Die Blutproben wurden hormonanalytisch auf Progesteron, 17ß-Östradiol, und IGF-1, sowie stoffwechselphysiologisch auf die, den Eiweiß- und Energiehaushalt charakterisierenden Substanzen Albumin, Gesamteiweiß, Harnstoff, BHB, Bilirubin und Glukose untersucht. Zudem erfolgte die Bestimmung von Substanzen, die in der Trächtigkeit stark beansprucht werden, wie ASAT, Calcium, Eisen und Cholesterol. Die Auswertung sämtlicher Daten erfolgte in Abhängigkeit von Wurfgröße (WG) und Wurfgewichtsklassen (WGK). Der größte Einfluss von WG und WGK auf die Plazenta zeigt sich bei der Auswertung der morphologischen Aspekte. Dabei sind in erster Linie eine Vergrößerung der Plazentomdurchmesser von uni- zu triparen Tieren sowie von WGK 1 zur WGK 3 festzustellen. In den jeweils höchsten Klassen fällt der Durchmesser wieder. Zudem nimmt in der Regel mit steigender WG und WGK die Anzahl der Plazentome mit kleinen Durchmessern (1-20 mm)ab, die Anzahl der Plazentome mit großen Durchmessern (20-50 mm) dagegen zu. Tripare Tiere und WGK 3 weisen die meisten Plazentome mit den größten Durchmessern (40-50 mm) auf. Bei der Gesamtkontaktfläche zeigt sich ein Anstieg der Fläche von uni- bis zu quadriparen Tieren und der WGK 1 bis WGK 4. Nur WGK 5 weist eine gegenüber WGK 4 verminderte Gesamtkontaktfläche auf. Unabhängig von WG und WGK verkleinern sich die Plazentomdurchmesser und die Gesamtkontaktflächen p.p. gegenüber den Plazentomdurchmessern und Gesamtkontaktflächen a.p. WG und WGK beeinflussen den Hormonhaushalt mäßig. Dabei zeigt sich der größte Einfluss beim Progesteron. Die kleinste WG bzw. WGK präsentiert die niedrigsten Progesteronkonzentrationen. Beim 17ß-Östradiol ist der Verlauf aller Konzentrationskurven im gesamten Trächtigkeitsverlauf und beim IGF-1 ab dem 100. Tag p.c. einheitlich. Durch WG oder WGK werden bei den Booroola*MF Kreuzungsgenotypen keine den Stoffwechsel charakterisierenden Substanzen in einer auffallenden oder für die Tierart untypischen Weise verändert. Die Anzahl Feten bzw. die WGK zeigen im vorliegenden Datenmaterial keinen gravierenden Einfluss auf den maternalen Stoffwechsel während der Gravidität. / The analysis was founded on 20 pregnant Booroola* Merino Mutton crossbreed sheep between 2 and 6 years, most of them pluriparous. During pregnancy the variations of size of the placentomdiameters were drawn up on a weekly basis using transcutaneous and transrectal ultrasonography. Samples of blood were taken likewise in a weekly rhythm. After birth a detailed examination of the placentae followed, considering especially their number and diameter as well as the weight of the cotyledons and the secundinae. The gained data were used to create placentom-growth-diagrams during pregnancy. The samples of blood were hormonally analysed with regard to progesterone, estradiol and IGF-1 as well as to the substances that characterize the protein- and energy metabolism as there are: albumin, protein, urea, BHB, bilirubin, glucose. Moreover substances which are highly required during pregnancy were determined as e.g. ASAT, calcium, iron, cholesterol. The evaluation of all the gained data was made in dependence on the littersize (LS) and total litterweight (TLW). The major influence of the LS and TLW on the placenta is noticed at the morphological aspects. The placentomdiameter increase from uni- to triparous ewes and from TLW 1 to TLW 3. On the other hand the placentomdiameters decrease in the highest groups. With an increase of LS and TLW the amound of placentoms with small diameters (1-20 mm) generally decreased in favour of the placentoms with big diameters (20-50 mm). Triparous ewes and TLW 3 show most of the placentoms with the largest diameters (40-50 mm). The "total contact area" demonstrates an increase from uni-to quadriparous ewes and TLW 1 to TLW 4. Only TLW 5 has a smaller "total contact area" as TLW 4. Independent of LS and TLW of the Booroola* Merino Mutton crossbreed sheep the placentomdiameter and the "total contact area" decrease p.p. in comparison to the placentomdiameter and "total contact area" a.p. The influence of LS and TLW on the endocrinological system is moderate. The highest influence is proved concerning progesterone, the smallest LS and TLW show the lowest blood-progesterone concentration. In contrast to this, the estradiol concentration of both groups seems to be uniform during the whole pregnancy and equally the IGF-1 concentration from the 100 day p.c. None of the metabolism characterising substances seems to be affected by the LS or TLW. The littersize as well as the litterweight do not influence in the gained data the maternal metabolism during pregnancy.

The reactive 1,2-dicarbonyl compound methylglyoxal (MGO) is consumed with food and its concentrations decrease during digestion. In the present paper, the reaction of MGO with creatine, arginine, and lysine during simulated digestion, and its reaction with creatine during the digestion in human volunteers, was studied. Therefore, simulated digestion experiments with a gastric and an intestinal phase were performed. Additionally, an intervention study with 12 subjects consuming MGO-containing Manuka honey and creatine simultaneously or separately was conducted. Derivatization with o-phenylenediamine and HPLC–UV was used to measure MGO, while creatine and glycated amino compounds were analyzed via HPLC–MS/MS. We show that MGO quickly reacts with creatine and arginine, but not lysine, during simulated digestion. Creatine reacts with 56% of MGO to form the hydroimidazolone MG-HCr, and arginine reacted with 4% of MGO to form the hydroimidazolone MG-H1. In the intervention study, urinary MG-HCr excretion is higher in subjects who consumed MGO and creatine simultaneously compared to subjects who ingested the substances separately. This demonstrates that the 1,2-dicarbonyl compound MGO reacts with amino compounds during human digestion, and glycated adducts are formed. These contribute to dietary glycation products consumed, and should be considered in studies investigating their physiological consequences.

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