Free fatty acids (FFA) modulate the effectiveness of glucose to suppress endogenous glucose production (EGP), and increased FFA levels contribute importantly to the loss of glucose effectiveness in type 2 diabetes mellitus (T2DM). Elevating FFA levels in nondiabetic (ND) subjects for at least 6h both increases gluconeogenesis (GNG) and impairs glucose effectiveness. Therefore, we wished to define the extent to which an increase in GNG is responsible for the loss of glucose effectiveness and whether EGP can be inhibited in the presence of elevated plasma FFA by inhibiting GNG with ethanol. To determine the effect of inhibiting GNG on glucose effectiveness, EGP ([3-3H]-glucose) was measured during three separate 7h normoglycemic/hyperglycemic pancreatic clamp studies (somatostatin; basal glucagon/GH/insulin replacement) in n=7 ND subjects (1F/6M; age=45±5 yr; BMI=27.6±3.0 kg/m2). Following an initial 210 min interval of euglycemia (5 mmol/l), blood glucose levels were raised to hyperglycemic levels (10 mmol/l) from t=210-420 min. The first pancreatic clamp study was a baseline study with saline infusions (Lip-/Et-). Lipid emulsion (Liposyn 20%) was infused throughout the second and third study types (Lip+ and Lip+/Et+) to increase FFA to T2DM levels (~ 500 mmol/l). In addition to Liposyn, ethanol (Et) was infused during hyperglycemia in the third study type (Lip+/Et+), using a pharmacokinetic algorithm to attain GNG-inhibiting ethanol levels of 80 mg/dl within 20 min. Under baseline conditions, hyperglycemia suppressed EGP by 61%. After raising plasma FFA to T2DM levels, suppression of EGP by hyperglycemia was impaired in Lip+ (34% decrease). During the Lip+/Et+ co-infusion studies the infusion of ethanol enhanced suppression of EGP by hyperglycemia (65.8% decrease, P=0.004 vs. Lip+) and thus restored glucose effectiveness (P=0.6 vs. Lip-/Et-). Thus, our results confirm the striking effects of elevated plasma FFA to impair glucose effectiveness and suggest that increased GNG contributes importantly to this loss of regulation. Inhibiting GNG could be an effective means of lowering EGP and improving glucose effectiveness in T2DM. / Freie Fettsäuren (FFA) modulieren die Fähigkeit von Glukose die endogene Glukoseproduktion (EGP) zu unterdrücken und spielen eine wichtige Rolle bei dem Verlust der Glukoseeffektivität bei Typ-2-Diabetes mellitus (T2DM). Die Erhöhung freier Fettsäuren in Nicht-Diabetikern (ND) für mindestens 6 Stunden steigert die Glukoneogenese (GNG) und beeinträchtigt die Glukoseeffektivität. Ziel dieser Studien war es daher zu erkennen inwiefern die GNG für den Verlust der Glukoseeffektivität verantwortlich ist und ob die EGP in der Gegenwart von erhöhten FFA, durch die Inhibierung der GNG mit Ethanol, gehemmt werden kann. Um die Auswirkung der Hemmung der GNG auf die Glukoseeffektivität zu bestimmen haben wir die EGP ([3-3H]-glucose) während drei verschiedener normoglykämischen/ hyperglykämischen ‘Pancreatic Clamp’ Studien (Infusion von Somatostatin; Ersetzung basaler Konzentrationen von Glukagon, GH, und Insulin) von jeweils 7 Stunden Dauer in n=7 ND Probanden (1W/6M; Alter=45±5 Jahre; BMI=27.6±3.0 kg/m2) gemessen. Nach einer initialen Phase der Euglykämie (Blutglukosekonzentration bei 5 mmol/l; t=0-210 Minuten) wurde für den Zeitintervall t=210-420 Minuten die Blutglukosekonzentration auf 10 mmol/l erhöht. Die erste ‘Pancreatic Clamp’ Studie war eine Kontrollstudie mit Infusion einer NaCl-Lösung (Lip-/Et-). Eine Lipidemulsion (Liposyn 20%) wurde während der zweiten und dritten Studie (Lip+ und Lip+/Et-) infundiert, um die FFA Plasmaspiegel auf Konzentrationen zu erhöhen, die charakteristisch für den T2DM sind (~ 500 mmol/l). In Ergänzung zu Liposyn wurde Ethanol (Et) während der hyperglykämischen Phase der dritten Studie (Lip+/Et+) zugeführt. Mittels eines pharmakokinetischen Algorithmus wurden innerhalb von 20 Minuten Ethanolwerte erreicht die die GNG hemmen (~80 mg/dl). In den Kontrollstudien verminderte sich die EGP um 61% mit Einsetzen der Hyperglykämie. Nach Infusion von Liposyn in den Lip+ Studien verminderte sich die EGP in Folge der Hyperglykämie jedoch nur um 34%. Die GNG wurde rasch durch die Infusion von Ethanol in den Lip+/Et+ Studien gehemmt und verbesserte signifikant die hyperglykämie-induzierte Suppression der EGP (65% Verminderung der EGP, P=0.004 vs. Lip+). Dadurch wurde die normale Glukoseeffektivität wiederhergestellt (P=0.6 vs. Lip-/Et-). Diese Ergebnisse bestätigen die markante Rolle erhöhter Plasma FFA-Spiegel für die Beeinträchtigung der Glukoseeffektivität und deuten auf die Zentrale Rolle der GNG für den Verlust dieser Regulierung hin. Die Inhibierung der GNG könnte eine effektive Maßnahme sein, die EGP bei T2DM zu vermindern und die Glukoseeffektivität wiederherzustellen.

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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.

In der Nutztierhaltung besitzt die Erkennung und Vermeidung von Geburtsstörungen beim Rind insbesondere aus ökonomischer Sicht einen hohen Stellenwert. Bei Hochleistungskühen können Schwergeburten eine erhöhte metabolische Belastung im peripartalen Zeitraum reflektieren. Besonders betroffen sind Färsen und Milchkühe mit einer negativen Energiebilanz. Hormon- und Stoffwechselfaktoren sind von zentraler Bedeutung für die Anpassung der Tiere an Veränderungen ihrer Körpermasse und -konstitution. Zur differenzierten Beurteilung metabolischer Belastungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Geburtsverlauf und den stoffwechselrelevanten Parametern Leptin, Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) und freien Fettsäuren (FFS) untersucht. Die vorliegende Studie umfasste 28 adulte, hochträchtige (13 primipare, 15 pluripare) Kühe mit Normal- bzw. Schwergeburt. Die Kälber wurden analog zu ihren Müttern ebenfalls 4  Gruppen (Kuhkalb/Normalgeburt; Kuhkalb/Schwergeburt; Färsenkalb/Normalgeburt; Färsenkalb/Schwergeburt) zugeordnet. Die Analyse von Leptin, IGF-1 und FFS im Blutserum erfolgte zwischen dem 16./14. Tag ante partum (a. p.) und dem 14. Tag post partum (p. p.). Leptin und IGF-1 wurden zusätzlich bei den neugeborenen Kälbern ab der Geburt bis 14 Tage p. p. gemessen. Die Hormonkonzentrationen wurden mittels eines Enzymimmunoassays bestimmt. Die FFS-Analysen erfolgten im Labor der Medizinischen Tierklinik mit dem Labor-Automaten HITACHI 912 i (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim). Unabhängig vom Geburtsverlauf konnten während des gesamten Untersuchungszeitraums bezüglich der Leptinkonzentrationen keine signifikanten Unterschiede zwischen Färsen und Milchkühen festgestellt werden. Vor allem zur Geburt besteht für alle Erstkalbinnen eine erhöhte metabolische Belastung, da deren IGF-1-Konzentrationen zu diesem Zeitpunkt niedriger (114 ±  40 vs. 158 ±  108 ng/ml) und deren FFS-Konzentrationen signifikant höher lagen (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0,05) als bei den Milchkühen. Im Vergleich zu den Kälbern von Milchkühen wiesen Kälber von Färsen 12 Stunden nach der Geburt signifikant höhere IGF-1-Werte (p = 0,05) auf. In Abhängigkeit vom Geburtsverlauf lagen die Leptinwerte bei allen Kühen mit Schwergeburt von Beginn der Untersuchungen bis einen Tag vor der Geburt niedriger als bei den Tiere mit Normalgeburt mit signifikanten Unterschieden am 13. bis 11. Tag a. p. (p = 0,009) und am 7. bis 5. Tag a. p. (p = 0,05). Während des gesamten Untersuchungszeitraums waren keine signifikanten Unterschiede in den Konzentrationen an IGF-1 und FFS zwischen allen Muttertieren mit einem normalen und einem erschwerten Geburtsverlauf festzustellen. Bei pluriparen Kühen mit Schwergeburt wurden im gesamten Untersuchungszeitraum niedrigere Leptinspiegel nachgewiesen als bei Tieren mit Normalgeburt, mit signifikanten Unterschieden a. p. und ab 3. Tag p. p. (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Darüber hinaus fanden sich bei pluriparen Kühen mit Dystokie ab der Geburt höhere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden zur Kalbung (p = 0,05). Die Leptinkonzentrationen der Kälber lagen analog zu den dazugehörigen Muttertieren ab der Geburt bis 14. Tag p. p. bei allen Kälbern von pluriparen Kühen mit Schwergeburt niedriger als bei den normal geborenen Kälbern mit signifikanten Unterschieden am 7. Tag p. p. (p = 0,04). Im Vergleich zu den Färsen mit Normalgeburt hatten diejenigen mit Schwergeburt signifikant höhere Leptinwerte vom 3. bis 14. Tag p. p. (p = 0,004), signifikant niedrigere IGF-1-Konzentrationen am 10. bis 8. Tag a. p., zur Geburt und vom 3. Tag bis 14. Tag p. p. (jeweils p < 0,01) sowie postpartal niedrigere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden 12 Stunden p. p. (p = 0,008). Kälber von Färsen mit gestörtem Geburtsverlauf wiesen im Vergleich zu den Normalgeburtskälbern 12 Stunden nach der Geburt signifikant niedrigere IGF-1-Werte (p = 0,005) auf. Die vorliegende Studie verdeutlicht den Zusammenhang zwischen einem gestörten Geburtsablauf und veränderten Serumkonzentrationen an Leptin, IGF-1 und FFS. Damit konnte gezeigt werden, dass diese Parameter zur Interpretation von Stoffwechselstörungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum geeignet sind. / For livestock management, the identification and prevention of dystocia in cattle is of high significance, especially from an economic point of view. Dystocia in the high-yield cows may reflect an increased metabolic disorder during the peripartal period. Heifers and dairy cows with a negative energy balance are particularly affected. For the adaptation of animals to changes in their body mass and constitution, endocrine and metabolic factors are of central importance. To perform a differentiated assessment of metabolic disorders in high-yield cows during the peripartal period, possible relationships between calving and relevant parameters (leptin, insulin-like growth factor1 [IGF-1] and non-esterified fatty acids [NEFA]) were examined. The present study involved 28 adult high-pregnant (13 primiparous, 15 pluriparous) cows with normal birth and dystocia, respectively. Analogous to their mothers, the calves were likewise categorized into four groups (cow calve/ normal birth; cow calve/ dystocia; heifer calve/ normal birth; heifer calve/ dystocia). The analyses of leptin, IGF-1 and NEFA in blood serum were performed from 16/14 day ante-partum (a. p.) to day 14 post-partum (p. p.). Leptin and IGF-1 were additionally determined in all newborn calves from birth to 14 days p. p. Hormone concentrations were measured by enzyme immunoassay (EIA). Analyses of NEFA in dairy cows and heifers were carried out using HITACHI 912i device (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim) at the laboratory of Large Animal Clinic for Internal Medicine. Independent of course of parturition, no significant differences between heifers and dairy cows were noticed concerning serum leptin during the entire examination period. Especially around calving time, all heifers were more intensively affected with metabolic disorders based on their lower IGF-1 values (114 ±  40 vs. 158 ±  108 ng/ml) as well as significantly higher NEFA (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0.05) compared to dairy cows. Calves of heifers had significantly higher IGF-1 values 12 hours after birth (p = 0.005) than calves of dairy cows. Dependent of course of parturition, all cows with dystocia displayed lower leptin concentrations from the beginning of the examination period to 1 day a. p compared to animals with normal calving with significant differences from day 13 to day 11 a. p. (p = 0.009) and from day 7 to day 5 a. p. (p = 0.05). During the entire examination period, no significant differences in the concentrations of IGF-1 and NEFA were found between all cows with a normal and difficult parturition. In pluriparous cows with difficult parturition lower leptin levels were detected during the entire examination period than in animals with normal calving with significant differences a. p. and from day 3 to day 14 p. p. (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). Furthermore, higher NEFA concentrations were found from birth until 14 days p. p. in pluriparous cows with dystocia and significant differences at calving (p = 0.05). Calves of pluriparous cows with dystocia had p. p. lower leptin concentrations in comparison to those with normal births with significant differences on day 7 p. p. (p = 0.04). In comparison to heifers with normal birth, those with dystocia displayed significantly higher leptin levels in the period from day 3 to day 14 p. p. (p = 0.004), significantly lower IGF-1 concentrations (from day 10 to day 8 a. p., at birth and from day 3 to day 14 p. p.; each p < 0.01), as well as lower NEFA levels after birth with significant differences 12 hours p. p. (p = 0.008). Heifer calves with difficult parturition presented significantly lower IGF-1 values 12 hours p. p. (p = 0.005) in comparison to those with normal births. The present study underlines the relationship between dystocia and changed serum concentrations of leptin, IGF-1 and NEFA. In summary, it can be concluded that these parameters are suitable for interpretation of metabolic disorders in high-yielding cattle during peripartal period.

In der Nutztierhaltung besitzt die Erkennung und Vermeidung von Geburtsstörungen beim Rind insbesondere aus ökonomischer Sicht einen hohen Stellenwert. Bei Hochleistungskühen können Schwergeburten eine erhöhte metabolische Belastung im peripartalen Zeitraum reflektieren. Besonders betroffen sind Färsen und Milchkühe mit einer negativen Energiebilanz. Hormon- und Stoffwechselfaktoren sind von zentraler Bedeutung für die Anpassung der Tiere an Veränderungen ihrer Körpermasse und -konstitution. Zur differenzierten Beurteilung metabolischer Belastungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Geburtsverlauf und den stoffwechselrelevanten Parametern Leptin, Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) und freien Fettsäuren (FFS) untersucht. Die vorliegende Studie umfasste 28 adulte, hochträchtige (13 primipare, 15 pluripare) Kühe mit Normal- bzw. Schwergeburt. Die Kälber wurden analog zu ihren Müttern ebenfalls 4  Gruppen (Kuhkalb/Normalgeburt; Kuhkalb/Schwergeburt; Färsenkalb/Normalgeburt; Färsenkalb/Schwergeburt) zugeordnet. Die Analyse von Leptin, IGF-1 und FFS im Blutserum erfolgte zwischen dem 16./14. Tag ante partum (a. p.) und dem 14. Tag post partum (p. p.). Leptin und IGF-1 wurden zusätzlich bei den neugeborenen Kälbern ab der Geburt bis 14 Tage p. p. gemessen. Die Hormonkonzentrationen wurden mittels eines Enzymimmunoassays bestimmt. Die FFS-Analysen erfolgten im Labor der Medizinischen Tierklinik mit dem Labor-Automaten HITACHI 912 i (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim). Unabhängig vom Geburtsverlauf konnten während des gesamten Untersuchungszeitraums bezüglich der Leptinkonzentrationen keine signifikanten Unterschiede zwischen Färsen und Milchkühen festgestellt werden. Vor allem zur Geburt besteht für alle Erstkalbinnen eine erhöhte metabolische Belastung, da deren IGF-1-Konzentrationen zu diesem Zeitpunkt niedriger (114 ±  40 vs. 158 ± 108 ng/ml) und deren FFS-Konzentrationen signifikant höher lagen (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0,05) als bei den Milchkühen. Im Vergleich zu den Kälbern von Milchkühen wiesen Kälber von Färsen 12 Stunden nach der Geburt signifikant höhere IGF-1-Werte (p = 0,05) auf. In Abhängigkeit vom Geburtsverlauf lagen die Leptinwerte bei allen Kühen mit Schwergeburt von Beginn der Untersuchungen bis einen Tag vor der Geburt niedriger als bei den Tiere mit Normalgeburt mit signifikanten Unterschieden am 13. bis 11. Tag a. p. (p = 0,009) und am 7. bis 5. Tag a. p. (p = 0,05). Während des gesamten Untersuchungszeitraums waren keine signifikanten Unterschiede in den Konzentrationen an IGF-1 und FFS zwischen allen Muttertieren mit einem normalen und einem erschwerten Geburtsverlauf festzustellen. Bei pluriparen Kühen mit Schwergeburt wurden im gesamten Untersuchungszeitraum niedrigere Leptinspiegel nachgewiesen als bei Tieren mit Normalgeburt, mit signifikanten Unterschieden a. p. und ab 3. Tag p. p. (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Darüber hinaus fanden sich bei pluriparen Kühen mit Dystokie ab der Geburt höhere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden zur Kalbung (p = 0,05). Die Leptinkonzentrationen der Kälber lagen analog zu den dazugehörigen Muttertieren ab der Geburt bis 14. Tag p. p. bei allen Kälbern von pluriparen Kühen mit Schwergeburt niedriger als bei den normal geborenen Kälbern mit signifikanten Unterschieden am 7. Tag p. p. (p = 0,04). Im Vergleich zu den Färsen mit Normalgeburt hatten diejenigen mit Schwergeburt signifikant höhere Leptinwerte vom 3. bis 14. Tag p. p. (p = 0,004), signifikant niedrigere IGF-1-Konzentrationen am 10. bis 8. Tag a. p., zur Geburt und vom 3. Tag bis 14. Tag p. p. (jeweils p < 0,01) sowie postpartal niedrigere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden 12 Stunden p. p. (p = 0,008). Kälber von Färsen mit gestörtem Geburtsverlauf wiesen im Vergleich zu den Normalgeburts-kälbern 12 Stunden nach der Geburt signifikant niedrigere IGF-1-Werte (p = 0,005) auf. Die vorliegende Studie verdeutlicht den Zusammenhang zwischen einem gestörten Geburtsablauf und veränderten Serumkonzentrationen an Leptin, IGF-1 und FFS. Damit konnte gezeigt werden, dass diese Parameter zur Interpretation von Stoff-wechselstörungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum geeignet sind. / For livestock management, the identification and prevention of dystocia in cattle is of high significance, especially from an economic point of view. Dystocia in the high-yield cows may reflect an increased metabolic disorder during the peripartal period. Heifers and dairy cows with a negative energy balance are particularly affected. For the adaptation of animals to changes in their body mass and constitution, endocrine and metabolic factors are of central importance. To perform a differentiated assessment of metabolic disorders in high-yield cows during the peripartal period, possible relationships between calving and relevant parameters (leptin, insulin-like growth factor1 [IGF-1] and non-esterified fatty acids [NEFA]) were examined. The present study involved 28 adult high-pregnant (13 primiparous, 15 pluriparous) cows with normal birth and dystocia, respectively. Analogous to their mothers, the calves were likewise categorized into four groups (cow calve/ normal birth; cow calve/ dystocia; heifer calve/ normal birth; heifer calve/ dystocia). The analyses of leptin, IGF-1 and NEFA in blood serum were performed from 16/14 day ante-partum (a. p.) to day 14 post-partum (p. p.). Leptin and IGF-1 were additionally determined in all newborn calves from birth to 14 days p. p. Hormone concentrations were measured by enzyme immunoassay (EIA). Analyses of NEFA in dairy cows and heifers were carried out using HITACHI 912i device (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim) at the laboratory of Large Animal Clinic for Internal Medicine. Independent of course of parturition, no significant differences between heifers and dairy cows were noticed concerning serum leptin during the entire examination period. Especially around calving time, all heifers were more intensively affected with metabolic disorders based on their lower IGF-1 values (114 ± 40 vs. 158 ± 108 ng/ml) as well as significantly higher NEFA (896 ± 273 vs. 705 ± 225 µmol/l, p = 0.05) compared to dairy cows. Calves of heifers had significantly higher IGF-1 values 12 hours after birth (p = 0.005) than calves of dairy cows. Dependent of course of parturition, all cows with dystocia displayed lower leptin concentrations from the beginning of the examination period to 1 day a. p compared to animals with normal calving with significant differences from day 13 to day 11 a. p. (p = 0.009) and from day 7 to day 5 a. p. (p = 0.05). During the entire examination period, no significant differences in the concentrations of IGF-1 and NEFA were found between all cows with a normal and difficult parturition. In pluriparous cows with difficult parturition lower leptin levels were detected during the entire examination period than in animals with normal calving with significant differences a. p. and from day 3 to day 14 p. p. (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). Furthermore, higher NEFA concentrations were found from birth until 14 days p. p. in pluriparous cows with dystocia and significant differences at calving (p = 0.05). Calves of pluriparous cows with dystocia had p. p. lower leptin concentrations in comparison to those with normal births with significant differences on day 7 p. p. (p = 0.04). In comparison to heifers with normal birth, those with dystocia displayed significantly higher leptin levels in the period from day 3 to day 14 p. p. (p = 0.004), significantly lower IGF-1 concentrations (from day 10 to day 8 a. p., at birth and from day 3 to day 14 p. p.; each p < 0.01), as well as lower NEFA levels after birth with significant differences 12 hours p. p. (p = 0.008). Heifer calves with difficult parturition presented significantly lower IGF-1 values 12 hours p. p. (p = 0.005) in comparison to those with normal births. The present study underlines the relationship between dystocia and changed serum concentrations of leptin, IGF-1 and NEFA. In summary, it can be concluded that these parameters are suitable for interpretation of metabolic disorders in high-yielding cattle during peripartal period.

In der Nutztierhaltung besitzt die Erkennung und Vermeidung von Geburtsstörungen beim Rind insbesondere aus ökonomischer Sicht einen hohen Stellenwert. Bei Hochleistungskühen können Schwergeburten eine erhöhte metabolische Belastung im peripartalen Zeitraum reflektieren. Besonders betroffen sind Färsen und Milchkühe mit einer negativen Energiebilanz. Hormon- und Stoffwechselfaktoren sind von zentraler Bedeutung für die Anpassung der Tiere an Veränderungen ihrer Körpermasse und -konstitution. Zur differenzierten Beurteilung metabolischer Belastungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Geburtsverlauf und den stoffwechselrelevanten Parametern Leptin, Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) und freien Fettsäuren (FFS) untersucht. Die vorliegende Studie umfasste 28 adulte, hochträchtige (13 primipare, 15 pluripare) Kühe mit Normal- bzw. Schwergeburt. Die Kälber wurden analog zu ihren Müttern ebenfalls 4  Gruppen (Kuhkalb/Normalgeburt; Kuhkalb/Schwergeburt; Färsenkalb/Normalgeburt; Färsenkalb/Schwergeburt) zugeordnet. Die Analyse von Leptin, IGF-1 und FFS im Blutserum erfolgte zwischen dem 16./14. Tag ante partum (a. p.) und dem 14. Tag post partum (p. p.). Leptin und IGF-1 wurden zusätzlich bei den neugeborenen Kälbern ab der Geburt bis 14 Tage p. p. gemessen. Die Hormonkonzentrationen wurden mittels eines Enzymimmunoassays bestimmt. Die FFS-Analysen erfolgten im Labor der Medizinischen Tierklinik mit dem Labor-Automaten HITACHI 912 i (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim). Unabhängig vom Geburtsverlauf konnten während des gesamten Untersuchungszeitraums bezüglich der Leptinkonzentrationen keine signifikanten Unterschiede zwischen Färsen und Milchkühen festgestellt werden. Vor allem zur Geburt besteht für alle Erstkalbinnen eine erhöhte metabolische Belastung, da deren IGF-1-Konzentrationen zu diesem Zeitpunkt niedriger (114 ±  40 vs. 158 ±  108 ng/ml) und deren FFS-Konzentrationen signifikant höher lagen (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0,05) als bei den Milchkühen. Im Vergleich zu den Kälbern von Milchkühen wiesen Kälber von Färsen 12 Stunden nach der Geburt signifikant höhere IGF-1-Werte (p = 0,05) auf. In Abhängigkeit vom Geburtsverlauf lagen die Leptinwerte bei allen Kühen mit Schwergeburt von Beginn der Untersuchungen bis einen Tag vor der Geburt niedriger als bei den Tiere mit Normalgeburt mit signifikanten Unterschieden am 13. bis 11. Tag a. p. (p = 0,009) und am 7. bis 5. Tag a. p. (p = 0,05). Während des gesamten Untersuchungszeitraums waren keine signifikanten Unterschiede in den Konzentrationen an IGF-1 und FFS zwischen allen Muttertieren mit einem normalen und einem erschwerten Geburtsverlauf festzustellen. Bei pluriparen Kühen mit Schwergeburt wurden im gesamten Untersuchungszeitraum niedrigere Leptinspiegel nachgewiesen als bei Tieren mit Normalgeburt, mit signifikanten Unterschieden a. p. und ab 3. Tag p. p. (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Darüber hinaus fanden sich bei pluriparen Kühen mit Dystokie ab der Geburt höhere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden zur Kalbung (p = 0,05). Die Leptinkonzentrationen der Kälber lagen analog zu den dazugehörigen Muttertieren ab der Geburt bis 14. Tag p. p. bei allen Kälbern von pluriparen Kühen mit Schwergeburt niedriger als bei den normal geborenen Kälbern mit signifikanten Unterschieden am 7. Tag p. p. (p = 0,04). Im Vergleich zu den Färsen mit Normalgeburt hatten diejenigen mit Schwergeburt signifikant höhere Leptinwerte vom 3. bis 14. Tag p. p. (p = 0,004), signifikant niedrigere IGF-1-Konzentrationen am 10. bis 8. Tag a. p., zur Geburt und vom 3. Tag bis 14. Tag p. p. (jeweils p < 0,01) sowie postpartal niedrigere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden 12 Stunden p. p. (p = 0,008). Kälber von Färsen mit gestörtem Geburtsverlauf wiesen im Vergleich zu den Normalgeburtskälbern 12 Stunden nach der Geburt signifikant niedrigere IGF-1-Werte (p = 0,005) auf. Die vorliegende Studie verdeutlicht den Zusammenhang zwischen einem gestörten Geburtsablauf und veränderten Serumkonzentrationen an Leptin, IGF-1 und FFS. Damit konnte gezeigt werden, dass diese Parameter zur Interpretation von Stoffwechselstörungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum geeignet sind. / For livestock management, the identification and prevention of dystocia in cattle is of high significance, especially from an economic point of view. Dystocia in the high-yield cows may reflect an increased metabolic disorder during the peripartal period. Heifers and dairy cows with a negative energy balance are particularly affected. For the adaptation of animals to changes in their body mass and constitution, endocrine and metabolic factors are of central importance. To perform a differentiated assessment of metabolic disorders in high-yield cows during the peripartal period, possible relationships between calving and relevant parameters (leptin, insulin-like growth factor1 [IGF-1] and non-esterified fatty acids [NEFA]) were examined. The present study involved 28 adult high-pregnant (13 primiparous, 15 pluriparous) cows with normal birth and dystocia, respectively. Analogous to their mothers, the calves were likewise categorized into four groups (cow calve/ normal birth; cow calve/ dystocia; heifer calve/ normal birth; heifer calve/ dystocia). The analyses of leptin, IGF-1 and NEFA in blood serum were performed from 16/14 day ante-partum (a. p.) to day 14 post-partum (p. p.). Leptin and IGF-1 were additionally determined in all newborn calves from birth to 14 days p. p. Hormone concentrations were measured by enzyme immunoassay (EIA). Analyses of NEFA in dairy cows and heifers were carried out using HITACHI 912i device (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim) at the laboratory of Large Animal Clinic for Internal Medicine. Independent of course of parturition, no significant differences between heifers and dairy cows were noticed concerning serum leptin during the entire examination period. Especially around calving time, all heifers were more intensively affected with metabolic disorders based on their lower IGF-1 values (114 ±  40 vs. 158 ±  108 ng/ml) as well as significantly higher NEFA (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0.05) compared to dairy cows. Calves of heifers had significantly higher IGF-1 values 12 hours after birth (p = 0.005) than calves of dairy cows. Dependent of course of parturition, all cows with dystocia displayed lower leptin concentrations from the beginning of the examination period to 1 day a. p compared to animals with normal calving with significant differences from day 13 to day 11 a. p. (p = 0.009) and from day 7 to day 5 a. p. (p = 0.05). During the entire examination period, no significant differences in the concentrations of IGF-1 and NEFA were found between all cows with a normal and difficult parturition. In pluriparous cows with difficult parturition lower leptin levels were detected during the entire examination period than in animals with normal calving with significant differences a. p. and from day 3 to day 14 p. p. (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). Furthermore, higher NEFA concentrations were found from birth until 14 days p. p. in pluriparous cows with dystocia and significant differences at calving (p = 0.05). Calves of pluriparous cows with dystocia had p. p. lower leptin concentrations in comparison to those with normal births with significant differences on day 7 p. p. (p = 0.04). In comparison to heifers with normal birth, those with dystocia displayed significantly higher leptin levels in the period from day 3 to day 14 p. p. (p = 0.004), significantly lower IGF-1 concentrations (from day 10 to day 8 a. p., at birth and from day 3 to day 14 p. p.; each p < 0.01), as well as lower NEFA levels after birth with significant differences 12 hours p. p. (p = 0.008). Heifer calves with difficult parturition presented significantly lower IGF-1 values 12 hours p. p. (p = 0.005) in comparison to those with normal births. The present study underlines the relationship between dystocia and changed serum concentrations of leptin, IGF-1 and NEFA. In summary, it can be concluded that these parameters are suitable for interpretation of metabolic disorders in high-yielding cattle during peripartal period.

In der Nutztierhaltung besitzt die Erkennung und Vermeidung von Geburtsstörungen beim Rind insbesondere aus ökonomischer Sicht einen hohen Stellenwert. Bei Hochleistungskühen können Schwergeburten eine erhöhte metabolische Belastung im peripartalen Zeitraum reflektieren. Besonders betroffen sind Färsen und Milchkühe mit einer negativen Energiebilanz. Hormon- und Stoffwechselfaktoren sind von zentraler Bedeutung für die Anpassung der Tiere an Veränderungen ihrer Körpermasse und -konstitution. Zur differenzierten Beurteilung metabolischer Belastungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Geburtsverlauf und den stoffwechselrelevanten Parametern Leptin, Insulin-like growth factor-1 (IGF-1) und freien Fettsäuren (FFS) untersucht. Die vorliegende Studie umfasste 28 adulte, hochträchtige (13 primipare, 15 pluripare) Kühe mit Normal- bzw. Schwergeburt. Die Kälber wurden analog zu ihren Müttern ebenfalls 4  Gruppen (Kuhkalb/Normalgeburt; Kuhkalb/Schwergeburt; Färsenkalb/Normalgeburt; Färsenkalb/Schwergeburt) zugeordnet. Die Analyse von Leptin, IGF-1 und FFS im Blutserum erfolgte zwischen dem 16./14. Tag ante partum (a. p.) und dem 14. Tag post partum (p. p.). Leptin und IGF-1 wurden zusätzlich bei den neugeborenen Kälbern ab der Geburt bis 14 Tage p. p. gemessen. Die Hormonkonzentrationen wurden mittels eines Enzymimmunoassays bestimmt. Die FFS-Analysen erfolgten im Labor der Medizinischen Tierklinik mit dem Labor-Automaten HITACHI 912 i (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim). Unabhängig vom Geburtsverlauf konnten während des gesamten Untersuchungszeitraums bezüglich der Leptinkonzentrationen keine signifikanten Unterschiede zwischen Färsen und Milchkühen festgestellt werden. Vor allem zur Geburt besteht für alle Erstkalbinnen eine erhöhte metabolische Belastung, da deren IGF-1-Konzentrationen zu diesem Zeitpunkt niedriger (114 ±  40 vs. 158 ± 108 ng/ml) und deren FFS-Konzentrationen signifikant höher lagen (896 ±  273 vs. 705 ±  225 µmol/l, p = 0,05) als bei den Milchkühen. Im Vergleich zu den Kälbern von Milchkühen wiesen Kälber von Färsen 12 Stunden nach der Geburt signifikant höhere IGF-1-Werte (p = 0,05) auf. In Abhängigkeit vom Geburtsverlauf lagen die Leptinwerte bei allen Kühen mit Schwergeburt von Beginn der Untersuchungen bis einen Tag vor der Geburt niedriger als bei den Tiere mit Normalgeburt mit signifikanten Unterschieden am 13. bis 11. Tag a. p. (p = 0,009) und am 7. bis 5. Tag a. p. (p = 0,05). Während des gesamten Untersuchungszeitraums waren keine signifikanten Unterschiede in den Konzentrationen an IGF-1 und FFS zwischen allen Muttertieren mit einem normalen und einem erschwerten Geburtsverlauf festzustellen. Bei pluriparen Kühen mit Schwergeburt wurden im gesamten Untersuchungszeitraum niedrigere Leptinspiegel nachgewiesen als bei Tieren mit Normalgeburt, mit signifikanten Unterschieden a. p. und ab 3. Tag p. p. (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Darüber hinaus fanden sich bei pluriparen Kühen mit Dystokie ab der Geburt höhere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden zur Kalbung (p = 0,05). Die Leptinkonzentrationen der Kälber lagen analog zu den dazugehörigen Muttertieren ab der Geburt bis 14. Tag p. p. bei allen Kälbern von pluriparen Kühen mit Schwergeburt niedriger als bei den normal geborenen Kälbern mit signifikanten Unterschieden am 7. Tag p. p. (p = 0,04). Im Vergleich zu den Färsen mit Normalgeburt hatten diejenigen mit Schwergeburt signifikant höhere Leptinwerte vom 3. bis 14. Tag p. p. (p = 0,004), signifikant niedrigere IGF-1-Konzentrationen am 10. bis 8. Tag a. p., zur Geburt und vom 3. Tag bis 14. Tag p. p. (jeweils p < 0,01) sowie postpartal niedrigere FFS-Konzentrationen mit signifikanten Unterschieden 12 Stunden p. p. (p = 0,008). Kälber von Färsen mit gestörtem Geburtsverlauf wiesen im Vergleich zu den Normalgeburts-kälbern 12 Stunden nach der Geburt signifikant niedrigere IGF-1-Werte (p = 0,005) auf. Die vorliegende Studie verdeutlicht den Zusammenhang zwischen einem gestörten Geburtsablauf und veränderten Serumkonzentrationen an Leptin, IGF-1 und FFS. Damit konnte gezeigt werden, dass diese Parameter zur Interpretation von Stoff-wechselstörungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum geeignet sind. / For livestock management, the identification and prevention of dystocia in cattle is of high significance, especially from an economic point of view. Dystocia in the high-yield cows may reflect an increased metabolic disorder during the peripartal period. Heifers and dairy cows with a negative energy balance are particularly affected. For the adaptation of animals to changes in their body mass and constitution, endocrine and metabolic factors are of central importance. To perform a differentiated assessment of metabolic disorders in high-yield cows during the peripartal period, possible relationships between calving and relevant parameters (leptin, insulin-like growth factor1 [IGF-1] and non-esterified fatty acids [NEFA]) were examined. The present study involved 28 adult high-pregnant (13 primiparous, 15 pluriparous) cows with normal birth and dystocia, respectively. Analogous to their mothers, the calves were likewise categorized into four groups (cow calve/ normal birth; cow calve/ dystocia; heifer calve/ normal birth; heifer calve/ dystocia). The analyses of leptin, IGF-1 and NEFA in blood serum were performed from 16/14 day ante-partum (a. p.) to day 14 post-partum (p. p.). Leptin and IGF-1 were additionally determined in all newborn calves from birth to 14 days p. p. Hormone concentrations were measured by enzyme immunoassay (EIA). Analyses of NEFA in dairy cows and heifers were carried out using HITACHI 912i device (Roche Diagnostics GmbH, Mannheim) at the laboratory of Large Animal Clinic for Internal Medicine. Independent of course of parturition, no significant differences between heifers and dairy cows were noticed concerning serum leptin during the entire examination period. Especially around calving time, all heifers were more intensively affected with metabolic disorders based on their lower IGF-1 values (114 ± 40 vs. 158 ± 108 ng/ml) as well as significantly higher NEFA (896 ± 273 vs. 705 ± 225 µmol/l, p = 0.05) compared to dairy cows. Calves of heifers had significantly higher IGF-1 values 12 hours after birth (p = 0.005) than calves of dairy cows. Dependent of course of parturition, all cows with dystocia displayed lower leptin concentrations from the beginning of the examination period to 1 day a. p compared to animals with normal calving with significant differences from day 13 to day 11 a. p. (p = 0.009) and from day 7 to day 5 a. p. (p = 0.05). During the entire examination period, no significant differences in the concentrations of IGF-1 and NEFA were found between all cows with a normal and difficult parturition. In pluriparous cows with difficult parturition lower leptin levels were detected during the entire examination period than in animals with normal calving with significant differences a. p. and from day 3 to day 14 p. p. (p < 0.05 and p < 0.01, respectively). Furthermore, higher NEFA concentrations were found from birth until 14 days p. p. in pluriparous cows with dystocia and significant differences at calving (p = 0.05). Calves of pluriparous cows with dystocia had p. p. lower leptin concentrations in comparison to those with normal births with significant differences on day 7 p. p. (p = 0.04). In comparison to heifers with normal birth, those with dystocia displayed significantly higher leptin levels in the period from day 3 to day 14 p. p. (p = 0.004), significantly lower IGF-1 concentrations (from day 10 to day 8 a. p., at birth and from day 3 to day 14 p. p.; each p < 0.01), as well as lower NEFA levels after birth with significant differences 12 hours p. p. (p = 0.008). Heifer calves with difficult parturition presented significantly lower IGF-1 values 12 hours p. p. (p = 0.005) in comparison to those with normal births. The present study underlines the relationship between dystocia and changed serum concentrations of leptin, IGF-1 and NEFA. In summary, it can be concluded that these parameters are suitable for interpretation of metabolic disorders in high-yielding cattle during peripartal period.

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

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.:Contents I List of Abbreviations II 1 Introduction and Literature 1 2 Results 4 2.1 Publication 1: Triglyceride, free fatty acids and total bilirubin in horses with left ventral large colon impaction 4 2.2 Publication 2: Clinical evaluation of serum alcohol dehydrogenase activity in horses with acute intestinal obstruction 9 2.3 Publication 3: Effect of Buscopan® compositum on the motility of the duodenum, cecum and left ventral colon in healthy conscious horses 43 3 Discussion 60 4 Summary 68 5 Zusammenfassung 70 6 References 72 7 Acknowledgement 81 / 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.:Contents I List of Abbreviations II 1 Introduction and Literature 1 2 Results 4 2.1 Publication 1: Triglyceride, free fatty acids and total bilirubin in horses with left ventral large colon impaction 4 2.2 Publication 2: Clinical evaluation of serum alcohol dehydrogenase activity in horses with acute intestinal obstruction 9 2.3 Publication 3: Effect of Buscopan® compositum on the motility of the duodenum, cecum and left ventral colon in healthy conscious horses 43 3 Discussion 60 4 Summary 68 5 Zusammenfassung 70 6 References 72 7 Acknowledgement 81

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Beeinflussung der Aktivität der humanen neutrophilen Elastase (EC 3.4.21.37) durch wässrige und Dichlormethan-Extrakte von 15 Basidiomyceten festgestellt. Durch aktivitätsgeleitete Fraktionierung (mehrfache SC, GC-MS) der Dichlormethan-Extrakte von Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. und Lactarius deterrimus Grög. wurden Fraktionen freier langkettiger Fettsäuren als ein wirksames Prinzip der Elastase-Hemmung und auch der Kollagenase-Hemmung (Clostridium histolyticum Kollagenase, EC 3.4.24.3) isoliert und identifiziert. Das Screening von 17 freien langkettigen Fettsäuren zeigte, dass einfach ungesättigte Fettsäuren eine stärkere Hemmung der Elastase-Aktivität bewirkten als ihre gesättigten bzw. mehrfach ungesättigten Homologa: Ölsäure (C18:1 cis-9): IC50 5µM; Stearin-(C18:0), Linolsäure (C18:2 cis-9,12): IC50 10µM; alpha- (C18:3 cis-9,12,15), gamma-Linolensäure (C18:3 cis-6,9,12): IC50 15µM. Inhibitorisch am stärksten wirksam war Erucasäur! e (C22:1 cis-13): IC50 450nM. Für Kollagenase wurde hingegen gezeigt, dass die gesättigten Fettsäuren eine erheblich stärkere Hemmaktivität als ihre ungesättigten Homologa aufwiesen. Aktivste Verbindungen waren Palmitin- (C16:0), Heptadecan- (C17:0), Stearin- und Nonadecansäure (C19:0) mit IC50-Werten von 20-45µM. Die Untersuchung von 9 ausgewählten Fettsäuren bezüglich der Hemmung der Aktivität der MMP-9 (EC 3.4.24.35) zeigte als aktivste Verbindungen Palmitolein- (16:1 cis-9), alpha- und gamma-Linolensäure. Die wirksamen Konzentrationen (250µM) lagen jedoch sehr hoch. Zytotoxizitätsuntersuchungen (ECV-304) der Extrakte von H. annosum und L. deterrimus sowie der freien Fettsäuren schlossen sich ebenso wie Untersuchungen zur Proteaseaktivität der Zelllinien ECV-304, MCF-7 und MDA-MB 231 an. Die Proteaseaktivität der Zellen nahm in der Reihenfolge ECV-304 < MCF-7 < MDA-MB 231 zu. Die einzig untersuchte Fettsäure gamma-Linolensäure zeigte keine reproduzierbare Beeinflussung d! er Proteaseaktivität. / In the present paper it was established that the activity of humane neutrophil elastase (EC 3.4.21.37) is affected by aqueous and dichloromethane extracts of 15 basidiomycetes. Bioassay-guided fractionation (repeated CC, GC-MS) of dichloromethane extracts of Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. and Lactarius deterrimus Grög. led to isolation and identification of fractions of free fatty acids as one active principle of elastase inhibition as well as collagenase inhibition (Clostridium histolyticum collagenase, EC 3.4.24.3). By testing 17 free fatty acids for elastase inhibition it was shown that the inhibition rate of unsaturated acids was much higher than the rate of the saturated ones: oleic acid (C18:1 cis-9): IC50 5µM; stearic acid (C18:0), linoleic acid (C18:2 cis-9,12): IC50 10µM; linolenic acid (C18:3 cis-9,12,15), gamma-linolenic acid (C18:3 cis-6,9,12): IC50 15µM. The highly active erucic acid with an IC50 value of 450nM is remarkable. As a result for collagenase we can assume that the saturated fatty acids were more potent than the unsaturated ones. Palmitic acid (C16:0), heptadecanoic acid (C17:0), stearic acid, and nonadecanoic acid (C19:0) were the most potent fatty acids with IC50 values of 20-45µM. 9 selected fatty acids were investigated for their ability to inhibit the activity of MMP-9 (EC 3.4.24.35). Palmitoleic acid (16:1 cis-9), linolenic acid, and gamma-linolenic acid were the most potent fatty acids but their inhibiting concentrations were very high (250µM). Investigation of cytotoxicity of the extracts of H. annosum, L. deterrimus, and free fatty acids as well as investigation of protease activity of ECV-304, MCF-7, and MDA-MB 231 cells followed. Protease activity of cells increased in the following manner: ECV-304 < MCF-7 < MDA-MB 231. The only investigated fatty acid gamma-linolenic acid did not influence protease activity reproducibly.