Les symbioses bactérie-légumineuse (nodulation) et champignon-plante (mycorhization) présentent un intérêt agrobiologique et écologique majeur ; elles permettent aux plantes de croître naturellement sur un sol aride et peu fertile. Il a été démontré très récemment que les signaux impliqués dans la mise en place de la symbiose endomycorhizienne à arbuscule (facteurs "Myc") sont très proches de ceux de la nodulation. Il s'agit de molécules appartenant à la famille des lipo-chitooligosaccharides. Afin de réaliser la synthèse de ces molécules, deux nouvelles méthodologies ont été développées. L'ouverture oxydante d'acétals de 4,6-O-benzylidène de plusieurs glycopyranosides (en série gluco, galacto et manno) par le diméthyldioxirane (DMDO) a été étudiée. Le contrôle de la régiosélectivité a été effectué grâce au groupement protecteur introduit sur la fonction alcool de la position 3. La formation directe de β-glycosides de la N-acétyl-D-glucosamine par catalyse au triflate de fer (III) a été étudiée. La réaction a été menée sous irradiation micro-ondes ou en flux continu (système minifluidique Vapourtec®). Une nouvelle stratégie pour la synthèse du facteur [Myc-IV (C16:0, S)] a ensuite été établie. Nous avons utilisé un réactif peu toxique et non odorant pour introduire le motif thio nécessaire à la formation de deux liaisons glycosidiques. Le disaccharide précurseur de l'unité réductrice a été obtenu grâce à la première méthodologie développée au cours de cette thèse.

Zusammenfassung Jörn Gieseler Stoffwechseluntersuchungen bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der wasserlöslichen und fettlöslichen Antioxidantien. Medizinische Tierklinik, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig. Eingereicht im Oktober 2010. 97 Seiten; 25 Abbildungen; 11 Tabellen; 351 Literaturangaben; Schlüsselwörter: Rind, Stoffwechsel, wasserlösliche Antioxidantien, lipidlösliche Antioxidantien. Die Gesundheit und Leistung von Milchkühen sind an einen stabilen Stoffwechsel gebunden. Abweichungen in der Nährstoffversorgung, im Intermediärstoffwechsel sowie seitens der Umweltbedingungen wirken sich belastend auf den Stoffwechsel und damit auf die Gesundheit des betroffenen Organismus aus. Mit gezielten Untersuchungen, z.B. Blutuntersuchungen, kann kontrolliert werden, ob der Stoffwechsel physiologisch oder durch Imbalancen belastet oder gar gestört ist. Ziel der Untersuchung war es, die Aktivität der Glutathionperoxidase sowie die Konzentrationen der wasser- und fettlöslichen Antioxidantien im Blut von klinisch gesunden Kühen zu ermitteln, in Stoffwechseluntersuchungen mit einzubeziehen sowie den Einfluss von Laktation und Jahreszeit auf die o.g. Parameter zu prüfen. Versuchsanordnung: Insgesamt wurden bei 85 SB/HF-Kühen (7990 kg fettkorrigierte Milch/Jahr) folgende zwei Gruppen analysiert: Gruppe 1: Zur Kontrolle des Laktationsverlaufes wurden 10 Kühe zum Zeitpunkt der 4. - 5. Woche ante partum (ap), 1. Woche ap, 1 - 2 Wochen post partum (pp), 4 Wochen pp und 8 - 12 Wochen pp untersucht. Gruppe 2: Im Verlaufe eines Jahres wurden im Abstand von 6 Wochen jeweils 10 gesunde Kühe, die sich alle in der 2. - 4. Woche post partum (pp) befanden, untersucht. Stall- und Außentemperaturen wurden dabei berücksichtigt. Die Tiere der beiden Gruppen wurden nach der klinischen Untersuchung weiter chemisch auf folgende Parameter getestet: Glutathionperoxidase (GPX), wasserlöslichen Antioxidantien (ACW), fettlösliche Antioxidantien (ACL), ß-Hydroxybutyrat (BHB), Cholesterol (Chol), Bilirubin (Bili), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Aspartat Amino Transferase (AST), Creatinkinase (CK), Albumin (Alb), Harnstoff (Hast), Calcium (Ca), anorganisches Phosphat (Pi) und Chlorid (Cl). Durch eine Rationsberechnung wurde die Fütterung in die Untersuchung mit einbezogen. Ergebnisse: Die Ergebnisse der peripartalen Stoffwechseluntersuchungen zeigen einen Anstieg der wasserlöslichen Antioxidantien (ACW) bis zur 4. Woche pp (p < 0,05). Ab 8 Wochen pp sinken die Konzentrationen wieder ab. Im Gegensatz dazu zeigt die Glutathionperoxidase (GPX) ihre höchste Aktivität bei den Trockenstehern. Es folgt eine starke Abnahme der Aktivität bis zur 4. Woche pp (p < 0,05) und ein Anstieg ab der 8. Woche pp (p < 0,05). Die Korrelation zwischen der Konzentration der ACW und der Aktivität der GPX verhält sich signifikant negativ. Die höchsten Konzentrationen der ACL liegen im Zeitraum des Trockenstehens, die niedrigste Konzentration 1. Woche ap - 4. Woche pp (p < 0,05). Ab 8 - 12 Wochen pp steigen die Konzentrationen der ACL wieder an. Die Stoffwechselparameter Harnstoff, Bilirubin, Cholesterol und BHB unterliegen Schwankungen über den gesamten Laktationsverlauf. Die AST-Aktivität erreicht ihren Höchststand 1-2 Wochen pp und liegt nur in dieser Zeit außerhalb der Toleranzgrenze. Die Albumin- und Pi-Konzentrationen sowie die CK-Aktivitäten bleiben im Laktationsverlauf konstant. Die Cl-Konzentration liegt in der 1. - 12. Woche pp unterhalb der physiologischen Grenze. Die Ergebnisse der Stoffwechseluntersuchungen im Jahresverlauf zeigen einen kontinuierlichen Anstieg der ACW von Februar an, mit Höchstwerten im April und August (p < 0,05). Danach erfolgt ein kontinuierlicher Abfall der Werte bis zum Dezember. Die GPX zeigt eine generelle Verminderung ihrer Aktivität von Februar bis August (p < 0,05), um dann im Oktober wieder anzusteigen. Ihre Höchstwerte liegen im Januar und Dezember. Die Aktivität der GPX und die Konzentrationen der ACW korrelieren sowohl im Jahresverlauf als auch im Laktationsverlauf signifikant negativ. Die Konzentrationen der ACL unterliegen im Jahresverlauf Schwankungen. Dennoch korrelieren sie mit den Konzentrationen der GPX signifikant positiv. Die Harnstoff- und BHB-Konzentrationen sowie die Aktivität der CK liegen im gesamten Jahresverlauf innerhalb der physiologischen Grenzen. Die CK-Aktivität erreicht, zusammen mit der Albuminkonzentration, ihre Höchstwerte im Mai. Die Albuminkonzentrationen unterliegen mit dem Bilirubin im Jahresverlauf relativen Schwankungen. Das Bilirubin hat seine niedrigste Konzentration im Dezember und Januar bzw. seine höchsten Konzentrationen im Juli und August. Die Aktivität der AST zeigt einen gleichmäßigen Anstieg in den Sommermonaten. Ihre niedrigsten Aktivitäten liegen im Dezember und Januar. Die Cholesterolkonzentration sowie die Aktivität der AP sinken im Sommer ab. Cholesterol hat seine höchsten Konzentrationen im Dezember und Januar. Schlussfolgerung: Schwankungen von Stoffwechselparametern im Jahres- und Laktationsverlauf betreffen vor allem die Antioxidantien. Deshalb können sowohl die in dieser Arbeit untersuchten Antioxidantien, als auch die anderen Stoffwechselparameter zur Beobachtung und Diagnostik von Stoffwechselbelastungen rund um die Kalbung sowie im Jahresverlauf zur Herdenkontrolle herangezogen werden. Die Referenzbereiche betragen für die ACW 12 bis 142 µmol/l und für ACL 1 bis 45 µmol/l.

Ziel der vorgestellten Arbeit war die Synthese von Nucleolipiden zur Lipophilisierung von Oligonucleotiden sowie deren Untersuchung im Hinblick auf ihre Wechselwirkung und Duplex-Bildung an horizontalen Lipidmembranen und verschiedenen Phasengrenzen zur Entwicklung eines neuartigen Bio-Chips für die RNA/DNA-Analyse. Mit der Synthese N(3)-prenylierter und 2’,3’-O-ketalisierter Pyrimidinbasen Uridin und Methyluridin wurden Nucleolipid-Bausteine dargestellt, die auch als terminale Kopfgruppen eines Oligonucleotid-Dodecamers den lipophilen Charakter dieser Oligonucleotid-Sequenz erhöhten. Für den Einsatz solcher LONs (Lipo-Oligonucleotide) in einer vereinfachten RNA/DNA-Analytik wurde eine Vielzahl von Lipo-Oligonucleotiden mit diversen Nucleolipid-Kopfgruppen synthetisiert und auf ihr Einlagerungsverhalten in künstliche Lipid-Bilayer untersucht. Fluoreszenz-spektroskopische Untersuchungen zeigten, dass alle Lipo-Oligonucleotide in der Lage sind, sich in künstliche Lipid-Bilayer einzulagern. Abhängig von der Struktur, der Länge und der Anzahl der C-Atom-Ketten dieser lipophilen Anker-Bausteine wurden die Geschwindigkeit und die Festigkeit der Verankerung im Lipid-Bilayer beeinflusst. Des Weiteren wurde die Hybridisierung von LONs mit komplementären Oligomeren an Lipidmembranen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die im Bilayer verankerten Lipo-Oligonucleotide mit komplementären Oligomeren DNA-Duplexe bilden. Die hybridisierte DNA wurde nicht nur über einen kovalent gebundenen Cy5-Fluorophor am Gegenstrang nachgewiesen, sondern auch über den DNA-Interkalator SYBR Green I (SG). Am Beispiel von zwei Lipo-Oligonucleotiden (LON 20 und 23), die sich schnell und fest in der Bilayermembran verankern, konnte eine spontane Akkumulation dieser LONs an CHCl3/H2O sowie H2O/n-Decan Grenzflächen direkt nach der Probenzugabe beobachtet werden. Diese und andere Ergebnisse stützen den Einsatz von Lipo-Oligonucleotiden als Ziel-Oligomere in einem neuartigen RNA/DNA-Nachweisverfahren an Phasengrenzen.

Les symbioses bactérie-légumineuse (nodulation) et champignon-plante (mycorhization) présentent un intérêt agrobiologique et écologique majeur ; elles permettent aux plantes de croître naturellement sur un sol aride et peu fertile. Il a été démontré très récemment que les signaux impliqués dans la mise en place de la symbiose endomycorhizienne à arbuscule (facteurs "Myc") sont très proches de ceux de la nodulation. Il s'agit de molécules appartenant à la famille des lipo-chitooligosaccharides. Afin de réaliser la synthèse de ces molécules, deux nouvelles méthodologies ont été développées. L'ouverture oxydante d'acétals de 4,6-O-benzylidène de plusieurs glycopyranosides (en série gluco, galacto et manno) par le diméthyldioxirane (DMDO) a été étudiée. Le contrôle de la régiosélectivité a été effectué grâce au groupement protecteur introduit sur la fonction alcool de la position 3. La formation directe de β-glycosides de la N-acétyl-D-glucosamine par catalyse au triflate de fer (III) a été étudiée. La réaction a été menée sous irradiation micro-ondes ou en flux continu (système minifluidique Vapourtec®). Une nouvelle stratégie pour la synthèse du facteur [Myc-IV (C16:0, S)] a ensuite été établie. Nous avons utilisé un réactif peu toxique et non odorant pour introduire le motif thio nécessaire à la formation de deux liaisons glycosidiques. Le disaccharide précurseur de l'unité réductrice a été obtenu grâce à la première méthodologie développée au cours de cette thèse. / Arbuscular mycorrhiza (AM) is a root endosymbiosis between plants and fungi. It has an agrobiological interest and a crucial ecological importance because it allows plants to grow on aride and infertile soil. Recently, the structure of the symbiotic signal "Myc factor" was identified as a mixture of lipochitooligosaccharides (LCOs). In order to propose a new synthesis of LCOs, we developed two green methodologies in glycochemistry. We performed the oxidative cleavage of 4,6-O-benzylidene acetals of various glycopyranosides (gluco, manno and galacto series) with dimethyldioxirane (DMDO) and its regioselective control with a suitable protecting group at position 3. We investigated the formation of β-glycoside of N-acetyl-D-glucosamine using catalytic iron (III) triflate. The reaction can be performed using microwave irradiation or, for scale-up synthesis, flow chemistry using Vapourtec® minifluidic system. We establish a new strategy for the total synthesis of the most abundant Myc factor [Myc-IV (C16:0, S)]. We used odorless and few toxic MbpSH reagent to introduce the activated thio residue involved in two glycosylation reactions. The disaccharide acceptor precursor of the reducing end was obtained after oxidative cleavage of the 4,6-O-benzylidene moiety by DMDO.