Ulm, Univ., Diss., 2008.

Aim The aim of this study was to establish a method to create a difference between groups in muscle glycogen content as well as to investigate the effect of training in low muscle glycogen state on metabolic and physiological parameters. Method During two trials, a subject group of ten highly trained male road or mountain bike cyclists ((mean±SD) age, hight, body weight, VO2max, and VO2max·kg-1 was 28±5 years, 74.7±6.3 kg, 183±6 cm, 4876±332 mL min-1, 64.4±2.8 mL·kg-1 min-1), performed a glycogen depletion exercise followed by a night’s rest and a second exercise session. In the study, which was a crossover design, the subjects were randomly chosen to perform the first trial on a carbohydrate rich diet or a diet with no of carbohydrates. All the testing was performed on a Monark 839E ergometer bike and muscle biopsy sampling was collected before depletion exercise, before the exercise the following day and three hours post exercise. Plasma FFA and glucose was analyzed from venous blood collected at rest. Results Muscle glycogen pre depletion exercise was 623±180 and 645±133 mmol·kg dw-1 glycosyl units for non-CHO and CHO trials respectively. The depletion exercise followed by 13 hours of rest resulted in a significant decrease in muscle glycogen in the non-CHO (p<0.0001), and CHO trials (p<0.01) to 166±71 and 478±111 mmol·kg dw-1 respectively. In the non-CHO trial net glycogen depletion correlated positively with pre depletion glycogen storage.  After the completion of exercise 2 and the following three hour rest period, glycogen content in non-CHO and CHO-trial was 130±52 and477±97 mmol·kg dw-1, respectively. In low glycogen state, the non-CHO trial resulted in an increase in FFA measured in blood plasma at rest and in an increase in Borg rating of perceived exertion (RPE) as well as a reduction in blood glucose during exercise.  Conclusion The protocol used in the present study was successful in creating a difference in muscle glycogen storage and training in low glycogen state was associated with an increase of several physiological parameters indicating a possible impairment of endurance exercise performance. / Syfte Syftet med denna studie var att skapa en metod för att åstadkomma skillnader i muskelglykogen samt observera den akuta effekten av träning med låga muskelglykogennivåer på metabola och fysiologiska parametrar. Metod Vid två tillfällen fick tio vältränade mountainbike- eller landsvägscyklister ((medel±SD) ålder, längd, kroppsvikt, VO2max och VO2max·kg-1 var 28±5 years, 74,7±6,3 kg, 183±6 cm, 4876±332 mL min-1, 64,4±2,8 mL·kg min-1) genomföra ett träningspass i syfte att tömma muskelglykogendepåerna följt av en natts vila och sedan ett andra träningspass. Studien följde ett randomiserat crossover-upplägg och det ena försökstillfället genomfördes med en diet hög på kolhydrater och det andra tillfället med en diet utan kolhydrater (CHO). All testning genomfördes på en Monark 839E ergometer och muskelbiopsier togs före tömningspass, efter en natts vila före det andra träningspasset och tre timmar efter det andra träningspasset. Venösa blodprov togs i vila före biopsitagning för analys av plasma FFA och glukos. Resultat Koncentrationen av muskelglykogen före tömningspasset var 623±180 and 645±133 mmol·kg dw-1 vid försök utan respektive med CHO. Tömningspasset och 13  timmars vila resulterade i en signifikant minskning av muskelglykogen vid försök utan CHO (p<0.0001), och med CHO (p<0.01) till 166±71 och 478±111 mmol·kg dw-1. Nettominskningen av muskelglykogen vid tömningspasset utan CHO korrelerade positivt med glykogenkoncentration före tömning Efter genomförande av det andra träningspasset och tre timmars efterföljande vila var muskelglykogenmängden vid försöken utan CHO och med CHO 130±52 och477±97 mmol·kg dw-1. Vid träning med lågt muskelglykogen fanns det en kraftig ökning av fria fettsyror i blod vid vila och under arbete noterades en ökning skattning av Borg subjektivt skattad ansträngning (RPE) samt en sänkning av blodglukos. Slutsats Protokollet som användes i denna studie skapade framgångsrikt en minskning av muskelglykogen och träning med låga glykogennivåer kunde sammankopplas med flera fysiologiska parametrar som indikerar en möjlig sänkning av prestationsförmåga under uthållighetsarbete.

Functional metabolism of storage carbohydrates is vital to plants and animals. The water-soluble glycogen in animal cells and the amylopectin which is the major component of water-insoluble starch granules residing in plant plastids are chemically similar as they consist of α-1,6 branched α-1,4 glucan chains. Synthesis and degradation of transitory starch and of glycogen are accomplished by a set of enzymatic activities that to some extend are also similar in plants and animals. Chain elongation, branching, and debranching are achieved by synthases, branching enzymes, and debranching enzymes, respectively. Similarly, both types of polyglucans contain low amounts of phosphate esters whose abundance varies depending on species and organs. Starch is selectively phosphorylated by at least two dikinases (GWD and PWD) at the glucosyl carbons C6 and C3 and dephosphorylated by the phosphatase SEX4 and SEX4-like enzymes. In Arabidopsis insufficiency in starch phosphorylation or dephosphorylation results in largely impaired starch turnover, starch accumulation, and often in retardation of growth. In humans the progressive neurodegenerative epilepsy, Lafora disease, is the result of a defective enzyme (laforin) that is functional equivalent to the starch phosphatase SEX4 and capable of glycogen dephosphorylation. Patients lacking laforin progressively accumulate unphysiologically structured insoluble glycogen-derived particles (Lafora bodies) in many tissues including brain. Previous results concerning the carbon position of glycogen phosphate are contradictory. Currently it is believed that glycogen is esterified exclusively at the carbon positions C2 and C3 and that the monophosphate esters, being incorporated via a side reaction of glycogen synthase (GS), lack any specific function but are rather an enzymatic error that needs to be corrected. In this study a versatile and highly sensitive enzymatic cycling assay was established that enables quantification of very small G6P amounts in the presence of high concentrations of non-target compounds as present in hydrolysates of polysaccharides, such as starch, glycogen, or cytosolic heteroglycans in plants. Following validation of the G6P determination by analyzing previously characterized starches G6P was quantified in hydrolysates of various glycogen samples and in plant heteroglycans. Interestingly, glucosyl C6 phosphate is present in all glycogen preparations examined, the abundance varying between glycogens of different sources. Additionally, it was shown that carbon C6 is severely hyperphosphorylated in glycogen of Lafora disease mouse model and that laforin is capable of removing C6 phosphate from glycogen. After enrichment of phosphoglucans from amylolytically degraded glycogen, several techniques of two-dimensional NMR were applied that independently proved the existence of 6-phosphoglucosyl residues in glycogen and confirmed the recently described phosphorylation sites C2 and C3. C6 phosphate is neither Lafora disease- nor species-, or organ-specific as it was demonstrated in liver glycogen from laforin-deficient mice and in that of wild type rabbit skeletal muscle. The distribution of 6-phosphoglucosyl residues was analyzed in glycogen molecules and has been found to be uneven. Gradual degradation experiments revealed that C6 phosphate is more abundant in central parts of the glycogen molecules and in molecules possessing longer glucan chains. Glycogen of Lafora disease mice consistently contains a higher proportion of longer chains while most short chains were reduced as compared to wild type. Together with results recently published (Nitschke et al., 2013) the findings of this work completely unhinge the hypothesis of GS-mediated phosphate incorporation as the respective reaction mechanism excludes phosphorylation of this glucosyl carbon, and as it is difficult to explain an uneven distribution of C6 phosphate by a stochastic event. Indeed the results rather point to a specific function of 6-phosphoglucosyl residues in the metabolism of polysaccharides as they are present in starch, glycogen, and, as described in this study, in heteroglycans of Arabidopsis. In the latter the function of phosphate remains unclear but this study provides evidence that in starch and glycogen it is related to branching. Moreover a role of C6 phosphate in the early stages of glycogen synthesis is suggested. By rejecting the current view on glycogen phosphate to be a stochastic biochemical error the results permit a wider view on putative roles of glycogen phosphate and on alternative biochemical ways of glycogen phosphorylation which for many reasons are likely to be mediated by distinct phosphorylating enzymes as it is realized in starch metabolism of plants. Better understanding of the enzymology underlying glycogen phosphorylation implies new possibilities of Lafora disease treatment. / Pflanzen und Tiere speichern Glukose in hochmolekularen Kohlenhydraten, um diese bei Bedarf unter anderem zur Gewinnung von Energie zu nutzen. Amylopectin, der größte Bestandteil des pflanzlichen Speicherkohlenhydrats Stärke, und das tierische Äquivalent Glykogen sind chemisch betrachtet ähnlich, denn sie bestehen aus verzweigten Ketten, deren Bausteine (Glukosylreste) auf identische Weise miteinander verbunden sind. Zudem kommen in beiden Kohlenhydraten kleine aber ähnliche Mengen von Phosphatgruppen vor, die offenbar eine tragende Rolle in Pflanzen und Tieren spielen. Ist in Pflanzen der Einbau oder die Entfernung von Phosphatgruppen in bzw. aus Stärke gestört, so ist oft der gesamte Stärkestoffwechsel beeinträchtigt. Dies zeigt sich unter anderem in der übermäßigen Akkumulation von Stärke und in Wachstumsverzögerungen der gesamten Pflanze. Beim Menschen und anderen Säugern beruht eine schwere Form der Epilepsie (Lafora disease) auf einer Störung des Glykogenstoffwechsels. Sie wird durch das erblich bedingte Fehlen eines Enzyms ausgelöst, das Phosphatgruppen aus dem Glykogen entfernt. Während die Enzyme, die für die Entfernung des Phosphats aus Stärke und Glykogen verantwortlich sind, hohe Ähnlichkeit aufweisen, ist momentan die Ansicht weit verbreitet, dass der Einbau von Phosphat in beide Speicherkohlenhydrate auf höchst unterschiedliche Weise erfolgt. In Pflanzen sind zwei Enzyme bekannt, die Phosphatgruppen an unterschiedlichen Stellen in Glukosylreste einbauen (Kohlenstoffatome 6 und 3). In Tieren soll eine seltene, unvermeidbare und zufällig auftretende Nebenreaktion eines Enzyms, das eigentlich die Ketten des Glykogens verlängert (Glykogen-Synthase), den Einbau von Phosphat bewirken, der somit als unwillkürlich gilt und weithin als „biochemischer Fehler“ (mit fatalen Konsequenzen bei ausbleibender Korrektur) betrachtet wird. In den Glukosylresten des Glykogens sollen ausschließlich die C-Atome 2 und 3 phosphoryliert sein. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen mittels zweier unabhängiger Methoden, dass Glykogen auch am Glukosyl-Kohlenstoff 6 phosphoryliert ist, der Phosphatposition, die in der Stärke am häufigsten vorkommt. Die Tatsache, dass in dieser Arbeit Phosphat neben Stärke auch erstmals an Glukosylresten von anderen pflanzlichen Kohlenhydraten (wasserlösliche Heteroglykane) nachgewiesen werden konnte, lässt vermuten, dass Phosphorylierung ein generelles Phänomen bei Polysacchariden ist. Des Weiteren wiesen die Ergebnisse darauf hin, dass Phosphat im Glykogen, wie auch in der Stärke, einem bestimmten Zweck dient, der im Zusammenhang mit der Regulation von Kettenverzweigung steht, und dass kein zufälliges biochemisches Ereignis für den Einbau verantwortlich sein kann. Aufgrund der grundlegenden Ähnlichkeiten im Stärke- und Glykogenstoffwechsel, liegt es nahe, dass die Phosphorylierung von Glykogen, ähnlich der von Stärke, ebenfalls durch spezifische Enzyme bewirkt wird. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die der Glykogen-Phosphorylierung zugrunde liegen, kann neue Möglichkeiten der Behandlung von Lafora disease aufzeigen.

Cancer is one of the leading cause of death in modern world, so there is an emerging demand for better diagnostic tools and more specific less toxique therapeutics. Nanoparticles offers characteristics that could fullfill such perspectives. They can easily target tumor by ehanced permeation and retention effect (EPR). Nanoparticles can combine more than one imaging properties, so we can say that they are multimodal, some of them could combine diagnostic and therapeutic molecules in one nanoparticle, which is now highly popular topic of nanoparticles for theranostics . The aim of this thesis was to characterize new multimodal glycogen-based nanoparticle. Glycogen is an ideal structure for nanoparticle design. Glycogen is part of natural dendrimers group which are easily to modify. Glycogen's size is suitable for EPR effect. We have evaluated biological characteristics of five different types of modified glycogen. The in vitro experiments were carried on HepG2 cells. We have set time curve of cellular uptake of this glycogen probes, evaluated cytoplasmatic localization and for the first time we have carried MTT assay. Biodistribution studies on CD1-Nude mice were performed by using non-invasive method for measuring in vivo fluorescence. In conlusion we've provided some of the biological characteristics of new...

1 9 ABSTRACT Jurkaninová, M.: Vinca minor L. alkaloids and their biological activity I. Diploma thesis, Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmaceutical Botany, Hradec Králové, 2019 The aim of this thesis was the isolation of alkaloids from selected fraction 3 (joined fractions (15 - 36), which was a sub-fraction of the fraction VM 323 - 327. It was obtained from the previous processing of an alkaloidal extract from the Vinca minor L at the Department of Pharmaceutical Botany as a part of elaboration of diploma thesis of Aneta Vítavcová.[78] The fraction VM 323-327 was separated by column chromatography on silica gel and a totally, of 7 subfractions were obtained. Subsequent repeated processing of the selected sub-fraction 3 (15 - 36) by preparative TLC on silica gel resulted in the isolation of (-)-vinoxine and its racemate (±)-vinoxine. Identification of their structure was determined based on MS, NMR and optical rotation. The inhibitory activity against acetylcholinesterase, butyrylcholiesterase and prolyl oligopeptidase were determined for the isolated substances. Inhibitory activity against selected enzymes was measured by spectrophotometric methods. Isolated alkaloids were required to be inactive against AChE and POP (IC50 >1000 μM), against to BChE showed a...

Vitellogenesis in two caryophyllidean cestodes Caryophyllaeus laticeps and Khawia sinensis, parasitizing cyprinid fishes, were examined using light(LM)and transmission electron microscopy(TEM)and cytochemical staining for glycogen. Mature vitelline folicles consist of vitelline cells at various stages of development and an interstitial tissue. Maturing and mature vitellocytes contain vitelline material in the form of single small shell globules, which fuse and give rise to the large shell globule clusters.Glycogen was present in the cytoplasm and in the nucleus of the mature vitellocytes. Small lipid droplets were found in the cytoplasm of C. laticeps. "Lamellar granules" were observed in the cytoplasm of the mature vitellocytes in K. sinensis.

Pavuková, S.:Vinca minor L. alkaloids and their biological activity II. Diploma thesis, Charles University, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové, Department of Pharmaceutical Botany, Hradec Králové 2020. Vinca minor L. is a species of species of flowering plant, native mainly to central and southern Europe, which containst more than 50 indole alkaloids. During screening of potential plant inhibitors against human acetylcholinesterase (hAChE) and butyrylcholinesterase (HBChE) at our department, an alkaloidal extract from dried aerial parts of Vinca minor demonstrated strong and selective hBChE inhibitory activity with an IC50 value of 13.60 ± 0.83 μg/mL, however, against hAChE was inactive (IC50 value >100 μg/mL). The fraction VM 323 - 327 (4,72 g) was separated by column chromatography on silica gel again with stepwise elution by using chloroform and ethanol and overall 7 joined fractions were obtained.Subsequently, repeated preparative TLC on silica gel led to isolation of three compounds; the newly isolated substance SP-1, (-)-picrinine (SP-2) and deacetylakuammiline (SP-3). Their structures were elucidated with mass spectrometry (ESI), NMR and optical rotation. Isolated alkaloids were tested on ability to inhibit AChE, BuChE, POP a GSK-3β, which are enzymes playing an important role in...

Dynamik histomorphologischer Veränderungen in der Leber von Milchkühen im peripartalen Zeitraum Einleitung Das Lipomobilisationssydrom verursacht bei Milchkühen vielfältige Produktionskrankheiten und hohe ökonomische Verluste. Aus der Humanmedizin ist bekannt, dass chronische Leberverfettungen zu Steatohepatitiden und im Weiteren zu Leberzirrhosen führen können. Ziel der Untersuchung Ziel der Untersuchung war es, Schädigungen des Lebergewebes unter Betrachtung der Dynamik verschiedener Einzelmerkmale (Fett- und Glykogeneinlagerung, Hepatitis, Fibrose) histopathologisch vergleichend darzustellen und dabei auf Parallelen zur nichtalkoholischen Steatohepatitis (NASH) des Menschen zu untersuchen. Weiterhin sollen Einflüsse des Temperatur-Feuchtigkeits-Indexes (THI) auf die Dynamik histomorphologischer Leberveränderungen untersucht werden. Material und Methoden In die Studie wurden 80 Deutsch Holstein Kühe einbezogen. Zwei Gruppen (je n = 20) erhielten (5 oder 10 ml / 100 kg Körpergewicht) Butaphosphan und Cyanocobalamin (BCC) und eine Gruppe (n = 40) ein Placebo. Leberbioptate wurden 14 Tage (d) ante partum (a.p.) sowie 7, 28, 42 d post partum (p.p.) entnommen. Sie wurden mittels vier verschiedener Verfahren (Hämalaun-Eosin, Sudan III, Periodsäure-Schiff-Reaktion und Pikrosiriusrot) aufgearbeitet und auf Fett- und Glykogeneinlagerungen sowie degenerative, entzündliche, fibrotische und proliferative Lebergewebsveränderungen semiquantitativ untersucht. In der statistischen Auswertung wurden Effekte aus den Leberbiopsiezeitpunkten, der Laktationsanzahl, der metaphylaktischen BCC Behandlung, des THIs und der Metabotypen (Massenspektrometrie von Leberproben) ausgewertet. Mittels einer Metabolomanalyse wurden drei verschiedene Metabotypen identifiziert. Ergebnisse Bereits in den ersten Wochen vor der Abkalbung wiesen die Kühe 37 % ggr. bis mgr. Fetteinlagerungen in der Leber auf. Bis zur ersten Woche p.p. konnte ein deutlicher Anstieg des Leberfettgehaltes beobachtet werden (66 % mgr. bis hgr.), der bis einschließlich der sechsten Woche p.p. wieder abfiel (ca. 25 % mgr. bis hgr.). Der Grad der Leberverfettung korrelierte positiv mit dem Anteil an Leberzelldegenerationen und negativ mit den Glykogeneinlagerungen. Trotz hgr. Leberverfettungen kam es zu keinem Zeitpunkt zu einer vollständigen Glykogendepletion in den Leberzellen. Bei 39 % der Tiere wurde während der gesamten Transitperiode eine mgr. bis hgr. lymphozytäre Hepatitis nachgewiesen. Kühe ab der fünften Laktation wiesen signifikant häufiger perisinusoidale Fibrosen auf. In keinem Fall wurden hgr. Fibrosen diagnostiziert. Kühe einer der drei Metabotypengruppen wiesen eine höhere Chance für vermehrte Fettinfiltrationen, geringere Glykogeneinlagerungen und vermehrte degenerative, entzündlich-fibrotische sowie proliferative Leberparenchymveränderungen auf. Die Auswertung der Fütterungsdaten lässt einen Zusammenhang zwischen der Fütterung von Grassilage mit einer verminderten Qualität (hoher Rohascheanteil, erhebliche Schwankungen in Trockensubstanz- und Nährstoffgehalten), dem Lebermetabolom und histomorphologischen Veränderungen der Kühe dieser Metabotypengruppe vermuten. Für die Behandlung mit BCC konnten keine signifikanten Effekte festgestellt werden. Der THI hatte einen positiven Einfluss auf den Grad der Fetteinlagerung und die Zelldegenerationen sowie einen negativen Einfluss auf den Grad der Glykogeneinlagerung. Schlussfolgerungen Während des peripartalen Zeitraums kam es in der Leber von Milchkühen zur Fettakkumulationen und Glykogendepletionen sowie zu Hepatitiden und Leberzelldegenerationen. Letztere sind Hinweise einer Steatohepatitis, ähnlich einer NASH des Menschen. Vor allem bei älteren Kühen waren perisinusoidale Fibrosen nachweisbar, die eine Vorstufe von Leberfibrosen sein können und mit höheren Milchleistungen sowie dem damit verbundenen erhöhten Blutfluss in der Leber zusammenhängen könnten. Die Ergebnisse weisen Zusammenhänge zwischen einem ausgeprägteren Körperkonditionsverlust, vermehrten Fettinfiltrationen, geringeren Glykogeneinlagerungen sowie wechselseitige Beziehungen zwischen degenerativen, entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Leberveränderungen auf. Als ein ursächlicher Faktor wird eine verminderte Grassilagequalität vermutet. Durch den THI werden Fett- und Glykogeneinlagerungen sowie Leberzelldegenerationen beeinflusst.:1. Einleitung 2. Literaturübersicht 2.1 Die Funktionen der Leber bei Rindern 2.1.1 Allgemein 2.1.2 „First pass effect“ 2.1.3 Entgiftung 2.1.4 Leber als Stoffwechselorgan 2.1.4.1 Allgemein 2.1.4.2 Aminosäuren- und Proteinstoffwechsel 2.1.4.2.1 Bedeutung 2.1.4.2.2 Proteinsynthese 2.1.4.2.3 Aminosäuresynthese und -abbau 2.1.4.2.4 Harnstoffsynthese 2.1.4.3 Fettstoffwechsel 2.1.4.3.1 Bedeutung 2.1.4.3.2 Cholesterolbiosynthese 2.1.4.3.3 Fettsäuresynthese 2.1.4.3.4 Fettsäureoxidation 2.1.4.3.5 Ketogenese 2.1.4.4 Kohlenhydratstoffwechsel 2.1.4.4.1 Bedeutung 2.1.4.4.2 Gluconeogenese 2.1.4.4.3 Glykogensynthese 2.1.4.4.4 Glykogenolyse 2.1.4.4.5 Glykolyse 2.1.5 Leber als Speicherorgan 2.1.5.1 Allgemein 2.1.5.2 Glykogen 2.1.5.2.1 Allgemein 2.1.5.2.2 Bedeutung 2.1.5.2.3 Einflussfaktoren 2.1.5.3 Fett 2.1.5.3.1 Allgemein 2.1.5.3.2 Bedeutung 2.1.5.3.3 Einflussfaktoren 2.2 Das Lipomobilisationssyndrom der Milchkuh und die nichtalkoholische Leberverfettung des Menschen 2.2.1 Lipomobilisationssyndrom der Milchkuh 2.2.1.1 Allgemein 2.2.1.2 Pathogenese 2.2.1.3 Bedeutung und Epidemiologie 2.2.2 Nichtalkoholische Leberverfettung des Menschen 2.2.2.1 Allgemein 2.2.2.2 Pathogenese 2.2.2.3 Bedeutung und Epidemiologie 2.2.3 Hinweise einer nichtalkoholischen Leberverfettung bei Milchkühen 2.3 Die Lichtmikroskopie zur histologischen Beurteilung von Lebergewebsveränderungen 2.3.1 Besonderheiten 2.3.2 Diagnostische Beurteilung von Lebergewebe 2.3.3 Bisherige histologische Untersuchungen der Leber von Rindern und Forschungsbedarf 2.4 Zusammenfassende Schlussfolgerungen aus dem Literaturstudium und Arbeitshypothesen 3. Material und Methoden 3.1 Studienprotokoll 3.2 Klimadaten 3.3 Entnahme der Leberbioptate 3.4 Aufbereitung der Leberbioptate für die histologische Untersuchung 3.5 Histopathologische Befundung 3.5.1 Durchführung der histopathologischen Untersuchung 3.5.2 Beurteilung der Fetteinlagerung 3.5.3 Beurteilung der Glykogeneinlagerung 3.5.4 Beurteilung der degenerativen, entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Veränderungen 3.6 Ergänzende Statistik (Temperatur-Feuchtigkeits-Index) 4. Publikation 5. Weitere Ergebnisse 5.1 Vorkommen von Glykogeneinlagerungen bei gleichzeitiger Leberverfettung 5.2 Dynamik der Fett- und Glykogeneinlagerung im Leberläppchen 5.3 Dynamik der Hepatitis im Untersuchungszeitraum 5.4 Dynamik der Fibrose im Untersuchungszeitraum 5.5 Fallbeschreibungen von Einzeltieren mit entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Besonderheiten 5.6 Temperatur-Feuchtigkeits-Index Einflüsse 6. Diskussion 6.1 Der Temperatur-Feuchtigkeits-Index und sein Einfluss auf die Histomorphologie 6.2 Periportale Fettakkumulation und Glykogendepletion 6.3 Periportales Auftreten von Hepatitis und Fibrose 6.4 Einzelfälle mit entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Veränderungen im Lebergewebe und deren mögliche Ursachen 6.5 Vergleich zwischen Lipomobilisationssyndrom der Milchkuh und der nichtalkoholischen Steatohepatitis des Menschen 6.5.1 Vorkommen von Leberverfettung 6.5.2 Vorkommen von Hepatitis 6.5.3 Vorkommen von Leberzelldegeneration 6.5.4 Vorkommen von Leberfibrose 6.5.5 Unterscheidung der Ursachen und Folgen einer Leberverfettung bei Mensch und Rind 6.6 Klinische Relevanz der histopathologischen Leberveränderungen 7. Zusammenfassung 8. Summary 9. Literaturverzeichnis 10. Danksagung 11. Anhang 11.1 Übersicht histopathologischer Untersuchungen der Leber von Rindern 11.2 Färbeanleitungen 11.2.1 Hämalaun-Eosin-Färbung 11.2.1.1 Verfahrensschritte 11.2.1.2 Benötigte Reagenzien 11.2.1.3 Ergebnis 11.2.2 Sudan-III-Hämalaun-Färbung 11.2.2.1 Verfahrensschritte 11.2.2.2 Benötigte Reagenzien 11.2.2.3 Ergebnis 11.2.3 Periodsäure-Schiff-Reaktion und Amylase Reaktion 11.2.3.1 Verfahrensschritte 11.2.3.2 Benötigte Reagenzien 11.2.3.3 Ergebnis 11.2.3.4 Amylase-Kontrollreaktion 11.2.3.4.1 Methode 11.2.3.4.2 Ergebnis 11.2.4 Pikrosiriusrot-Färbung 11.2.4.1 Verfahrensschritte 11.2.4.2 Benötigte Reagenzien 11.2.4.3 Ergebnis 11.3 Untersuchungsprotokolle / Dynamic histomorphological changes of the liver parenchyma during the transition period in dairy cows Introduction Lipomobilisation sydrome is associated with multiple production diseases in dairy cows and causes substantial economic losses. In people, chronic hepatic lipidosis can lead to steatohepatitis and subsequently liver cirrhosis. Objectives The main goal of this study was to investigate the histopathological changes in the liver parenchyma in terms of hepatitis, fibrosis and fat and glycogen deposits in dairy cows. Additionally, the histomorphological lesions in dairy cows with lipomobilisation syndrome were compared with those seen in people with non-alcoholic steatohepatitis (NASH). The effects of the temperature-humidity index (THI) on the dynamics of histomorphological hepatic changes were also evaluated. Material and Methods A total of 80 German Holstein cows were divided into three groups: the first group consisted of 20 cows that received 5 ml / 100 kg of butaphosphan and cyanocobalamin (BCC); the second group consisted of 20 cows that received 10 ml / 100 kg of BCC; and the third group consisted of 40 that cows received a placebo. Liver biopsy was carried out 14 days antepartum (a.p.) and 7, 28 and 42 days postpartum (p.p.). The liver tissue was processed routinely and stained with haematoxylin and eosin, sudan III, periodic acid-Schiff and picrosirius red stains. The histological sections were assessed semiquantitatively for fat and glycogen content and for degenerative, inflammatory, fibrotic and proliferative changes. The effects of time of biopsy, lactation number, metaphylactic BCC treatment, THI and metabotype (mass spectrometry of liver tissue) were examined statistically. A metabolom analysis was used to identify three metabotypes. Results Mild to moderate fat infiltration was seen in the liver of 37 % of cows in the last two weeks a.p. The degree of fat infiltration increased considerably from two weeks a.p. until the end of the first week when it was moderate to severe in 66 % of the cows. It then decreased again until the end of the study period when it was moderate to severe in 25 % of the cows. Lipidosis was significantly and positively correlated with the severity of hepatocyte degeneration and negatively correlated with the degree of glycogen deposition. Complete glycogen depletion of hepatocytes was not observed in cows even in the presence of severe hepatic lipidosis. Moderate to severe lymphocytic hepatitis was seen in 39 % of cows throughout the study period, and cows with lactation numbers five or greater had perisinusoidal fibrosis significantly more often than younger cows. Severe fibrosis of the liver did not occur. Cows of one of the three metabotypes had an increased risk of fatty infiltration of the liver, lower glycogen storage and degenerative, inflammatory, fibrotic, and proliferative changes of the liver parenchyma. Based on ration analysis, feeding of poor-quality grass silage (high ash content, fluctuations in dry matter and nutrient content) appeared to be associated with the liver metabolom and histomorphological liver changes. Treatment with BCC had no significant effects on any of the variables measured. The THI had a positive effect on the degree of lipid deposition and hepatocyte degeneration and a negative effect on the degree of glycogen deposition. Conclusion During the transition period, the liver of dairy cows is characterised by fat accumulation and glycogen depletion and histological signs of hepatitis and hepatocyte degeneration. The latter suggests steatohepatitis analogous to NASH in people. Perisinusoidal fibrosis was seen particularly in older cows and may represent an early stage of fibrosis of the liver. It is conceivable that these changes are associated with increased perfusion of the liver in association with increased milk production. There were correlations between pronounced loss of body condition, fatty infiltration of the liver and lower glycogen storage and degenerative, inflammatory, fibrotic, and proliferative changes of the liver parenchyma. These findings suggest that poor-quality grass silage was causative factor. Changes in the THI may also affect fat and glycogen deposition and liver cell degeneration in the liver.:1. Einleitung 2. Literaturübersicht 2.1 Die Funktionen der Leber bei Rindern 2.1.1 Allgemein 2.1.2 „First pass effect“ 2.1.3 Entgiftung 2.1.4 Leber als Stoffwechselorgan 2.1.4.1 Allgemein 2.1.4.2 Aminosäuren- und Proteinstoffwechsel 2.1.4.2.1 Bedeutung 2.1.4.2.2 Proteinsynthese 2.1.4.2.3 Aminosäuresynthese und -abbau 2.1.4.2.4 Harnstoffsynthese 2.1.4.3 Fettstoffwechsel 2.1.4.3.1 Bedeutung 2.1.4.3.2 Cholesterolbiosynthese 2.1.4.3.3 Fettsäuresynthese 2.1.4.3.4 Fettsäureoxidation 2.1.4.3.5 Ketogenese 2.1.4.4 Kohlenhydratstoffwechsel 2.1.4.4.1 Bedeutung 2.1.4.4.2 Gluconeogenese 2.1.4.4.3 Glykogensynthese 2.1.4.4.4 Glykogenolyse 2.1.4.4.5 Glykolyse 2.1.5 Leber als Speicherorgan 2.1.5.1 Allgemein 2.1.5.2 Glykogen 2.1.5.2.1 Allgemein 2.1.5.2.2 Bedeutung 2.1.5.2.3 Einflussfaktoren 2.1.5.3 Fett 2.1.5.3.1 Allgemein 2.1.5.3.2 Bedeutung 2.1.5.3.3 Einflussfaktoren 2.2 Das Lipomobilisationssyndrom der Milchkuh und die nichtalkoholische Leberverfettung des Menschen 2.2.1 Lipomobilisationssyndrom der Milchkuh 2.2.1.1 Allgemein 2.2.1.2 Pathogenese 2.2.1.3 Bedeutung und Epidemiologie 2.2.2 Nichtalkoholische Leberverfettung des Menschen 2.2.2.1 Allgemein 2.2.2.2 Pathogenese 2.2.2.3 Bedeutung und Epidemiologie 2.2.3 Hinweise einer nichtalkoholischen Leberverfettung bei Milchkühen 2.3 Die Lichtmikroskopie zur histologischen Beurteilung von Lebergewebsveränderungen 2.3.1 Besonderheiten 2.3.2 Diagnostische Beurteilung von Lebergewebe 2.3.3 Bisherige histologische Untersuchungen der Leber von Rindern und Forschungsbedarf 2.4 Zusammenfassende Schlussfolgerungen aus dem Literaturstudium und Arbeitshypothesen 3. Material und Methoden 3.1 Studienprotokoll 3.2 Klimadaten 3.3 Entnahme der Leberbioptate 3.4 Aufbereitung der Leberbioptate für die histologische Untersuchung 3.5 Histopathologische Befundung 3.5.1 Durchführung der histopathologischen Untersuchung 3.5.2 Beurteilung der Fetteinlagerung 3.5.3 Beurteilung der Glykogeneinlagerung 3.5.4 Beurteilung der degenerativen, entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Veränderungen 3.6 Ergänzende Statistik (Temperatur-Feuchtigkeits-Index) 4. Publikation 5. Weitere Ergebnisse 5.1 Vorkommen von Glykogeneinlagerungen bei gleichzeitiger Leberverfettung 5.2 Dynamik der Fett- und Glykogeneinlagerung im Leberläppchen 5.3 Dynamik der Hepatitis im Untersuchungszeitraum 5.4 Dynamik der Fibrose im Untersuchungszeitraum 5.5 Fallbeschreibungen von Einzeltieren mit entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Besonderheiten 5.6 Temperatur-Feuchtigkeits-Index Einflüsse 6. Diskussion 6.1 Der Temperatur-Feuchtigkeits-Index und sein Einfluss auf die Histomorphologie 6.2 Periportale Fettakkumulation und Glykogendepletion 6.3 Periportales Auftreten von Hepatitis und Fibrose 6.4 Einzelfälle mit entzündlichen, fibrotischen und proliferativen Veränderungen im Lebergewebe und deren mögliche Ursachen 6.5 Vergleich zwischen Lipomobilisationssyndrom der Milchkuh und der nichtalkoholischen Steatohepatitis des Menschen 6.5.1 Vorkommen von Leberverfettung 6.5.2 Vorkommen von Hepatitis 6.5.3 Vorkommen von Leberzelldegeneration 6.5.4 Vorkommen von Leberfibrose 6.5.5 Unterscheidung der Ursachen und Folgen einer Leberverfettung bei Mensch und Rind 6.6 Klinische Relevanz der histopathologischen Leberveränderungen 7. Zusammenfassung 8. Summary 9. Literaturverzeichnis 10. Danksagung 11. Anhang 11.1 Übersicht histopathologischer Untersuchungen der Leber von Rindern 11.2 Färbeanleitungen 11.2.1 Hämalaun-Eosin-Färbung 11.2.1.1 Verfahrensschritte 11.2.1.2 Benötigte Reagenzien 11.2.1.3 Ergebnis 11.2.2 Sudan-III-Hämalaun-Färbung 11.2.2.1 Verfahrensschritte 11.2.2.2 Benötigte Reagenzien 11.2.2.3 Ergebnis 11.2.3 Periodsäure-Schiff-Reaktion und Amylase Reaktion 11.2.3.1 Verfahrensschritte 11.2.3.2 Benötigte Reagenzien 11.2.3.3 Ergebnis 11.2.3.4 Amylase-Kontrollreaktion 11.2.3.4.1 Methode 11.2.3.4.2 Ergebnis 11.2.4 Pikrosiriusrot-Färbung 11.2.4.1 Verfahrensschritte 11.2.4.2 Benötigte Reagenzien 11.2.4.3 Ergebnis 11.3 Untersuchungsprotokolle

v anglickém jazyce: Thesis abstract: Background and aims: Both obesity and metabolic syndrome form severe health problems in the whole world. Nevertheless the armament of pharmacotherapy for both diseases remains unsatisfactory. We aimed our work to main organs in risk of the mentioned diseases -liver and visceral fat using hepatocytes and visceral adipocytes as model. We detected 3 main metabolic and signalization activities- glycogenolysis, Nitric oxide (NO) production and transcription of inducible NO synthase (iNOS) in hepatocytes, lipolysis, NO production and iNOS transcription rate in adipocytes. We directed our interest to combination of peroxisome proliferation activator receptor γ (PPARγ) agonist, antagonist and β3 adrenergic agonist in the culture of epididymal rat adipocytes in the first part of our work. While in the second part we investigated the influence of β and α adrenergic mimetics, adrenergic blockers in the culture of rat high glycogen content hepatocytes. Methods: NO production was detected under the active agents treatments by detection of NO oxidative products NO2 and NO3 in media. Glycogenolysis was measured as free glucose rise released by hepatocytes into the media. NOS transcription level was extrapolated after comparative polymerase chain reaction with reverse...

v anglickém jazyce: Thesis abstract: Background and aims: Both obesity and metabolic syndrome form severe health problems in the whole world. Nevertheless the armament of pharmacotherapy for both diseases remains unsatisfactory. We aimed our work to main organs in risk of the mentioned diseases -liver and visceral fat using hepatocytes and visceral adipocytes as model. We detected 3 main metabolic and signalization activities- glycogenolysis, Nitric oxide (NO) production and transcription of inducible NO synthase (iNOS) in hepatocytes, lipolysis, NO production and iNOS transcription rate in adipocytes. We directed our interest to combination of peroxisome proliferation activator receptor γ (PPARγ) agonist, antagonist and β3 adrenergic agonist in the culture of epididymal rat adipocytes in the first part of our work. While in the second part we investigated the influence of β and α adrenergic mimetics, adrenergic blockers in the culture of rat high glycogen content hepatocytes. Methods: NO production was detected under the active agents treatments by detection of NO oxidative products NO2 and NO3 in media. Glycogenolysis was measured as free glucose rise released by hepatocytes into the media. NOS transcription level was extrapolated after comparative polymerase chain reaction with reverse...