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Immunohistochemical detection of gastrin and motilin peptides, their receptors, VIP receptors and caspase activity from the abomasal wall of cattle

├ľzcan, Aycan


Originalveröffentlichung: (2012) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (12.531 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-88711
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8871/

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Universität Justus-Liebig-Universit├Ąt Gie├čen
Institut: Klinik f├╝r Wiederk├Ąuer und Schweine (Innere Medizin und Chirurgie); Institut f├╝r Veterin├Ąr-Anatomie, -Histologie u. Embryologie
Fachgebiet: Veterin├Ąrmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5914-9
Sprache: Englisch
Tag der m├╝ndlichen Pr├╝fung: 24.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 29.06.2012
Kurzfassung auf Englisch: Objective
The aim of this study was to examine the possible effects of gastrin, motilin peptides, their receptors and vasoactive intestinal polypeptide (VIP) receptors on the occurrence of abomasal displacement (AD). A decreased amount of stimulating factors (motilin, motilin receptors) accompanied by an increased amount of inhibiting factors (gastrin, gastrin receptors, VIP receptors) in the abomasal wall could be a cause of the hypo- or atony of the abomasum prior to the abomasal displacement. The caspase-3 activity of the abomasal wall was also examined as apoptosis marker in order to investigate the degree of impairment of the abomasal wall between healthy cows and cows with AD.

Material and methods
Biopsies of the corpus abomasi and antrum pylori were available from 20 slaughtered German Holstein cows and from 20 German Fleckvieh cows. Furthermore, material from 20 other German Holstein cows with abomasal displacement as well as biopsies from another three cows of this breed were available. In the latter, an abomasal impaction was experimentally induced by placing a variable gastric band. The paraffin embedded biopsy samples were cut 6┬Ám thick with a microtome for the immunohistochemical investigations. The positive signals were quantified by measuring the stained areas using semiautomatic software program AnalySIS┬« (Olympus). In this study gastrin and motilin peptides, their receptors, VIP receptors and caspase-3 were stained immunohistochemically (ABC-/AEC-technique).

Results
Gastrin was detected only in the tunica mucosa of the antrum. No significant breed difference was found between German Holstein (GH) and German Fleckvieh (GFV) regarding the immunoreactive (IR) area of this gastrointestinal peptide (GFV: 1174 ┬▒ 655 ┬Ám┬▓, GH: 1105 ┬▒ 930 ┬Ám┬▓). The comparison between GH with abomasal displacement (AD) and without AD, GH cows with AD revealed a larger IR gastrin area (GH with AD: 1277 + 863 ┬Ám┬▓). However, this difference was not significant.

Gastrin receptors (CCKBR) were detected neither in GH nor in GFV cows in the tunica muscularis of the abomasal wall.

Motilin also could not be detected in any layer of the abomasal wall of both breeds contrary to the motilin receptors. In both localizations of the abomasal wall of GFV cows, the IR area for these receptors tended to be larger than in GH cows without AD (antrum: 206 ┬▒ 57 ┬Ám┬▓ vs. 179 ┬▒ 53 ┬Ám┬▓; corpus: 172 ┬▒ 69 vs. 152 ┬▒ 52 ┬Ám┬▓). No significant differences were found in this regard (p = 0.11).

The intra-breed comparison observed significant larger motilin receptor IR areas in GH cows without AD compared to GH cows with AD in both localizations (antrum: 125 ┬▒ 55 ┬Ám┬▓; corpus: 124 ┬▒ 43 ┬Ám┬▓; p = 0.003). In GH cows with experimentally induced abomasal impaction, a decrease of the IR area of motilin receptors was detected after placing the gastric band for 72 hours (antrum, 1st OP: 95 ┬▒ 46 ┬Ám┬▓, 2nd OP: 47 ┬▒ 8 ┬Ám┬▓; corpus, 1st OP: 101 ┬▒ 19 ┬Ám┬▓; 2nd OP: 80 ┬▒ 28 ┬Ám┬▓), however this decrease was not significant (p = 0.27).

Regarding the number of VPAC1 receptor in the abomasal wall, no inter-breed difference could be detected (antrum: GFV 19 ┬▒ 10, GH 18 ┬▒ 6; corpus: GFV 19 ┬▒ 10, GH 18 ┬▒ 8). However, GH cows with AD have a significant higher number of these receptors compared to the healthy cows of this breed (GH with AD antrum: 24 ┬▒ 11, corpus: 26 ┬▒ 11; p = 0.005). It is also observed that, experimental induction of an abomasal impaction has also increased the number of VPAC1 receptors (antrum, 1st OP: 13 ┬▒ 5, 2nd OP: 15 ┬▒ 4; corpus, 1st OP: 16 ┬▒ 6, 2nd OP: 20 ┬▒ 10), however this difference was not significant.

Caspase activity, as a criterion for the impairment of the abomasal wall, was significantly higher in GH cows with abomasal displacement compared to healthy GH cows (GH cows with AD antrum: 26 ┬▒ 11%, corpus: 29 ┬▒ 9%, GH cows without AD antrum: 17 ┬▒ 6%, corpus: 21 ┬▒ 7%, p = 0.002). The same tendency was also observed in GH cows with experimentally induced AD, however this difference was not significant (p = 0.12). Also no significant difference was detected in the ratio of apoptotic cells between both breeds.
Conclusions
The motilin receptor seems to have an important role in the abomasal motility. Motilin receptors are detected in the tunica muscularis of abomasal wall of all subjects. The tendency that GFV cows have higher amounts of motilin receptors in their abomasal wall, might explain why the cows of this breed are less susceptible to AD. The reduced amounts of motilin receptors in the GH cows with AD and experimentally induced abomasal impaction, in comparison to the healthy GH cows, indicates that AD could cause mechanical destruction of these receptors due to the mechanical stretching or hypoxia of the abomasal wall, to which the increase of the caspase activity could provide evidence.
Gastrin seems not to be involved in the occurrence of AD. The absence of the gastrin receptors in the abomasal wall found in this study supports this finding.
A lower amount of motilin receptors and a higher amount of VPAC1 receptors in GH cows with AD, compared to healthy GH cows, could be an explanation for the occurrence of AD in these cows. However, according to the results gathered from the subjects with artificially induced abomasal impaction indicates that these changes were likely a consequence of AD itself, rather than being a cause of it.

Kurzfassung auf Deutsch: Zielsetzung der Studie
Das Ziel dieser Studie war es, die Bedeutung von Gastrin und Motilin, sowie deren Rezeptoren und Vasoaktives-Intestinales-Polypeptid Rezeptoren beim Auftreten von Labmagenverlagerungen (LMV) zu untersuchen. Eine reduzierte Zahl stimulierender Faktoren und eine erh├Âhte Zahl inhibitorischer Faktoren in der Labmagenwand k├Ânnte eine Ursache f├╝r die Hypo- oder Atonie des Labmagens vor einer LMV sein. Caspase 3 -als Apoptose-Marker- wurde zur Einsch├Ątzung des Sch├Ądigungsgrades der Labmagenwand bestimmt und zwischen den gesunden K├╝hen und solchen mit LMV verglichen.

Material und Methode
Zur Untersuchung standen Gewebeproben von jeweils 20 gesunden K├╝hen der Rassen Deutsches Fleckvieh und Deutsche Holsteins zur Verf├╝gung. Ebenso konnte auf Material von 20 Deutschen Holstein-K├╝hen mit Labmagenverlagerung sowie auf Gewebeproben von drei weiteren K├╝hen dieser Rasse zur├╝ckgegriffen werden, bei denen experimentell ÔÇô durch Anlegen eines Magenbandes - eine Labmagendilatation induziert wurde. Die in Paraffin eingebetteten Gewebeproben wurden f├╝r die immunhistologischen Untersuchungen in 6 ┬Ám dicke Schnitte aufgearbeitet. Die dargestellten Peptide wurden quantifiziert, indem die angef├Ąrbten Fl├Ąchen und Zellen unter Verwendung des halbautomatischen Softwareprogramms AnalySIS┬« (Olympus) ausgemessen wurden. Ber├╝cksichtigt wurden in dieser Studie die Peptide Gastrin und Motilin und deren Rezeptoren sowie zus├Ątzlich der Vasoaktives Intestinales Polypeptid Rezeptor-1 (VIPR1) und die Caspase Aktivit├Ąt. F├╝r die immunhistochemischen Untersuchungen kam ein indirektes Verfahren mit der ABC-/ AEC-Methode zur Anwendung.

Ergebnisse
Gastrin konnte nur in der Mukosa des Antrumbereichs dargestellt werden. Bez├╝glich der immunreaktiven Fl├Ąche f├╝r diesen Neurotransmitter ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den Rassen Deutsches Fleckvieh (DFV) und Deutsche Holsteins (DH) (DFV: 1174 ┬▒ 655 ┬Ám┬▓, DH: 1105 ┬▒ 930 ┬Ám┬▓). Im Vergleich zwischen Deutschen Holsteins mit Labmagenverlagerung (LMV) und solchen ohne diese Erkrankung hatten erstere eine gr├Â├čere IR-Gastrin-Fl├Ąche (DH mit LMV 1277 ┬▒ 863 ┬Ám┬▓). Dieser Unterschied war allerdings nicht signifikant.
Gastrin-Rezeptoren (CCKBR) konnten weder beim DFV noch bei den DH in der glatten Muskulatur der Labmagenwand nachgewiesen werden.
Motilin konnte bei keiner Kuh in irgendeinem Bereich des Labmagens dargestellt werden ÔÇô im Gegensatz zu den Motilin-Rezeptoren. Hierbei erwies sich die IR-Fl├Ąche f├╝r diese Rezeptoren bei den DFV-K├╝hen in beiden Lokalisationen des Labmagens tendenziell gr├Â├čer als bei den Deutschen Holsteins ohne LMV (Antrum: 206 ┬▒ 57 ┬Ám┬▓ vs. 179 ┬▒ 53 ┬Ám┬▓; Corpus: 172 ┬▒ 69 vs. 152 ┬▒ 52 ┬Ám┬▓); signifikante Unterschiede konnten diesbez├╝glich jedoch nicht nachgewiesen werden (p = 0,11).
Innerhalb der Rasse Deutsche Holsteins hatten K├╝he ohne LMV an beiden Lokalisationen eine signifikant gr├Â├čere IR-Fl├Ąche an Motilin-Rezeptoren, als dies bei den Tieren mit LMV der Fall war (Antrum: 125 ┬▒ 55 ┬Ám┬▓; Corpus: 124 ┬▒ 43 ┬Ám┬▓; p = 0,003). Bei den drei DH-Versuchsk├╝hen mit experimentell induzierter Labmagen┬Čdilatation kam es in Zusammenhang mit der Dehnung der Labmagenwand innerhalb von 72 Stunden zu einer Abnahme der IR-Fl├Ąchen f├╝r die Motilin-Rezeptoren (Antrum, 1. OP: 95 ┬▒ 46 ┬Ám┬▓, 2. OP: 47 ┬▒ 8 ┬Ám┬▓; Corpus, 1. OP: 101 ┬▒ 19 ┬Ám┬▓; 2.OP: 80 ┬▒ 28 ┬Ám┬▓). Allerdings war dieser Unterschied nicht signifikant (p = 0,27).
Bez├╝glich der Anzahl der VIP1-Rezeptoren in der Labmagenwand ergaben sich keine Rassenunterschiede (Antrum: DFV 19 ┬▒ 10, DH 18 ┬▒ 6; Corpus: DFV 19 ┬▒ 10, DH 18 ┬▒ 8). Allerdings lag bei den DH-K├╝hen mit LMV deren Anzahl ÔÇô im Vergleich zu den gesunden Probanden dieser Rasse, signifikant h├Âher (DH mit LMV Antrum: 24 ┬▒ 11 Corpus: 26 ┬▒ 11; p = 0,005).
Es war auch festzustellen, dass die experimentelle Induktion einer Labmagenanschoppung mit einem Anstieg der Anzahl an VIP-Rezeptoren verbunden war (Antrum, 1. OP: 13 ┬▒ 5, 2. OP: 15 ┬▒ 4, Corpus, 1. OP: 16 ┬▒ 6, 2. OP: 20 ┬▒ 10). Allerdings war dieser Unterschied nicht signifikant.
Die Caspase-Aktivit├Ąt, als Kriterium einer Sch├Ądigung der Labmagenwand, war bei den K├╝hen mit Labmagenverlagerung - im Vergleich zu den gesunden Kontrollk├╝hen ÔÇô signifikant erh├Âht (DH ohne LMV Antrum: 17 ┬▒ 6 %, Corpus: 21 ┬▒ 7 %; DH mit LMV Antrum: 26 ┬▒ 11 %, Corpus: 29 ┬▒ 9 %; p = 0,002). Bez├╝glich des Rassenvergleiches ergab sich kein signifikanter Unterschied zwischen den Rassen Deutsches Fleckvieh und Deutsche Holsteins.

Schlussfolgerungen
Dem Motilin-Rezeptor scheint bei der Motilit├Ąt des Labmagens eine wichtige Bedeutung zuzukommen. So konnten auch in diesen Untersuchungen in allen Proben Motilin-Rezeptoren in der Labmagenwand nachgewiesen werden. Die tendenziell gr├Â├čere Dichte an Motilin-Rezeptoren bei den DFV-K├╝hen k├Ânnte erkl├Ąren, warum K├╝he dieser Rasse weniger h├Ąufig an Labmagenverlagerung erkranken. Die bei den Holstein-K├╝hen mit Labmagenverlagerung bzw. mit induzierter Labmagenanschoppung ÔÇô im Vergleich zu den gesunden Probanden dieser Rasse - nochmals reduzierte Zahl an Motilin-Rezeptoren d├╝rfte auf eine mechanische Zerst├Ârung dieser Rezeptoren im Zuge des Krankheitsgeschehens zur├╝ckzuf├╝hren sein, wozu die Erh├Âhung der Caspase-Aktivit├Ąt einen Hinweis liefern k├Ânnte.
Gastrin scheint keinen direkten Effekt auf die Labmagenverlagerung zu haben. Die Abwesenheit der Gastrin-Rezeptoren in der Labmagenwand ist im Einklang mit diesem Ergebnis.
Eine reduzierte Zahl an Motilin-Rezeptoren und erh├Âhte Zahl an VIP1-Rezeptoren bei den Holstein-K├╝hen mit LMV - im Vergleich zu den gesunden Probanden dieser Rasse k├Ânnte eine Erkl├Ąrung f├╝r das Auftreten einer Labmagenverlagerung liefern. Die Ergebnisse der Untersuchungen an Probanden mit einer expeimentell induzierten Labmagenanschoppung deuten jedoch darauf hin, dass es sich bei den ermittelten Unterschieden zwischen gesunden Holstein-K├╝hen und solchen mit einer Labmagenverlagerung eher um eine Folge der Verlagerung als um deren Ursache handelt.
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