Untersuchungen zu Schlachtkörperqualität und Ebergeruchsstoffen bei mit einem GnRH-Analogon geimpften, chirurgisch kastrierten und intakten männlichen Mastschweinen Franziska Sauer Universität Leipzig, Medizinische Tierklinik, Leipzig, Deutschland Zielstellung Ziel der vorliegenden Studie war, Auswirkungen der Impfung gegen Ebergeruch bei männlichen Mastschweinen in konventioneller Haltung zu untersuchen und mit intakten Mastebern und Kastraten zu vergleichen. Tiere und Methode Insgesamt 348 männliche Mastschweine wurden in vier Gruppen wie folgt unterteilt: Zwei Gruppen enthielten mit Improvac® geimpfte Schweine (1. Impfung 11. Lebenswoche (LW)): Gruppe 1: n=84, 2. Impfung 18. LW, Gruppe 2: n=83, 2. Impfung 21. LW. Gruppe 3 bestand aus 90 Kastraten und Gruppe 4 aus 91 unkastrierten männlichen Mastschweinen. Die Schweine wurden im Alter von 26 bzw. 27 Wochen geschlachtet. Mast- und Schlachtleistung, das Fettsäuremuster im Rückenfett sowie Hodengewicht, Hodenhistologie und Ebergeruchsstoffe im Rückenfett wurden untersucht. Ergebnisse GnRH-geimpfte Schweine wiesen eine bessere Futterverwertung als chirurgisch kastrierte auf. Die Schlachtkörper der Geimpften hatten einen signifikant höheren Magerfleischanteil und weniger Rückenfett als die der Kastraten und erzielten dadurch einen höheren Schlachterlös. Das Fettsäuremuster der geimpften Schweine gleicht im Hinblick auf die Menge an PUFA eher den intakten als den chirurgisch kastrierten. In früherem Alter geimpfte Schweine zeigen histologisch eher eine Hodenhypoplasie, später geimpfte eher eine Hodenatrophie. Ebergeruchsstoffe im Rückenfett waren in beiden Impfgruppen und bei den Kastraten signifikant niedriger als bei intakten Mastebern. Schlussfolgerung Die Impfung männlicher Schweine mit Improvac® ist eine tierschutzgerechte, praktikable und wirtschaftliche Alternative zur Vermeidung von Ebergeruch. Literatur Sattler et al: BMTW 2014; 127:10-16 Sauer et al: WTM 2014;101:103-109 franziska.sauer@vetmed.uni-leipzig.de:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Ebergeruch 2 2.2 Methoden zur Vermeidung von Ebergeruch 3 2.2.1 Chirurgische Kastration 3 2.2.2 Ebermast 3 2.2.3 Impfung gegen Ebergeruch 4 2.2.3.1 Wirkungsweise 4 2.2.3.2 Rückstände 5 2.2.3.3 Wirkung auf Kryptorchiden 6 2.2.3.4 Frühe Impfung 6 2.2.3.5 Langzeiteffekte und Regeneration 7 2.2.3.6 Wirkung auf das Verhalten 8 2.2.3.7 Wirkung auf die Mastleistung 9 2.2.3.8 Wirkung auf die Schlachtkörper- und Fleischqualität 9 3 Publikation 1: Effect of time of second GnRH vaccination on feed intake, carcass quality and fatty acid composition of male fatteners compared to entire boars and barrows 11 4 Publikation 2: Einfluss des Alters bei der zweiten Improvac®-Vakzination auf Hodengewicht, Hodenhistologie und Ebergeruchsstoffe von männlichen Mastschweinen im Vergleich zu intakten Mastebern und Kastraten 31 5 Diskussion 39 5.1 Futterverwertung 40 5.2 Körpermasseentwicklung 41 5.3 Schlachtkörperqualität 41 5.4 Fettsäuremuster 42 5.5 Hodenhistologie 43 5.5.1 Atrophie-Degenerations-Score 44 5.6 Ebergeruchsstoffe 45 5.6.1 Androstenon 46 5.6.2 Skatol und Indol 47 5.7 Ökonomische Aspekte 48

After 120 years of Supercritical Fluids (SCF) discovering, practical applications began to be developed. The SCF extraction (SCFE) of sterol fraction and fatty acids from the prickly pear seeds' oil, considered sub-product from sweets processing, is compared to traditional extraction methods varying extraction time, modifier influence, temperature and pressure of supercritical CO2 as main solvent. The main substances found were β-sitosterol (BS), Linoleic Acid (LA) and Palmitic Acid (PA). Low BS extraction velocities were found during the pure CO2 extractions reaching the maximum yield after 55 min (0.09 mgBS/min), while by modified CO2 at 35 min (0.16 mgBS/min). Best BS extraction conditions were found 35 °C and 175 bar while for LA and PA 55 °C and 125 bar offering the possibility for a further fractionation given the different affinities ruled by the difference in molar mass. SCFE confirmed a higher selectivity by adjusting the extraction conditions, saving time and aggressive solvent handling compared to traditional extraction.

Die im Reticulorumen als Endprodukte der mikrobiellen Fermentation in großen Mengen anfallenden und direkt resorbierten kurzkettigen Fettsäuren Acetat, Propionat und Butyrat spielen für den Wiederkäuer eine zentrale Rolle bei der Deckung seines Energiebedarfs. Trotz dieser herausragenden Bedeutung der SCFA-Resorption gibt es heute noch kein generell anerkanntes Modell für die Transportwege kurzkettiger Fettsäuren im Pansenepithel. In dieser Arbeit wurde die apikale Aufnahme von radioaktiv markiertem Acetat in das Pansenepithel gemessen. Acetat ist die mengenmäßig bedeutendste kurzkettige Fettsäure. Zusätzlich wurden elektrophysiologische Studien zur Erfassung des transepithelialen Kurzschlussstromes und der transepithelialen Leitfähigkeit mit Hilfe der Ussing-Kammer-Technik durchgeführt. Aufgrund der Tatsache, dass der extra- und intrazelluläre pH-Wert und die Aufnahme kurzkettiger Fettsäuren in das Pansenepithel einander gegenseitig beeinflussen, wurden zusätzlich Messungen des intrazellulären pH-Wertes an primärkultivierten Pansenepithelzellen durchgeführt. In Ergänzung der funktionellen Untersuchungen wurde das Vorhandensein potentieller SCFA-Transportproteine auf mRNA-Ebene molekularbiologisch untersucht. Bezüglich der anionischen Acetatresorption in das Pansenepithel des Schafes konnten folgende Befunde erhoben werden: ? Ein Teil der Acetataufnahme erfolgt bikarbonatabhängig. Dieser bikarbonatabhängige Mechanismus stellte sich im Rahmen der funktionellen Untersuchungen als nitrat- und nifluminsäuresensitiv dar. ? Ein weiterer Teil der Acetataufnahme erwies sich als bikarbonatunabhängig aber ebenfalls nitrat- und nifluminsäuresensitiv. ? Die Messungen des intrazellulären pH-Wertes (pHi) zeigten, dass der hemmende Einfluss von Nitrat auf die Acetataufnahme nicht durch eine Beeinflussung des pHi hervorgerufen wurde. Nifluminsäure veränderte zwar den pHi, die Untersuchungen der Acetataufnahme machten aber deutlich, dass Nifluminsäure keine additive Wirkung zu Nitrat hatte. ? Die Messung des transepithelialen Kurzschlussstromes (Isc) zeigte, dass es nach mukosaler Acetatzugabe in bikarbonatfreier Lösung zu einem signifikanten Abfall des Isc kam. Bei Berechnung der Acetatmenge, die diesem Isc-Abfall zugrunde lag, war festzustellen, dass dieser elektrogene Teil der bikarbonatunabhängigen Acetataufnahme wahrscheinlich nur ca. 3% der insgesamt erfolgten bikarbonatunabhängigen Acetataufnahme ausmacht. ? Im Rahmen der intrazellulären pH-Wertmessungen zeigte sich nach Entfernen von extrazellulärem Chlorid in HCO3--haltiger Lösung eine starke, reversible Alkalisierung der Zellen. ? Auf mRNA Ebene gelang erstmals der Nachweis der Carrierproteine DRA (SLC26A3),PAT1 (SLC26A6), SMCT1 (SLC5A8) und auch des CFTR sowie der potentiellen Anionenleitfähigkeiten ClC2, ClC4 und ClC5 im Pansenepithel des Schafes. ? Mit Hilfe der Semiquantifizierung konnte eine unterschiedliche Expression von NBC, MCT1,DRA und PAT1 auf mRNA-Ebene im Pansengewebe und in den primärkultivierten Pansenepithelzellen nachgewiesen werden. Dabei waren DRA und MCT1 im Pansengewebe, NBC und PAT1 hingegen in den kultivierten Pansenepithelzellen signifikant stärker exprimiert. Bei NHE1 und AE2 zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Pansengewebe und kultivierten Pansenepithelzellen. Die Sensitivität der bikarbonatabhängigen und der bikarbonatunabhängigen Acetataufnahme gegenüber Nitrat und Nifluminsäure zeigte, dass an beiden Transportwegen ein (oder mehrere)Protein(e) beteiligt ist (sind). Damit konnte mit Hilfe der Uptake-Technik die Existenz eines SCFA-/HCO3--Austauschers weiter verifiziert werden. Der funktionelle Nachweis einer bikarbonatunabhängigen proteinvermittelten apikalen SCFA-Aufnahme stellt für das Pansenepithel eine völlig neue Erkenntnis dar. An den kultivierten Pansenepithelzellen konnten Hinweise für die Existenz eines Cl-/HCO3--Austauschers erhoben werden. Das Vorhandensein eines SCFA-/HCO3--Austauschers in den kultivierten Zellen kann aufgrund der hier durchgeführten Untersuchungen nicht eindeutig bestätigt werden, da die Veränderungen des pHi auch auf die Diffusion der undissoziierten Säure zurückgeführt werden können. Möglicherweise ist ein SCFA-/HCO3--Austauscher in den kultivierten Pansenepithelzellen aufgrund des Fehlens von SCFA im Kulturmedium herabreguliert.In der vorliegenden Arbeit konnten verschiedene Proteine (DRA, PAT1, CFTR, ClC2, 4 und 5 sowie SMCT1) erstmals auf mRNA-Ebene im Pansenepithel des Schafes nachgewiesen werden. Alle diese Proteine könnten potentiell am Transport von SCFA durch das Pansenepithel beteiligt sein. Eine vollständige Struktur-Funktions-Beziehung konnte in der vorliegenden Arbeit nicht geklärt werden. Bezieht man aber die Ergebnisse der Semiquantifizierung in die Betrachtung der Ergebnisse der pHi-Messung und der Ussing-Kammer Untersuchung mit ein, so wäre ein Modell denkbar, in dem der PAT1 vorwiegend als Cl-/HCO3--Austauscher, der DRA, der in den kultivierten Pansenepithelzellen im Rahmen der Semiquantifizierung nicht nachgewiesen werden konnte,hingegen vorwiegend als apikaler SCFA-/HCO3--Austauscher fungiert. Die bikarbonatunabhängige proteinvermittelte apikale Acetataufnahme scheint zum größten Teil elektroneutral zu erfolgen. Als Protein könnte eine MCT-Isoform daran beteiligt sein. Ein geringer Anteil der transepithelialen bikarbonatunabhängigen Acetatresorption scheint elektrogen zu erfolgen. Hier wäre sowohl die Beteiligung einer Anionenleitfähigkeit (z.B. der CFTR) als auch die Beteiligung eines elektrogenen Carriers (z.B. der SMCT1) denkbar.

Seit Mitte der 1980er Jahre werden diätetische Ergänzungen von Futtermitteln mit mehrfach-ungesättigten Fettsäuren (PUFA) als nebenwirkungsfreie Therapeutika zur Behandlung atopischer Erkrankungen eingesetzt. Verschiedene Studien konnten dabei insbesondere bei einem n6:n3-Fettsäurenverhältnis von 5 bis 10:1 eine Linderung klinischer Symptome bei an Caniner Atopischer Dermatitis (CAD) leidenden Hunden feststellen. Die zugesetzten Fettsäuren beeinflussen auf molekularer Ebene unter anderem die zelluläre Fettsäurenzusammensetzung, Membraneigenschaften, Lipidmediatoren, intrazelluläre Signaltransduktionswege, Enzymaktivitäten sowie die Genexpression. Den in der Literatur beschriebenen positiven Effekten von PUFA steht die Feststellung gegenüber, dass insbesondere diese Fettsäuren einem radikalischen Angriff unterliegen und begünstigend auf die Entstehung von Lipidperoxiden sowie deren Abbauprodukten wirken. In diesem Zusammenhang konnte in verschiedenen Untersuchungen festgestellt werden, dass eine hohe Konzentration reaktiver Sauerstoffspezies und Lipidperoxide bzw. deren Abbauprodukte zu einer Schädigung der DNA führen. Eine zentrale Rolle in der Pathogenese der CAD nehmen die Mastzellen der Haut ein. Bei Einwirkung eines Allergens schütten sie einerseits präformierte Entzündungsmediatoren aus und produzieren auf der anderen Seite auch neue Mediatoren. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen einer Supplementierung des Zellkulturmediums einer caninen Mastozytomzelllinie (C2) mit unterschiedlichen n6- und n3-FS, unter Berücksichtigung des Einflusses auf das Fettsäurenmuster und das Wachstum, auf oxidative Parameter der Zellen zu untersuchen. Die Kultivierung der C2 erfolgte zur Kontrolle im Grundmedium und daneben in Linol- (C18:2n6), Linolen- (C18:3n3), Arachidon- (C20:4n6) und in Eisosapentaen- (C20:5n3) säure-supplementiertem Medium (je 20 μM). Das Wachstum der C2 wurde über die Dauer von 8 Tagen verfolgt. Am 8. Tag der Kultivierung wurden die Zellen für folgende Bestimmungen gewonnen  Gehalt an α-Tocopherol in den Zellen und im Medium mit HPLC  Fettsäurenmusters mittels Gaschromatographie  intrazelluläre reaktive Sauerstoffspezies mittels Fluoreszenzfarbstoff  Lipidperoxidabbauprodukte mittels Thiobarbiturat-Reaktive Substanzen-Test  oxidative DNA-Schäden mittels Comet-Assay Die Ergebnisse zeigen, dass das Wachstum der C2 durch die Supplementierung des Mediums mit n3- und n6-FS nicht beeinflusst wird. Die supplementierten FS sowie ihre Desaturierungs- und Elongationsprodukte reichern sich in den zellulären Membranen an. Die Produkte der Δ5-Desaturase sind jedoch nicht oder nur geringfügig erhöht, was für das Vorliegen eines Desaturasedefektes spricht. Die mit PUFA kultivierten C2 weisen eine erhöhte intrazelluläre ROS-Konzentration, sowohl mit als auch ohne Zufuhr eines Stressors auf. Dabei zeigt sich eine Abhängigkeit von der Anzahl der Doppelbindungen der zellulären FS. Auch eine erhöhte Menge an Lipidperoxidabbauprodukten ist mit steigender Anzahl von Doppelbindungen der FS festzustellen. Diese Ergebnisse spiegeln sich in einem erhöhten Kernschädigungs-Score bei den mit PUFA supplementierten C2 wieder. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass PUFA eine pro-oxidative Wirkung auf C2-Zellen haben. Frühere Studien konnten zeigen, dass eine Zunahme der oxidativen Anfälligkeit von Zellen durch eine gezielte Zufuhr von Antioxidantien teilweise kompensierbar ist. Diese Feststellungen legen die Schlussfolgerung nahe, eine kombinierte Verabreichung von PUFA und Antioxidantien vorzunehmen, um die negativen Effekte diätetisch verabreichter FS zu kompensieren. Inwiefern eine solche Kombination mit antioxidativen Substanzen diese pro-oxidativen Effekte beeinflussen kann, sollte in weiteren in vitro Studien und schließlich Fütterungsstudien (in vivo) untersucht werden.

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In order to investigate the effect of food restriction on fat mobilization in horses with impaction in left ventral colon during treatment, serum triglycerides, NEFA and total bilirubine (TB) were measured before and after treatment. On another side, the determination of alcohol dehydrogenase (ADH) activity in serum could facilitate the distinguishing of the non-strangulating intestinal obstruction from the potential fatal strangulation obstruction and could submit a new prognostic biochemical parameter for intestinal strangulation. With the intention of giving a highlight over the analgesic effect of Buscopan® compositum in horses with colic, it was attempted to investigate the effect of Buscopan® compositum on the intestinal motility of healthy conscious horses in different regions of intestine. A significant elevation of NEFA and TB was observed in horses with impaction in left ventral colon at admission. By relieving the impaction, there was a significant elevation of triglycerides in comparison to its level at admission. There was a significant increase in ADH activity in all horses with acute intestinal obstruction. ADH activity was significantly higher in horses with strangulation in comparison to non-strangulation obstruction. There was only a significant correlation between ADH and lactate in horses with non-strangulation obstruction and colon torsion. Only AST and GLDH were significantly increased in horses with colon torsion. ADH activity > 20 U/l had 80.56% specificity and 80.49% sensitivity for discriminating horses with intestinal strangulation from non-strangulation obstruction. ADH activity < 80 U/l had 94.44% specificity and 66.67% sensitivity for survival. Buscopan® compositum had an immediate, rapid and significant (p< 0.05) reduction of duodenal, cecal and left ventral colon contractions after application. Cecal and left ventral colon contractions restored rapidly their normal contractions after 30 min, while duodenal contractions returned to the normal rate after 120 min of Buscopan® compositum administration. The horses with impaction in left ventral colon are susceptible to fat mobilization during the period of treatment as a result of food restriction. It was characterized by a revisable hypertri-glyceridemia and hyperbililrubinemia. Serum ADH activity could have a useful clinical value in detecting the intestinal strangulation and predicting the prognosis in horses with intestinal strangulation. Buscopan® compositum at its therapeutic dosage has an immediate, potent, short-lived reductive effect on cecum and left ventral colon contractions but a minor, longer effect on the duodenal contractions. Therefore, it is thought to be more effective in treatment of spasmodic colic than in large colon impaction. / Um den Effekt der Nahrungskarenz auf die Fettmobilisation bei Pferden mit Verstopfung der linken ventralen Längslagen des Kolons während der Behandlung zu untersuchen, wurden Triglyceride (TG), freie Fettsäuren (FFS) und Gesamtbilirubin (GB) bestimmt. Andererseits ermöglicht die Bestimmung der Aktivität der Alkoholdehydrogenase (ADH) im Serum die Unterscheidung zwischen einer nichtstrangulierenden intestinalen Obstruktion und einer potentiell tödlichen Strangulation. ADH kann somit als ein neuer prognostischer biochemischer Parameter für die intestinale Strangulation eingesetzt werden. Um den spasmolytischen Effekt von Buscopan compositum bei Pferden mit Kolik zu untersuchen, wurde der Effekt von Buscopan compositum auf die intestinale Kontraktion von gesunden Pferden in verschiedenen Regionen des Darmes getestet. Eine signifikante Erhöhung der FFS und des GB wurde bei Aufnahme von Pferden mit einer Verstopfung in der linken ventralen Längslagen festgestellt. Nach der Behandlung der Verstopfung konnte eine signifikante Erhöhung der Konzentration von TG, bezogen auf die TG Konzentration bei Aufnahme in die Klinik, festgestellt werden. Bei Pferden mit akuter intestinaler Obstruktion wurde eine signifikante Erhöhung der Aktivität der ADH beobachtet. Die Aktivität der ADH war bei Pferden mit einer Strangulation signifikant höher als bei Pferden, die eine nichtstrangulierende Obstruktion des Darmes hatten. Bei Pferden mit einer nichtstrangulierenden Obstruktion oder einer Kolontorsion wurde eine positive Korrelation zwischen der ADH-Aktivität und der Laktatkonzentration im Serum festgestellt. Nur bei Pferden mit Kolontorsion waren die Aktivitäten von AST und GLDH signifikant erhöht. Für die Unterscheidung zwischen Pferden mit einer intestinalen Strangulation oder einer nichtstrangulierenden Obstruktion wurde für die ADH- Aktivität größer als 20 U/l eine Spezifität von 80,56% und eine Sensitivität von 80,49% ermittelt. Eine ADH-Aktivität kleiner 80 U/l zeigt, mit einer Spezifität von 94,44% und einer Sensitivität von 66,67%, eine günstige Prognose für das Überleben des Pferdes an. Nach Gabe von Buscopan® compositum trat eine sofortige schnelle und signifikante (p<0,05) Reduktion der Kontraktionen im Duodenum, Zäkum und den linken ventralen Längslagen ein. Die Kontraktionen des Zäkums und der linken ventralen Längslagen normalisierten sich schnell innerhalb von 30 min, wogegen die Kontraktionen des Duodenums erst 120 min nach der Applikation von Buscopan® compositum den Normalzustand erreichten. Pferde mit einer Verstopfung in der linken ventralen Längslagen des Kolons sind während der medizinischen Behandlung anfällig für Fettmobilisation aufgrund der reduzierten Futter-aufnahme. Dies ist gekennzeichnet durch eine reversible Hypertriglyceridämie und eine Hyperbilirubinämie. Die Aktivität von ADH im Serum kann ein nützlicher klinischer Parameter sein, um eine intestinale Strangulation zu identifizieren und bietet sich auch als prognostischer Marker bei intestinaler Strangulation an. Die Applikation von Buscopan® compositum in der therapeutischen Dosierung hat eine sofortige, potente und kurzzeitige Reduktion der Kontraktionen des Zäkums und der linken ventralen Längslage aber einen geringen und länger anhaltenden Effekt auf die duodenalen Kontraktionen zur Folge. Daraus folgt, dass Buscopan® compositum bei der Behandlung von Krampfkoliken effektiver ist als bei Verstopfungen des großen Kolons.

Einleitung: Der diätetische Einsatz von ω-3 Fettsäuren wird für viele Erkrankungen sowohl des Menschen als auch der Tiere mit positiven Effekten verbunden. Auch für Tumorerkrankungen wird, insbesondere bei einem niedrigen Gehalt an Vitamin E, eine positive Wirkung von ω-3 Fettsäuren postuliert. Die Aufnahme der ω-3 Fettsäuren beim Hund aus dem Futter sowie die Inkorporation in das Gewebe wird durch viele verschiedene Faktoren beeinflusst. Um den potenziellen therapeutischen Nutzen einer Supplementierung des Futters mit ω-3 Fettsäuren abschätzen zu können, ist es unerlässlich zu wissen, in welchem Ausmaß und in welcher Geschwindigkeit die Inkorporation der ω-3 Fettsäuren aus dem Futter beim Hund erfolgt. Gleichzeitig stellt sich die Frage nach einem geeigneten Indikator, um den Erfolg einer Supplementierung mit ω-3 Fettsäuren zu überprüfen. Zielstellung: In der vorliegenden Dissertation sollten deshalb die folgenden Fragestellungen untersucht werden: a) Kann ein ω-3 Fettsäuresupplement die Fettsäurezusammensetzung im Gewebe genauso effektiv verändern wie ein kommerzielles, ω-3 Fettsäure-reiches Futter? b) Wie gestaltet sich der zeitliche Verlauf der Inkorporation von diätetisch verabreichten ω-3 Fettsäuren in der Erythrozytenmembran (EM) und im Plasma? c) Können die im Plasma zu beobachtenden Veränderungen als Indikator für die Veränderungen in der EM dienen? Material & Methoden: 30 Beagle wurden in 3 Gruppen à 10 Tiere eingeteilt und für 12 Wochen unterschiedlich gefüttert. Die Kontrollgruppe (CONT) erhielt ein kommerzielles Futter, das wenig ω-3 Fettsäuren enthält, eine Versuchsgruppe bekam zusätzlich ein ω-3 Fettsäuren-Konzentrat (ADD) und die zweite Versuchsgruppe erhielt ein kommerzielles Futter mit einem hohen Anteil an ω-3 Fettsäuren (FO). Anschließend wurde ADD für weitere 4 Wochen wie CONT gefüttert. Die Fettsäurezusammensetzung der EM und des Plasmas wurde nach 0, 1, 2, 4, 8 und 12 Wochen und bei ADD zusätzlich auch nach 14 und 16 Wochen per Gaschromatografie analysiert. Der Vitamin E-Gehalt des Plasmas in ADD und CONT wurde per Hochleistungsflüssigkeitsdruckchromatografie bestimmt. Ergebnisse: In unserer Studie erwies sich der Zusatz eines ω-3 Fettsäure-Supplementes zu einem Grundfutter ohne EPA und DHA genau so effektiv wie eine komplette Futterumstellung auf ein kommerzielles ω-3 fettsäurereiches Futter. Dies ist insbesondere für die Therapie von Hunden, die ein Spezialfutter erhalten ein wichtiger Vorteil. Auch können Supplemente einfacher an den jeweiligen individuellen Bedarf angepasst und dosiert werden. Bereits nach einer Woche konnte bei ADD und FO ein signifikanter Anstieg der Gesamt ω-3 Fettsäuren, EPA, und DHA in der EM und im Plasma beobachtet werden. Innerhalb von zwei (ADD) bzw. vier (FO) Wochen war das Plateau des Anstieges der ω-3 Fettsäuren im Plasma erreicht, nach acht Wochen auch in der EM. Das Plateau für DHA wurde im Plasma nach zwei (FO) bzw. vier (ADD) Wochen erreicht, in der EM nach acht Wochen. Das Plateau für EPA wurde im Plasma nach zwei Wochen erreicht, in der EM nach zwei (ADD), bzw. vier (FO) Wochen. Nach der Umstellung von ADD auf CONT-Fütterung ging der Gehalt an EPA im Plasma innerhalb von zwei Wochen auf den Ausgangswert zurück. Der Gehalt an EPA in der EM und der Gehalt an DHA im Plasma und in der EM erreichte das Ausgangsniveau innerhalb der vier Wochen der Washoutperiode nicht wieder. Der Gehalt an Arachidonsäure (AA) und der gesamt ω-6 Fettsäuren in den EM und im Plasma in ADD und FO sank innerhalb des Versuchszeitraumes signifikant, jedoch war die Reduktion nach 12 Wochen noch nicht abgeschlossen. Die Vitamin E Konzentration in ADD und CONT im Plasma zeigte keine signifikanten Änderungen. Schlussfolgerungen: Auf Grund von möglichen individuellen Unterschieden im Fettsäuremuster sollte der Erfolg einer Supplementierung mit ω-3 Fettsäuren immer in Relation zum individuellen Ausgangswert bewertet werden. Unabhängig von der Art der Supplementierung ist ein signifikanter Anstieg von EPA, DHA und der gesamt ω-3 Fettsäuren innerhalb von einer Woche zu erwarten. Hierbei korreliert die Entwicklung im Plasma sehr gut mit der der EM. Die Reduktion von AA und der gesamt ω-6 Fettsäuren erfolgt dagegen über einen wesentlich längeren Zeitraum. Um diese beobachten zu können, ist die Analyse der EM zu bevorzugen.:Abkürzungsverzeichnis ..................................................................................... III 1. Einleitung ....................................................................................................... 1 2. Literatur .......................................................................................................... 3 2.1. Fettsäuren ................................................................................................... 3 2.1.1. Aufbau und Eigenschaften ....................................................................... 3 2.1.2. Vorkommen und Synthese ....................................................................... 4 2.1.3. Funktion der Fettsäuren im Körper .......................................................... 5 2.1.4. Rolle der ω-3 Fettsäuren bei entzündlichen Prozessen .......................... 6 2.2. Tumorerkrankungen .................................................................................... 7 2.2.1 Rolle der ω-3 Fettsäuren bei Tumorerkrankungen .................................... 8 2.3 Rolle der ω-3 Fettsäuren bei anderen Erkrankungen ................................. 12 2.4. Diätetische Versorgung mit ω-3 Fettsäuren ............................................... 12 2.4.1. Inkorporation der ω-3 Fettsäuren in das Gewebe ................................... 13 2.4.2. Indikatoren für den Fettsäurestatus des Organismus .............................. 15 2.5. Vitamin E ..................................................................................................... 16 2.5.1. Aufnahme in den Körper ........................................................................... 16 2.5.2. Funktion von Vitamin E ............................................................................. 17 2.5.3. Hypovitaminose E ..................................................................................... 18 2.5.4. Hypervitaminose E .................................................................................... 18 2.5.5. Supplementierung mit Vitamin E bei Erkrankungen .................................. 18 3. Fragestellungen ............................................................................................... 19 4. Publikationen .................................................................................................... 20 4.1. Publikation 1 .................................................................................................. 20 Stellungnahme zum Eigenanteil der Arbeit an der Publikation 1 .......................... 20 4.2. Publikation 2 .................................................................................................. 32 Stellungnahme zum Eigenanteil der Arbeit an der Publikation 2 .......................... 32 5. Diskussion ......................................................................................................... 43 5.1. Würdigung der Versuchsanstellung ................................................................ 43 5.2. Ausgangssituation ........................................................................................... 45 5.3. Inkorporation der ω-3 Fettsäuren .................................................................... 47 5.4. Auswirkungen auf ω-6 Fettsäuren ................................................................... 49 5.5. Nachteile einer Supplementierung mit ω-3 Fettsäuren ................................... 50 5.6. Effektivität des ω-3 Fettsäure-Additivs ............................................................ 51 5.7. Einsatz von ω-3 Fettsäuren bei Tumorpatienten ............................................. 54 5.8. Einfluss von Vitamin E ..................................................................................... 56 5.9. Indikatoren für den Erfolg einer Supplementierung mit ω-3 Fettsäuren .......... 58 5.10. Ausblick ......................................................................................................... 59 6. Schlussfolgerungen ............................................................................................ 60 7. Zusammenfassung ............................................................................................. 61 8. Summary ............................................................................................................ 63 9. Literaturverzeichnis ............................................................................................ 65 Danksagung ........................................................................................................... 83 / Introduction: Dietary supplementation with n-3 fatty acids is associated with positive effects on many diseases in humans and animals. A positive effect of n-3 fatty acids on cancer is discussed especially in combination with a low Vitamin E content. Bioavailability from food and incorporation of n-3 fatty acids into tissues is influenced by many different factors. In order to estimate the potential therapeutical use of n-3 fatty acid supplementation in dogs it is nessecary to know the extend and speed of the incorporation of dietary n-3 fatty acids into tissues. There is also need for a reliable indicator to monitor the success of n-3 fatty acid supplementation. Objective: We therefore sought to answer the following questions: a) Is a n-3 fatty acid additive as effective in changing tissue fatty acid profiles as a commercial n-3 fatty acid diet? b) How are n-3 fatty acids incorporated into erythrocyte membranes (EM) and plasma over time? c) Are plasma fatty acid profiles a suitable indicator for EM fatty acid profiles? Material & Methods: 30 Beagle dogs were divided into 3 groups with 10 dogs per group and fed different diets for 12 weeks. One group got a commercial diet with a low n-3 fatty acid content (CONT). One group got the CONT diet with an added n-3 fatty acid concentrate (ADD) and one group got a commercial diet rich in n-3 fatty acids. After the 12 week period ADD was fed an additional four weeks as CONT to observe washout effects. Fatty acid profiles of plasma and EM were analysed at week 0, 1, 2, 4, 8 and 12 and for ADD also at week 14 and 16 per gas chromatography. Vitamin E content was analysed in Plasma of ADD and CONT via high pressure liquid chromatography. Results: In our study the use of a n-3 fatty acid additive was as effective in changing tissue fatty acid profiles as a commercial diet rich in n-3 fatty acids. Especially for dogs already recieving specialized diets, this is an important advantage. Additives are also much easier to customise and dose according to individual needs. A significant increase of total n-3 fatty acids, EPA and DHA was seen in EM and in plasma after one week both in ADD and FO. For total n-3 fatty acids the plateau was reached in plasma after two (ADD) and four (FO) weeks and after eight weeks in EM. DHA reached its plateau in plasma after two (FO) and four (ADD) weeks and after eight weeks in EM. For EPA the plateau was reached after two weeks in plasma and in EM after two (ADD) and four (FO) weeks. During the washout period in ADD EPA reached its baseline levels after two weeks in plasma but not within four weeks in EM. Total n-3 fatty acids and DHA in both plasma and EM also did not return to baseline levels within the four weeks of the washout period. Arachidonic acid (AA) and total n-6 fatty acids were significantly reduced in both ADD and FO during the trial, but their decline was not completed within the 12 weeks of the trial period. Vitamin E content in ADD and CONT showed no significant changes. Conclusion: Due to possible individual differences in fatty acid profiles success of dietary n-3 fatty acid supplementation should always be measured in relation to individual fatty acid profiles before the start of dietary supplementation. Both the additive and the commercial n-3 fatty acid diet led to an increase in EPA, DHA and total n-3 fatty acids within one week. This could be seen clearly in both plasma and EM. Changes in EM also correlated well with changes in plasma. For AA and total n-6 Fatty acids it took much longer to decline. In order to monitor this decline analysis of EM should be preferred.:Abkürzungsverzeichnis ..................................................................................... III 1. Einleitung ....................................................................................................... 1 2. Literatur .......................................................................................................... 3 2.1. Fettsäuren ................................................................................................... 3 2.1.1. Aufbau und Eigenschaften ....................................................................... 3 2.1.2. Vorkommen und Synthese ....................................................................... 4 2.1.3. Funktion der Fettsäuren im Körper .......................................................... 5 2.1.4. Rolle der ω-3 Fettsäuren bei entzündlichen Prozessen .......................... 6 2.2. Tumorerkrankungen .................................................................................... 7 2.2.1 Rolle der ω-3 Fettsäuren bei Tumorerkrankungen .................................... 8 2.3 Rolle der ω-3 Fettsäuren bei anderen Erkrankungen ................................. 12 2.4. Diätetische Versorgung mit ω-3 Fettsäuren ............................................... 12 2.4.1. Inkorporation der ω-3 Fettsäuren in das Gewebe ................................... 13 2.4.2. Indikatoren für den Fettsäurestatus des Organismus .............................. 15 2.5. Vitamin E ..................................................................................................... 16 2.5.1. Aufnahme in den Körper ........................................................................... 16 2.5.2. Funktion von Vitamin E ............................................................................. 17 2.5.3. Hypovitaminose E ..................................................................................... 18 2.5.4. Hypervitaminose E .................................................................................... 18 2.5.5. Supplementierung mit Vitamin E bei Erkrankungen .................................. 18 3. Fragestellungen ............................................................................................... 19 4. Publikationen .................................................................................................... 20 4.1. Publikation 1 .................................................................................................. 20 Stellungnahme zum Eigenanteil der Arbeit an der Publikation 1 .......................... 20 4.2. Publikation 2 .................................................................................................. 32 Stellungnahme zum Eigenanteil der Arbeit an der Publikation 2 .......................... 32 5. Diskussion ......................................................................................................... 43 5.1. Würdigung der Versuchsanstellung ................................................................ 43 5.2. Ausgangssituation ........................................................................................... 45 5.3. Inkorporation der ω-3 Fettsäuren .................................................................... 47 5.4. Auswirkungen auf ω-6 Fettsäuren ................................................................... 49 5.5. Nachteile einer Supplementierung mit ω-3 Fettsäuren ................................... 50 5.6. Effektivität des ω-3 Fettsäure-Additivs ............................................................ 51 5.7. Einsatz von ω-3 Fettsäuren bei Tumorpatienten ............................................. 54 5.8. Einfluss von Vitamin E ..................................................................................... 56 5.9. Indikatoren für den Erfolg einer Supplementierung mit ω-3 Fettsäuren .......... 58 5.10. Ausblick ......................................................................................................... 59 6. Schlussfolgerungen ............................................................................................ 60 7. Zusammenfassung ............................................................................................. 61 8. Summary ............................................................................................................ 63 9. Literaturverzeichnis ............................................................................................ 65 Danksagung ........................................................................................................... 83

Untersuchungen an Monoschichten amphiphiler Lipide auf wässriger Lösung sind in der Grenzflächenforschung von grundlegender Bedeutung. Aufgrund der Anwendbarkeit zahlreicher analytischer Methoden sind schwimmende unlösliche Monoschichten als Modellsysteme sehr geeignet, um Ordnung und Strukturbildung sowie den Transport von Materie in zwei Dimensionen oder die Wechselwirkung von Molekülen an der Grenzfläche mit Teilchen in Lösung (Stichwort &ldquo;molekulare Erkennung&rdquo;) zu studieren. Aus dem Verhalten von Monoschichten lassen sich z. B. Rückschlüsse ziehen auf die Eigenschaften von Lipidschichten auf festen Substraten oder in biologischen Membranen. <br /> Diese Arbeit befasst sich mit spezifischen und fundamentalen Wechselwirkungen in Monoschichten sowohl auf molekularer als auch auf mikroskopischer Ebene und deren Beziehung zu Gitterstruktur, Aussehen und thermodynamischem Verhalten von Monoschichten an der Wasser/Luft Grenzfläche. Als Modellsystem werden hauptsächlich Monoschichten langkettiger Fettsäuren verwendet, da in ihnen die molekularen Wechselwirkungen durch Änderung des Subphasen-pH-Werts über den Dissoziationsgrad gezielt und schrittweise verändert werden können. Ausser über die Subphasenzusammensetzung werden die molekularen Wechselwirkungen auch über die Temperatur und die Monoschichtzusammensetzung systematisch variiert. Mit Hilfe von Isothermen- und Oberflächenpotentialmessungen, Brewsterwinkel-Mikroskopie, Röntgenbeugung unter streifendem Einfall und polarisationsmodulierter Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie wird die Änderung der Monoschichteigenschaften als Funktion eines äusseren Parametern analysiert. Dabei werden aus den Röntgenbeugungsdaten quantitative Masse für die molekularen Wechselwirkungen und für die Kettenkonformationsordnung in Monoschichten abgeleitet. <br /> Zu den interessantesten Ergebnissen dieser Arbeit zählen die Aufklärung des Ursprungs von regelmässigen polygonalen und dendritischen Domänenformen, die vielfältige Wirkung von Cholesterin auf die Molekülpackung und Gitterordnung langkettiger Amphiphile, sowie die Entdeckung einer abrupten Änderung in den Kopfgruppenbindungswechselwirkungen, der Kettenkonformationsordnung und des Phasenübergangsdrucks zwischen geneigten Monoschichtphasen in Fettsäuremonoschichten nahe pH 9. Zur Deutung des letzten Punkts wird ein Modell für die Kopfgruppenbindungsstruktur von Fettsäuremonoschichten als Funktion des pH-Werts entwickelt. / Research on monolayers of amphiphilic lipids on aqueous solution is of basic importance in surface science. Due to the applicability of a variety of surface sensitive techniques, floating insoluble monolayers are very suitable model systems for the study of order, structure formation and material transport in two dimensions or the interactions of molecules at the interface with ions or molecules in the bulk (headword 'molecular recognition'). From the behavior of monolayers conclusions can be drawn on the properties of lipid layers on solid substrates or in biological membranes.<br /> This work deals with specific and fundamental interactions in monolayers both on the molecular and on the microscopic scale and with their relation to the lattice structure, morphology and thermodynamic behavior of monolayers at the air-water interface. As model system especially monolayers of long chain fatty acids are used, since there the molecular interactions can be gradually adjusted by varying the degree of dissociation by means of the suphase pH value. For manipulating the molecular interactions besides the subphase composition also temperature and monolayer composition are systematically varied. The change in the monolayer properties as a function of an external parameter is analyzed by means of isotherm and surface potential measurements, Brewster-angle microscopy, X-ray diffraction at grazing incidence and polarization modulated infrared reflection absorption spectroscopy. For this a quantitative measure for the molecular interactions and for the chain conformational order is derived from the X-ray data. <br /> The most interesting results of this work are the elucidation of the origin of regular polygonal and dendritic domain shapes, the various effects of cholesterol on molecular packing and lattice order of long chain amphiphiles, as well as the detection of an abrupt change in the head group bonding interactions, the chain conformational order and the phase transition pressure between tilted phases in fatty acid monolayers near pH 9. For the interpretation of the latter point a model of the head group bonding structure in fatty acid monolayers as a function of the pH value is developed.

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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.