Frankfurt (Main), Univ., Diss., 2002.

Tierärztl. Hochsch., Diss., 2004--Hannover.

Zusammenfassung Kerstin Gmeiner Ultrasonographische Charakterisierung der gesunden und kranken Harnblase bei der Sau Ambulatorische und Geburtshilfliche Tierklinik der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig 86 Seiten, 27 Abbildungen, 16 Tabellen, 167 Literaturangaben, 1 Anhang mit 2 Tabellen Infektionen der Harnblase bei Sauen sind häufig. Die Harnblase wird als Reservoir für Bakterien angesehen, welche Nieren- und Genitalerkrankungen gleichermaßen verursachen kann. Deren Diagnostik gestaltet sich jedoch schwierig, da klinische Symptome häufig fehlen oder zu spät bemerkt werden. In der Kleintiermedizin ist die sonographische Untersuchung der Harnblase ein routinemäßig eingesetztes diagnostisches Mittel zur Erkennung von Harnblasenerkrankungen. Beim Schwein wird die Sonographie bei gynäkologischen Fragestellungen routinemäßig eingesetzt. Obwohl die Harnblase dabei regelmäßig und in der Regel problemlos darstellbar ist, wurde die Sonographie bisher nicht oder nur ansatzweise zur Diagnostik von Harnblasenerkrankungen bei dieser Tierart eingesetzt. Grund dafür mag unter anderem sein, dass sonographische Referenzparameter für die gesunde Harnblase fehlen. Ziel dieser Arbeit war es einerseits gesunde Harnblasen bei Sauen sonographisch anhand ausgewählter Parameter zu charakterisieren (Versuch 1). Andererseits sollte eruiert werden, ob sich diese Parameter eignen, kranke von gesunden Harnblasen zu unterscheiden (Versuch 2). Die sonographische Darstellung der Harnblase erfolgte in beiden Versuchen transrektal unter manueller Kontrolle mit Hilfe des Ultraschallgerätes HS 2000 und eines 5 MHz Linearschallkopfes. Im Versuch 1 wurden die Harnblasen von 10 harngesunden Sauen (≤ 103 KbE/ml Harn, makroskopische und physikalisch-chemische Harnuntersuchung ohne besonderen Befund) mittels eines Ballonkatheters entleert, anschließend sukzessive mit definierten Mengen an isotoner NaCl-Lösung (200, 400, 600 bzw. 800 ml) gefüllt und jeweils sonographisch untersucht. Dabei wurden nachfolgende Parameter beurteilt: ventrodorsaler Durchmesser, Dicke der dorsalen und ventralen Blasenwand, Blasenwandregelmäßigkeit, Schleimhautrelief, Echogenität und Echotextur der Blasenwand. Es konnte dabei gezeigt werden, dass die Dicke der dorsalen bzw. ventralen Blasenwand mit zunehmender Blasenfüllung signifikant abnimmt (r = 0,83 bzw. r = 0,86; p < 0,01). Bei leerer Harnblase betrug die ventrale Wanddicke im Mittel 6,7 mm, während sie bei 800 ml Füllung eine Dicke von 2,7 mm aufwies. Der ventrodorsale Durchmesser nahm mit zunehmender Füllung signifikant zu (r = 0,91; p < 0,01). Ventrodorsaler Durchmesser und ventrale Blasenwanddicke korrelierten miteinander (r = 0,76). Aus beiden Werten wurde eine Regressionsfunktion (y = 0,0008x2 – 0,1576x + 10,828; r = 0,76) erarbeitet, die es erlaubt, die physiologische Blasenwanddicke auch bei unbekanntem Füllungszustand der Harnblase mit Hilfe des ventrodorsalen Durchmessers zu berechnen. Blasenwandregelmäßigkeit, Schleimhautrelief, Echogenität und Echotextur wiesen eine Abhängigkeit vom Blasenvolumen auf. Es kann geschlussfolgert werden, dass vor allem die Blasenwanddicken nur dann zu beurteilen sind, wenn der Füllungszustand der Harnblase bekannt ist. Sind die Volumina unbekannt bzw. nicht definiert, ist der ventrodorsale Duchmesser, der sonographisch immer zu erfassen ist, ein ausreichend genaues Äquivalent. Im Versuch 2 wurden 50 Sauen untersucht und dabei 31 Tiere als „harnblasengesund“, 15 als „harnblasenkrank“ und 4 als „fraglich“ hinsichtlich der Harnblasengesundheit beurteilt. Die Harnblasen wurden anhand der im Versuch 1 beschriebenen Parameter sonographisch untersucht. In keinem der beurteilten Parameter unterschieden sich kranke von gesunden Harnblasen. Selbst die ventrale Blasenwanddicke war gleich. Jedoch waren mittel- bis hochgradige Mengen an Sediment häufiger bei harnblasenkranken als bei -gesunden Sauen zu beobachten. Dabei ist es erforderlich, die Harnblase zur Beurteilung von Sediment zu ballotieren. Es ist zu schlussfolgern, dass die Harnblase beim Schwein sonographisch transrektal darstellbar und charakterisierbar ist. Alle in dieser Arbeit beurteilten Parameter veränderten sich füllungsabhängig, so dass der Füllungszustand der Harnblase bei deren Beurteilung immer zu berücksichtigen ist. Keiner der beurteilten Parameter war geeignet, kranke von gesunden Harnblasen zu unterscheiden. Einzig mittel- bis hochgradig sonographisch darstellbare Mengen an Sediment können als Indikator für eine Harnblasenerkrankung genutzt werden.

Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit war, ein Modell zu etablieren, mit dessen Hilfe Interaktionen zwischen Flavonoiden und Dickdarmbakterien schnell und zuverlaessig erfasst werden koennen, ohne hierzu aufwendige Humanstudien einzusetzen. Zu diesem Zweck wurde Schweine-Caecum eingesetzt; Mensch und Schwein weisen eine grosse Aehnlichkeit hinsichtlich der Anatomie und Physiologie des Gastrointestinaltraktes auf. In einer speziell entwickelten Anaerobenkammer erfolgte unter anoxischen Bedingungen die Inkubation von Modellverbindungen wie Quercetin (3,5,7,3',4'-Pentahydroxyflavon), ein hinsichtlich seiner Metabolisierung schon ausfuehrlich untersuchtes Flavonol, Chrysin (5,7-Dihydroxyflavon), Naringenin (5,7,4'-Trihydroxyflavanon) und Hesperetin (5,7,3'-Trihydroxy-4'-methoxyflavanon) mit dem Caecum-Inhalt. Die Identifizierung und Strukturaufklaerung der im Zeitraum von 24 h gebildeten Metabolite erfolgte mittels Hochleistungs-fluessigchromatographie-Diodenarray-Detektion (HPLC-DAD), HPLC-Elektrospray-Ionisierung-Tandemmassenspekrometrie (ESI-MS/MS) und Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS). Unter den gewaehlten experimentellen Bedingungen wandelte die Schweine-Caecum-Mikroflora Quercetin in Phloroglucin, 3,4-Dihydroxyphenylessigsaeure und 3,4-Dihydroxytoluol um. Das Flavon Chrysin wurde hingegen nicht abgebaut. Naringenin wurde zu 3-(4-Hydroxyphenyl)-propionsaeure und 3-Phenylpropionsaeure metabolisiert; aus Hesperetin entstanden via Eriodictyol Phloroglucin und 3-(3-Hydroxyphenyl)-propionsaeure. Der mittels HPLC-DAD-Analytik untersuchte zeitliche Verlauf des mikrobiellen Abbaus von Quercetin, Naringenin und Hesperetin zeigte einen langsamen Abbau von Naringenin im Gegensatz zur schnellen Metabolisierung von Quercetin und Hesperetin. Die erhaltenen Resultate stimmten mit Literaturergebnissen sehr gut ueberein und belegten somit die Anwendbarkeit von Schweine-Caecum als geeignetes ex-vivo-Modell zur Untersuchung des intestinalen Metabolismus von Flavonoiden. Mit dem entwickelten Modell wurde in weiteren Studien die Biotransformation ausgewaehlter Flavonoide im Dickdarm simuliert. Neben Ringspaltungen, Hydrolyse, Demethylierungs- und Dehydroxylierungsreaktionen entstanden bevorzugt aromatische Carbonsaeuren. So wurde beispielhaft das erstmals auf seine intestinale Metabolisierung untersuchte Hispidulin (5,7,4'-Trihydroxy-6-methoxyflavon) – ein hoch wirksamer Benzodiazepinrezeptor-Ligand – durch die Schweine-Caecum-Mikroflora rasch zu Scutellarein O-demethyliert, welches dann langsam zu 3-(4-Hydroxyphenyl)-propionsaeure weiter abgebaut wurde. Anhand der beobachteten Abbaukinetik ergab sich der Hinweis, dass Flavonoide in Abhaengigkeit von ihrem jeweiligen Substitutionsmuster unterschiedlich schnell von den Darmbakterien umgesetzt werden. Da auch Ausmass und Geschwindigkeit des Abbaus von Flavonoiden deren Bioverfuegbarkeit beeinflussen, war es ein weiteres Ziel dieser Arbeit zu ueberpruefen, inwieweit ein Zusammenhang zwischen Hydroxylierungsgrad des B-Ringes von Flavonoiden und deren mikrobiellen Abbaurate besteht. Hierzu wurden Flavonole, d.h. Galangin (3,5,7-Trihydroxyflavon), Kaempferol (3,5,7,4'-Tetrahydroxyflavon) und erneut Quercetin sowie Flavone, d.h. Chrysin, Apigenin (5,7,4'-Trihydroxyflavon) und Luteolin (5,7,3',4'-Tetrahydroxyflavon), die sich jeweils lediglich im Hydroxylierungsgrad des B-Ringes unterscheiden, ausgewaehlt und als Substrate (in jeweils gleicher Konzentration) fuer die Umsetzung durch Schweine-Caecum-Mikroflora gleicher Donoren eingesetzt. Der mikrobielle Abbau wurde ueber einen Zeitraum von 24 Stunden mittels HPLC-DAD-Analysen verfolgt. Ein Vergleich der mikrobiellen Umsetzungsraten der geprueften Flavonole und Flavone liess den Schluss zu, dass unabhaengig von der Flavonoid-Unterklasse eine Hydroxylierung in Position C-4' des B-Ringes den Abbau von Flavonoiden foerdert (bei den Flavonen sogar erst ermoeglicht) und dass eine zusaetzliche Hydroxylierung des B-Ringes keinerlei Einfluss auf den Abbau hat. Die Ergebnisse dieser Studie lassen weiterhin vermuten, dass die Hydroxylierung in Position C-3 des C-Ringes eine foerdernde Rolle im Abbau von Flavonoiden durch caecale Mikroflora spielt. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgten ferner Untersuchungen zur Interaktion von Flavonoiden mit alpha-Glucosidase aus Schweine-Caecum. Als potentielle Hemmstoffe kamen die Flavone Scutellarein, Baicalein und Luteolin zur Verwendung; als Substrate wurden p-Nitrophenyl-alpha-D-glucopyranosid und Saccharose eingesetzt. Fuer keines der eingesetzten Flavonoide war ein Einfluss auf die Aktivitaet der alpha-Glucosidase festzustellen. Diese Ergebnisse weisen auf strukturelle Unterschiede zwischen bakteriellen alpha-Glucosidasen und solchen aus dem Duenndarm der Saeugetiere hin, bei denen fuer u. a. Scutellarein und Baicalein hohe alpha-Glucosidase-Inhibitor-Aktivitaet beschrieben worden ist. / The first objective of the present work was to establish a model that allows us to study the interactions between flavonoids and the large intestine bacteria rapidly and reliably without using complex human study. For this purpose the pig caecum was used; human and pig exihibit a large similarity regarding anatomy and physiology of the gastrointestinal tract. In a special developed anaerobic chamber model compounds such as quercetin (3,5,7,3',4'-pentahydroxyflavone), a flavonol whose metabolism has already been studied thoroughly, chrysin (5,7-dihydroxyflavone), naringenin (5,7,4'-trihydroxyflavanone) and hesperetin (5,7,3'-trihydroxy-4'-methoxyflavanone) were incubated under anoxic conditions with the caecum contents. Identification and structural elucidation of the metabolites formed within 24 h of incubation were performed by high-performance liquid chromatography- diode array detection (HPLC-DAD), HPLC-electrospray ionizationtandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) and high-resolution gas chromatography-mass spectrometry (HRGC-MS). The pig caecal microflora converted quercetin, under the experimental conditions used, to phloroglucinol, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid und 3,4-dihydroxytoluene. However, the flavon chrysin was not degraded. Naringenin was metabolized to 3-(4-hydroxyphenyl)-propionic acid and 3-phenylpropionic acid. Hesperetin was transformed via eriodictyol to phloroglucinol and 3-(3-hydroxyphenyl)-propionic acid. The time course of microbial conversion of quercetin, naringenin and hesperetin was determined by HPLC-DAD-analysis, revealing slow degradation of naringenin and rapid transformation of quercetin and hesperetin. The obtained results are in full agreement with literature data and demonstrate the use of pig caecum as a suitable ex vivo model for studying the intestinal metabolism of flavonoids. In further studies the developed model was used in order to simulate the biotransformation of selected flavonoids in the large intestine. Among ring fission, hydrolysis, demethylation and dehydroxylation reactions the formation of aromatic acids was preferred. For example, hispidulin (5,7,4'-trihydroxy-6-methoxyflavone) – a potent ligand of the central human benzodiazepine receptor – was rapidly O-demethylated by the caecal microflora to scutellarein. The subsequent degradation of scutellarein to 3-(4-hydroxyphenyl)-propionic acid proceeded slowly. The observed degradation kinetics indicated that the time the gut bacteria need to metabolize the flavonoids depends on the flavonoids substitution pattern. Since extent and kinetics of degradation of flavonoids also affect the bioavailability of flavonoids, a further aim of this work was to examine to what extent a correlation between the hydroxylation grad of the B-ring of flavonoids and their microbial degradation rates exist. Therefore, selected flavonols, i.e. galangin (3,5,7-trihydroxyflavone), kaempferol (3,5,7,4'-tetrahydroxyflavone) and quercetin as well as flavones, i.e. chrysin, apigenin (5,7,4'-trihydroxyflavone) and luteolin (5,7,3',4'-tetrahydroxyflavone), which differ only in their hydroxylation patterns on the B-ring were used (in same concentration, respectively) as substrates for the fermentation by caecal microflora from the same donors, and the microbial degradations were continuously, over 24 h, analyzed by HPLC-DAD. Comparison of the microbial degradation rates of the flavonols and flavones under study led to the conclusion that the presence of a hydroxy group in 4'-position at the B-ring, regardless of the flavonoid subclass, enhances the degradation of flavonoids, and an additional hydroxy group at the B-ring does not affect the degradation degree of flavonoids. In addition, it can be assumed, according to the results of this study, that the presence of a hydroxy group in 3-position at the C-ring enhances the microbial transformation of flavonoids. Furthermore the interactions of flavonoids with alpha-glucosidase from the pig caecum were investigated in the context of this work. The flavones scutellarein, baicalein and luteolin were used as potential alpha-glucosidase inhibitor in these experiments. p-Nitrophenyl-alpha-D-glucoside and sucrose served as substrates. None of the tested flavonoids showed an inhibitory activity against á-glucosidase from the pig caecum. These results indicate structural differences between bacterial alpha-glucosidase and mammalian intestinal alpha-glucosidase, as against rat intestinal alpha-glucosidase some flavonoids, for example scutellarein and baicalein, showed a potent inhibitory activity.

Universiẗat, Diss., 2006--München.

Universiẗat, Diss., 2008--Giessen.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss. D. Jezierny, 2009

Hohenheim, Univ., Diss., 2000.