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Vergleichende Untersuchungen zu ausgewählten Kriterien des Energiestoffwechsels in Skelettmuskulatur, Plasma und Lymphozyten beim Schwein in Abhängigkeit von Alter und Rassenzugehörigkeit, sowie bei Erkrankung an Congenitaler Myofibrillärer Hypoplasie

Bull, Andrea


Originalveröffentlichung: (2008) Giessen : VVB Laufersweiler 2008
pdf-Format: Dokument 1.pdf (1.621 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Tierzucht und Haustiergenetik
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5281-2
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.04.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 28.05.2008
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, ob beim Schwein alters- und
rassenabhängige Veränderungen in den Carnitinkonzentrationen der Muskulatur, der
Lymphozyten und im Blutplasma, der ATP-Synthesekapazität von
Muskelmitochondrien und Lymphozyten, und der Enzymaktivität der
Carnitinpalmitoyltransferase in Muskelmitochondrien auftreten. Des weiteren wurde
untersucht, ob sich bei von Congenitaler Myofibrillärer Hypoplasie betroffenen
Ferkeln Veränderungen gegenüber gesunden Tieren in Bezug auf den
Carnitinstoffwechsel und die oxidative Phosphorylierung feststellen lassen, und ob die
Verhältnisse in der Muskelzelle mit denen in den Lymphozyten soweit vergleichbar
sind, dass zur Diagnosestellung der CMH eine Blutprobe die Muskelbiopsie ersetzen
könnte.

Die Versuchstiere wurden in die Altersgruppen Ferkel, Läufer, Mastschweine und
Sauen unterteilt, und die Rassen Piétrain und Deutsche Landrasse in den einzelnen
Kategorien miteinander verglichen. Die Gruppe der Ferkel setzte sich zu gleichen
Teilen aus Grätschern, ihren gesunden Wurfgeschwistern und gesunden Kontrollen
aus von CMH unbetroffenen Würfen zusammen. Hierbei wurden auch einige
Kreuzungstiere sowie Ferkel der Rasse Deutsches Edelschwein mitberücksichtigt.

Folgende altersabhängige Unterschiede im Carnitinhaushalt konnten festgestellt
werden:

Ferkel und Mastschweine unterscheiden sich im Carnitingehalt der
Skelettmuskulatur, wobei Ferkel höhere Anteile an freiem Carnitin, Mastschweine
dagegen mehr Acylcarnitin aufweisen.

Im Blutplasma zeigen die Ferkel die höchsten Carnitingehalte, gefolgt von der
Gruppe der Muttersauen. Läufer und Mastschweine unterscheiden sich kaum.

Muttersauen besitzen im Vergleich zu den anderen Alterskategorien die höchsten
Gehalte an freiem Carnitin in den Lymphozyten. Die Acyl- und
Gesamtcarnitinkonzentrationen sind bei Ferkeln und Sauen hoch, während Läufer
und Mastschweine deutlich geringere Werte aufweisen.

Der Rasseneinfluss stellt sich folgendermaßen dar:

Weder bei Ferkeln noch bei Mastschweinen zeigt sich ein Einfluss der
Rassenzugehörigkeit auf die Carnitingehalte in der Muskulatur.

Für die Carnitingehalte im Plasma ist eine Tendenz zu höheren Werten für die
Nachkommen von Piétrainebern zu erkennen.

In den Lymphozyten lassen sich die höheren Carnitinkonzentrationen für die
Rasse Piétrain statistisch absichern.

Auch die Kapazität der ATP-Synthese ist Alterseinflüssen unterworfen:

Sowohl in Lymphozyten als auch in Muskelmitochondrien zeigen in den meisten
Versuchsansätzen die Ferkel das höchste ATP-Synthesepotential.

Rassenunterschiede kommen weniger zum Tragen:

Tiere, die der Deutschen Landrasse angehören, produzieren in der Muskulatur in
der Regel mehr ATP als Angehörige der Rasse Piétrain.

Für die Lymphozyten läßt sich eine solche Tendenz nicht ausmachen.

Auf die Aktivität der Carnitinpalmitoyltransferase lässt sich ein eindeutiger
Rasseneinfluss nachweisen. Schweine der Rasse Piétrain besitzen die höheren
Enzymaktivitäten in den Muskelmitochondrien. Die Alterskategorie spielt dabei nur
eine geringe Rolle. Mastschweine besitzen tendenziell eine etwas höhere
Enzymaktivität als jüngere Tiere.

Die Veränderungen im Carnitinhaushalt und in der ATP-Produktion bei Ferkeln mit
CMH gegenüber gesunden Geschwistern und unbetroffenen Kontrollwürfen sehen
folgendermaßen aus:

Grätscher unterscheiden sich deutlich von gesunden Ferkeln im Carnitingehalt und
in den Verhältnissen der Carnitinfraktionen zueinander in Muskelgewebe,
Lymphozyten und Blutplasma.

Trotz auffallend niedriger Gehalte im Plasma weisen sie in der Muskulatur und in
den Lymphozyten mehr Gesamtcarnitin und Acylcarnitin als gesunde Tiere auf.

Grätscher können Palmitoylcarnitin als Substrat zur ATP-Synthese schlechter
verwerten als gesunde Ferkel. Die Verwertung von Succinat war dagegen
ungestört. Während ansonsten die Wurfgeschwister der Grätscher den gesunden Kontrollen näher stehen, scheint bei ihnen die Verstoffwechselung der
Palmitinsäure ebenfalls beeinträchtigt.

Die Vergleichbarkeit von Muskelgewebe und Lymphozyten ist innerhalb der
Altersgruppe der Ferkel gegeben, nicht jedoch bei älteren Tieren. Die
Carnitinfraktionen weisen in beiden Geweben ein ähnliches Verteilungsmuster auf,
und zeigen ebenso wie bei den Verhältnissen in der ATP-Produktion die gleichen
Unterschiede zwischen Grätschern und gesunden Ferkeln. Es wäre denkbar, dass sich
daraus eine diagnostisch nutzbare Verwertung ableiten ließe.
Kurzfassung auf Englisch: In the present study it was examined if in pigs age- or breed-related changes in the
carnitine concentration in skeletal muscle, lymphocytes and blood plasma, in the
capacity of ATP-synthesis in muscle mitochondria and lymphocytes and in the
enzyme activity of carnitine palmitoyltransferase in muscle mitochondria can be
detected. Additionally it was searched for differences concerning carnitine metabolism
and oxidative phosphorylation between piglets suffering from congenital myofibrillar
hypoplasia (CMH) and healthy individuals, and it was tried to answer the question if
the metabolic situation in the muscle cell can be compared with that in lymphocytes in
such a way, that a blood sample could possibly become a substitute for muscle biopsy.
The animals in test were divided into the age groups piglet, growing pig, fattening pig
and sow, and the two breeds Piétrain and German Landrace were compared in each
category. The group of piglets was divided into equal numbers of splayleg piglets,
their apparently healthy siblings and healthy controls of litters unaffected from CMH.
A few piglets belonging to the breed of German Edelschwein or being crossbreds were
also included into the test.

The following age-dependant changes in carnitine metabolism could be determined:

Piglets and fattening pigs are showing differences in the carnitine content of
skeletal muscle tissue, whereat piglets own more free carnitine, fattening pigs
possess more acylcarnitine.

In blood plasma the piglets have the highest carnitine concentrations, followed by
the group of sows. Growing and fattening pigs have lower contents and differ not
significantly from each other.

Compared with the other stages of age the sows had the highest amount of free
carnitine in lymphocytes. The concentrations of total carnitine and acylcarnitine
were highest in the groups of piglets and sows, and distinctively lower for growing
and fattening pigs.

The influence of breed could be described as follows:

Neither piglets nor fattening pigs exhibit an influence of breed on the carnitine
In plasma a tendency towards higher carnitine concentrations for the offspring of
Piétrain sires was seen.

The higher carnitine contents measured in lymphocytes of Piétrain could be
statistically proved.

The capacity of the ATP-production is also subject to the aging process:

In lymphocytes as well as in muscle mitochondria the piglets showed mostly the
highest potential of ATP-synthesis.

The pigs breed is of minor influence:

Individuals of the German Landrace synthesize more ATP in skeletal muscle
tissue than those belonging to the Piétrain.

There is no such tendency in lymphocytes to be seen.

On the contrary the activity of the carnitine palmitoyltransferase is strongly influenced
only by parental origin. The Piétrain exhibit the highest enzyme activity in muscle
mitochondria, whereas age-dependant variations are small. Fattening pigs show a
tendency towards higher enzyme activity than younger pigs.

These are the alterations in carnitine metabolism and ATP-synthesis of piglets
suffering from CMH compared with healthy siblings and unaffected controls:

Splayleg piglets are clearly distinctive from healthy animals regarding carnitine
concentrations in muscle, lymphocytes and plasma.

Despite of remarkable low carnitine contents in plasma, they possess much more
total carnitine and acylcarnitine in skeletal muscle and lymphocytes than healthy
piglets.

Splayleg piglets could only poorly utilize palmitoylcarnitine as a substrate for
ATP-production. The utilization of succinate is not impaired. Whereas usually the
siblings of splayleg piglets show more resemblance towards the healthy controls,
they seem to have equal problems with metabolising palmitate.


Only in the age group of piglets, but not in older animals, it was possible to compare
muscle tissue and lymphocytes in the mentioned biochemical terms. In this age the
carnitine subgroups showed in both tissues a similar pattern and also some closer
relations in the particularities of ATP-synthesis, showing the same differences for
splayleg piglets compared with healthy ones. It is therefore imaginable that an
utilization of lymphocytes for the diagnostic of CMH could be developed.