Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Einflussnahme von konjugierten Linolsäuren (CLA) und strukturverwandten Fettsäuren auf Pansenepithelzellen (PEZ) in Kultur. Die in-vitro Untersuchungen mit primär kultivierten PEZ vom Schaf haben gezeigt, dass eine 48-stündige Inkubation mit CLA C18:2 cis-9, trans-11 (c9t11) und CLA C18:2 trans-10, cis-12 (t10c12) sowie Linolsäure, Ölsäure und trans-Vaccensäure (TVA) zu Veränderungen im Fettsäuremuster der Zellen sowie in der Expression der mRNA verschiedener Proteine führte. Aus den Veränderungen im Fettsäuremuster wurde die Aufnahme sowie die Metabolisierung der supplementierten Fettsäuren abgeleitet. Als wesentlicher Metabolit der TVA wurde die c9t11 identifiziert. Mit dem Nachweis der Stearoyl-CoA-Desaturase (SCD) -mRNA in den PEZ sowie im nativen Gewebe konnte so die endogene CLA-Synthese in den PEZ bestätigt werden. Analysiert wurden außerdem mittels quantitativer rt-PCR die Expression der SCD-mRNA und die mRNA von zwei Transportproteinen, den Monocarboxylat-Transportern (MCT) 1 und 4. Von beiden ist bekannt, dass sie in den Transport kurzkettiger Fettsäuren (SCFA) involviert sind. Die Inkubation mit den einzelnen Fettsäuren führte einheitlich zur Abnahme der SCD-mRNA Expression sowie zu einem verminderten Gehalt der Hauptprodukte der SCD, der C16:1 cis-9 und der C18:1 cis-9. Bezüglich der MCT1 und 4 mRNA-Expression wurde in der Regel eine Heraufregulierung nach Zugabe der Fettsäuren beobachtet. Des Weiteren wurden regulative Einflüsse von PPARα auf die MCTs und die SCD und von PPARγ auf den MCT1 und die SCD nach c9t11-Inkubation mit entsprechenden Antagonisten-Versuchen festgestellt. Die Studien beleuchten somit grundlegende Mechanismen des Stoffwechsels von langkettigen ungesättigten Fettsäuren in PEZ und deren Einflussnahme auf Transkriptionsfaktoren und auf spezifische, für den Wiederkäuer bedeutende Transportproteine für SCFA. Die funktionelle Relevanz dieser Ergebnisse für den Pansen und den Wiederkäuer aber auch für andere Gewebe und Species muss in weiteren Studien geklärt werden.:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 3 1 Einleitung 5 Allgemein 5 1.1 CLA-Nomenklatur 6 1.2 Bildung von CLAs und deren Vorkommen 7 1.3 CLA-Supplementierung beim Rind 9 1.4 Zu CLAs strukturverwandte Fettsäuren im Pansen 10 1.5 Potenzielle Wirkungen von CLAs und strukturverwandten Fettsäuren auf das Pansenepithel 11 1.5.1 Aufbau und Bedeutung des Pansenepithels 11 1.5.2 Resorption von langkettigen Fettsäuren über das Pansenepithel 11 1.5.3 Veränderungen der Fettsäurezusammensetzung nach Supplementierung 11 1.5.3.1 Metabolisierung 12 1.5.3.2 SCD und die endogene Synthese von CLA c9t11 13 1.5.4 CLA-Targets im Pansenepithel 15 1.5.4.1 SCD 15 1.5.4.2 Monocarboxylattransporter 16 1.5.4.3 PPAR als Transkriptionsfaktor für die SCD und die MCTs 19 2 Zielstellung 21 3 Originalarbeit 22 4 Ergänzung zur Originalarbeit 43 4.1 Nachweis von SCD-mRNA im nativen Pansenepithel des Schafes 43 Zusammenfassung der Arbeit 44 Literaturverzeichnis 49 Anhang (Supplemental Material) 59 Erklärung zum Eigenanteil der Dissertationsschrift 67 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 69 Publikationen und Vorträge im Rahmen der Dissertation 70

We hypothesized that, due to the high pH of this compartment, the reticulum epithelium displays particular features in the transport of short-chain fatty acids (SCFA). Ovine reticulum epithelium was incubated in Ussing chambers using a bicarbonate-free buffer solution containing butyrate (20 mmol L−1). p-hydroxymercuribenzoic acid (pHMB), 5-(N-Ethyl-N-isopropyl)amiloride (EIPA), or ouabain were added to the buffer solution as inhibitors of monocarboxylate transporters, sodium-proton-exchangers, or the Na+/K+-ATPase, respectively. The short-circuit current (Isc) and transepithelial conductance (Gt) were monitored continuously while the flux rates of 14C-labelled butyrate were measured in the mucosal-to-serosal (Jmsbut) or serosal-to-mucosal direction (Jsmbut). Under control conditions, the mean values of Isc and Gt amounted to 2.54 ± 0.46 µEq cm−2 h−1 and 6.02 ± 3.3 mS cm−2, respectively. Jmsbut was 2.1 ± 1.01 µmol cm−2 h−1 on average and about twice as high as Jsmbut. Incubation with ouabain reduced Jmsbut, while Jsmbut was not affected. The serosal addition of EIPA did not affect Jmsbut but reduced Jsmbut by about 10%. The addition of pHMB to the mucosal or serosal solution reduced Jmsbut but had no effect on Jsmbut. Mucosally applied pHMB provoked a transient increase in the Isc. The serosal pHMB sharply reduced Isc. Our results demonstrate that butyrate can be effectively transported across the reticulum epithelium. The mechanisms involved in this absorption differ from those known from the rumen epithelium.

Overexpression of monocarboxylate transporters (MCTs) has been shown for a variety of human cancers (e.g., colon, brain, breast, and kidney) and inhibition resulted in intracellular lactate accumulation, acidosis, and cell death. Thus, MCTs are promising targets to investigate tumor cancer metabolism with positron emission tomography (PET). Here, the organ doses (ODs) and the effective dose (ED) of the first 18F-labeled MCT1/MCT4 inhibitor were estimated in juvenile pigs. Whole-body dosimetry was performed in three piglets (age: ~6 weeks, weight: ~13–15 kg). The animals were anesthetized and subjected to sequential hybrid Positron Emission Tomography and Computed Tomography (PET/CT) up to 5 h after an intravenous (iv) injection of 156 ± 54 MBq [18F]FACH. All relevant organs were defined by volumes of interest. Exponential curves were fitted to the time–activity data. Time and mass scales were adapted to the human order of magnitude and the ODs calculated using the ICRP 89 adult male phantom with OLINDA 2.1. The ED was calculated using tissue weighting factors as published in Publication 103 of the International Commission of Radiation Protection (ICRP103). The highest organ dose was received by the urinary bladder (62.6 ± 28.9 µSv/MBq), followed by the gall bladder (50.4 ± 37.5 µSv/MBq) and the pancreas (30.5 ± 27.3 µSv/MBq). The highest contribution to the ED was by the urinary bladder (2.5 ± 1.1 µSv/MBq), followed by the red marrow (1.7 ± 0.3 µSv/MBq) and the stomach (1.3 ± 0.4 µSv/MBq). According to this preclinical analysis, the ED to humans is 12.4 µSv/MBq when applying the ICRP103 tissue weighting factors. Taking into account that preclinical dosimetry underestimates the dose to humans by up to 40%, the conversion factor applied for estimation of the ED to humans would rise to 20.6 µSv/MBq. In this case, the ED to humans upon an iv application of ~300 MBq [18F]FACH would be about 6.2 mSv. This risk assessment encourages the translation of [18F]FACH into clinical study phases and the further investigation of its potential as a clinical tool for cancer imaging with PET.