Untersuchungen zur mRNA-Expression von Adiponectin und anderen Adipokinen, ihren Rezeptoren sowie von fettsäurebindenden Rezeptoren im Fettgewebe von Wiederkäuern

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der mRNA-Expression verschiedener Adipokine, die im Zusammenhang mit dem Energiehaushalt, dem Fettstoffwechsel und der Glukosehomöostase stehen, deren Rezeptoren sowie ausgewählter G-Protein gekoppelter Rezeptoren (GPRs) im Fettgewebe von Wiederkäuern. Dabei wurden zwei Beobachtungsschwerpunkte gesetzt: Zum Einen während der Transitionsphase, die von Bedeutung für die Tiergesundheit und damit die Produktivität und Wirtschaftlichkeit in der Milchviehhaltung ist. Dafür wurden subkutane (s.c.) Fettproben ca. eine Woche ante partum (a.p.) und ca. drei Wochen post partum (p.p.) aus der Nähe des Schwanzansatzes entnommen. Zum Anderen wurden fünf verschiedene s.c. und viszerale (v.c.) Fettdepots beim Schaf untersucht, um potentielle Unterschiede zwischen verschiedenen Fettdepots bezüglich ihrer metabolischen Charakteristika in Bezug auf Lipolyse und Insulinsensitivität zu suchen. Die drei verschiedenen s.c. Fettdepots stammten vom Brustbein, dem Widerrist und der Schwanzbasis der Schafe, die v.c Depots waren perirenales sowie omentales Fett. Bei den untersuchten Adipokinen handelte es sich um Adiponectin, Leptin und Visfatin und die dazugehörigen Rezeptoren Adiponectinrezeptor 1 und 2 (AdipoR1/2), der langen Isoform des Leptinrezeptors (ObRb), sowie den Insulinrezeptor (IR). Zudem wurden die Rezeptoren für kurzkettige Fettsäuren GPR 41 und 43 sowie ein für das Rind putativer Rezeptor für Nikotinsäure und ß-Hydroxybutyrat (BHB), GPR 109A studiert. Bei den Milchkühen war eine Reduktion der mRNA-Expression von AdipoR1 und AdipoR2 p.p. sowie eine tendenzielle Reduktion von Visfatin (P = 0,074) und putativen GPR 109A (P = 0,093) festzustellen. Dagegen stieg die mRNA-Expression von ObRb und GPR 41 in der frühen Laktation an. Im v.c. Fett der Schafe wurde die mRNA von AdipoR1, AdipoR2, IR und putativem GPR 41 höher exprimiert als im s.c. Fett. Bei Leptin wurden Unterschiede innerhalb der fünf Fettlokalisationen gefunden, tendenziell auch binnen der drei s.c. Depots. Aufgrund der reduzierten mRNA-Expression beider Adiponectinrezeptoren p.p. leiten wir eine reduzierte Adiponectinsensitivität des Fettgewebes zu diesem Zeitpunkt bei Milchrindern ab, die im Zusammenhang mit der herabgesetzten Insulinsensitivität während der frühen Laktation stehen könnte. In diesem metabolischen Gefüge könnten auch Visfatin, GPR 41 und der putative GPR 109A eine Rolle spielen. Bisher ist über die mRNA-Expression der verschiedenen Fettdepots beim Rind wenig bekannt. Unsere Ergebnisse in der Schafstudie zeigen jedoch depotspezifische mRNA-Expressionen, die in Zukunft auch beim Rind charakterisiert werden sollten.

<strong>Studies about the mRNA expression of adiponectin and other adipokines, their receptors as well as fatty acid binding receptors in adipose tissue in ruminants</strong><br /> The aim of this thesis was to study the mRNA expression of several adipokines, their receptors and of selected G-protein coupled receptors (GPRs), which are involved in energy supply, lipid metabolism, and glucose homeostasis, in adipose tissue in ruminants. We focused on two aspects: First, the transition period is of relevance for animal health and thus for efficiency and economy in dairy cows. Biopsies from subcutaneous (s.c.) fat were obtained one week before and three weeks after calving. Second, we studied five different s.c. and visceral (v.c.) fat depots in sheep because v.c. and s.c. depots may differ concerning their metabolic characteristics regarding lipolysis and insulin sensitivity. Samples from 10 rams were collected at slaughter from three s.c. depots, i.e. close to sternum, close to withers, and at the base of tail, and from two v.c. depots, i.e. from perirenal and omental fat. The adipokines examined were adiponectin, leptin, and visfatin, and the corresponding receptors adiponectin receptors 1 and 2 (AdipoR1/2), the long form of leptin receptor (obRb), and insulin receptor (IR). Moreover, we quantified the mRNA expression of the receptors for short chain fatty acids GPR 41 and GPR 43, as well as the putative bovine receptor for nicotinic acid and ß hydroxybutyric acid (BHB); namely GPR 109A. For AdipoR1 and AdipoR2 mRNA, a reduction in mRNA expression was observed postpartum (p.p.); concerning visfatin and putative GPR 109A mRNA abundance in adipose tissue we noticed a trend for a reduction (P = 0.074 and P = 0.093, respectively). In contrast, the mRNA expression for GPR 41 and obRb was increased during early lactation. The mRNAs of both adiponectin receptors, as well as IR and putative GPR 41, were higher expressed in v.c. fat than in s.c. fat in sheep. For leptin, we observed divergent mRNA abundances between the five measured fat depots and also as a trend inside the three s.c. fat depots. The reduced mRNA expression of both adiponectin receptors indicates decreasing adiponectin sensitivity in adipose tissue after calving which might be involved in the reduced insulin sensitivity of adipose tissue during early lactation. In addition, visfatin, GPR 41, and putative GPR 109A might be further modulated in this metabolic relationship. Less is known about different fat localizations in dairy cows. Our results in sheep point to a divergent mRNA expression in different fat depots, which should be proven in further studies in cattle.