3. ERGEBNISSE UND DISKUSSION
3.1.4 P i -Transportstudien
3.1.4.3 Charakterisierung der Na + -abhängigen P i -Aufnahme in die BSMV
Initiale Pi-Aufnahme
Die Na+-abhängige Pi-Aufnahme in jejunale BSMV von Tier Nr. 5 (dP), 17, 18 und 20 (Kontrollgruppe) verlief zwischen 5 s und 25 s linear (siehe Abb. 3.116). Daher wurde für die Versuche zur Charakterisierung der Kinetik der Pi-Aufnahme eine Inkubationsdauer von 10 s gewählt.
0.01 0.1 1 10 100 1000
0 1 2 3 4
Na+ K+
Zeit (min) Pi (nmol . mg Protein-1 )
Abb. 3.116: „Schnelle“ Na+-abhängige Pi-Aufnahme in jejunale BSMV von Ziegen-lämmern; Mittelwerte ± SD, N = 4
Pi-Aufnahme als Funktion der Pi-Konzentration
In Abb. 3.117 ist die Kinetik der Pi-Aufnahme in renale BSMV eines Ziegenlamms der oP-Gruppe dargestellt. Es handelt sich um eine repräsentative Verlaufskurve, die die Berechnung der kinetischen Parameter der Pi-Aufnahme veranschaulichen soll.
Von der Gesamt-Pi-Aufnahme in die BSMV (Na+) wird die linear verlaufende Na+ -unabhängige Komponente (K+) subtrahiert. Daraus ergibt sich die Na+-abhängige Pi -Aufnahme (kalkulierte Kurve), deren Kurvenverlauf einer typischen Michaelis-Menten-Kinetik folgt. Aus dieser Michaelis-Menten-Kinetik lassen sich die maximale Aufnahmerate (Vmax) als Maß für die Transportkapazität und die halbmaximale Sättigung (Km) als Maß für die Transporter-affinität bestimmen.
0 10 20 30
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Zeit (s) Pi (nmol. mg Protein-1 )
Abb. 3.117: Kinetik der Pi-Aufnahme in renale BSMV des Ziegenlamms Nr. 11 der oP-Gruppe als Funktion der Pi-Konzentration; GraphPad Prism,
(www.graphpad.com)
Kalkulierte Kinetik: Subtraktion des diffusiblen Anteils (K+) von der Gesamt-Pi-Aufnahme (Na+), A als kalkulierte Größe für die mathematische Kalkula-tion, keine K+-Messdaten. K+-Messpunkt als Richtgröße (siehe Kapitel 2.6.3b)
Kinetische Parameter des renalen Pi-Transportes
In Abb. 3.118 und 3.119 sind die kinetischen Parameter des Na+-abhängigen Pi-Transports in die renalen BSMV der Ziegenlämmer dargestellt.
Es wurden für die dP-Gruppe lediglich die Nieren der IdP-Tiere präpariert, da die Nieren der IIdP-Ziegen, vermutlich infolge der dauerhaft extrem hohen renalen Pi-Belastung, makroskopisch verändert (sehr helle Farbe und derbe Konsistenz) und somit für die Erhebung funktioneller Daten nicht verwendet wurden.
Die Vmax-Werte der oP-Tiere lagen im Mittel bei 2,46 nmol·mg Protein-1·10 s-1, die der dP-Tiere schwankten um einen Mittelwert von 0,46 nmol·mg Protein-1·10 s-1. Somit hatte die Verdopplung der diätetischen P-Zufuhr eine hochsignifikante Reduktion der Vmax zur Folge (p
< 0,001).
Die Km-Werte wiesen keinen signifikanten Unterschied zwischen den Fütterungsgruppen auf und lagen durchschnittlich bei 0,29 mmol·l-1. Dies entspricht der bekannten Km für den
0 1 2 3 4
0 1 2 3 4
Pi-Konzentration (mmol.l-1) Pi (nmol. mg Protein-1 . 10 s-1 )
Na+
kalkulierte Kurve
K+
Vmax = 2,921 (nmol.mg Protein-1.10 s-1) Km = 0,491 (mmol.l-1)
renalen Na+-abhängigen Pi-Transporter NaPi IIa bei Schafen und Ziegen (SCHRÖDER et al.
2000).
Die Vmax-Werte lassen sich mit denen von WALTER (1999) für adulte Ziegen, Schafe und Schweine und von ROESLER (2002) für milchernährte Ziegenlämmer vergleichen. Auch bei ROESLER (2002) führte eine diätetische P-Zulage zu einer signifikanten Reduktion der renalen Transportkapazität des Na+-abhängigen Pi-Transports. Allerdings war dort im Gegensatz zur vorliegenden Arbeit die Transporteraffinität signifikant erhöht.
Auch NEIBERGER et al. (1989) konnten zeigen, dass bei neugeborenen und adulten Schweinen eine P-Zulage zu einer Abnahme der Vmax des Na+-Pi-Kotransportes führte. Diese verminderte renale Transportkapazität für Pi führte zu einer verringerten Pi-Resorption im proximalen Tubulus und somit zu einer vermehrten P-Ausscheidung über die Niere. Bei monogastrischen Tieren wurde vielfach gezeigt, dass diese erhöhte renale P-Ausscheidung PTH-vermittelt ist (QUAMME 1990). So zeigten auch MURER (1992) und MURER und BIBER (1992), dass PTH zu einer Hemmung des renalen Na+-abhängigen Pi-Transports bei Ratten führte und diese durch eine Abnahme der Vmax für dieses Transportsystem charakterisiert war. Beim Wiederkäuer hingegen ist die PTH-Wirkung umstritten. Einige Autoren konnten eine Pi-exkretionssteigernde Wirkung des PTH zeigen (SMITH et al. 1969, KOOH 1980, DAVICCO et al. 1992), wohingegen CLARK et al. (1975) bei PTH-Infusionsversuchen an Schafen keine Phosphaturie beobachten konnten.
Abb. 3.118: Maximale Pi-Aufnahmeraten des Na+-abhängigen Pi-Transportsystems der renalen BSMV von Ziegenlämmern unter Einfluss der P-Versorgung.
Einzeltierdarstellung, der Strich zeigt den Mittelwert der Gruppe. Oberhalb des Graphen stehen Mittelwerte ± SD der jeweiligen Gruppe; ***p < 0,001
Abb. 3.119: Pi-Affinitäten des Na+-abhängigen Pi-Transportsystems der renalen BSMV von Ziegenlämmern unter Einfluss der P-Versorgung. Einzeltierdarstellung, der Strich zeigt den Mittelwert der Gruppe. Oberhalb des Graphen stehen Mittelwert ± SD der jeweiligen Gruppe
oP dP
0 1 2 3 4
Vmax (nmol. mg Protein-1 . 10 s-1 )
2,46
± 0,53***
0,46
± 0,58
oP dP
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
Km (mmol. l-1 )
0,36
± 0,18
0,21
± 0,09
Kinetische Parameter des jejunalen Pi-Transports
In Abb. 3.120 und 3.121 sind die kinetischen Parameter des Na+-abhängigen Pi-Transports in die jejunalen BSMV der Ziegenlämmer dargestellt.
Der durchschnittliche Vmax-Wert der oP-Tiere lag bei 0,17 nmol·mg Protein-1·10 s-1, der der dP-Tiere bei 0,13 und der der Kontrolltiere bei 0,14 nmol·mg Protein-1·10 s-1. Die Transportkapazitäten der weiblichen Kontrolllämmer unterschieden sich nicht von denen der männlichen, was die Vermutung, das Geschlecht habe keinen Einfluss auf die kinetischen Daten des Pi-Transports, bestätigte.
Die Verringerung der Vmax bei doppelter P-Zufuhr war nicht signifikant. Man kann also zusammenfassend sagen, dass unter doppelter P-Zufuhr bei frisch abgesetzten Ziegen die Regulation der Pi-Ausscheidung hauptsächlich auf der Ebene des renalen Pi-Transportes erfolgte. Transportkapazität und Transporteraffinität des jejunalen Pi-Transportes hingegen waren nicht signifikant verändert, so dass die gegenüber den oP-Lämmern erhöhten faekalen P-Ausscheidungen hauptsächlich dadurch zustande kamen, dass der überschüssig aufgenommene Phosphor nicht von den Pi-Transportern im Darm aufgenommen und somit ausgeschieden wurde.
Auch bei ROESLER (2002) führte eine diätetische P-Zufuhr bei milchernährten Ziegenlämmern zu einer tendenziellen, jedoch nicht signifikanten, Verringerung der Vmax. Bei diesen Untersuchungen wiesen die Lämmer, die eine Versuchstränke mit originalem P- und Ca-Gehalt erhielten, mit im Mittel 0,14 nmol·mg Protein-1·10 s-1 nahezu identische Vmax -Werte für den jejunalen Pi-Transport wie die milchernährten Kontrolltiere in der vorliegenden Arbeit auf. Ruminierende, etwa 5 Monate alte Ziegen aus Versuchen von HUBER et al.
(2002) und adulte Ziegen aus Studien von HESSE (1998) wiesen vergleichbare Vmax-Werte auf. Das deutete darauf hin, dass die Vmax, die beim neugeborenen Wiederkäuer vergleichbare Werte wie beim adulten aufwies, während der Ontogenese zunächst anstieg und nach dem Absetzen wieder abfiel (HUBER et al. 2003), was logisch erscheint, da für das Wachstum relativ mehr P benötigt wird als für die Erhaltung (MESCHY 2000, PFEFFER 2001). Auch vom Kaninchen ist bekannt, dass mit zunehmendem Alter die Kapazität des jejunalen, Na+ -abhängigen Pi-Transports abnimmt (BOROWITZ und GRANRUD 1992).
Die Km-Werte wiesen keinen signifikanten Unterschied zwischen den Fütterungsgruppen auf und lagen bei der milchernährten Kontrollgruppe mit durchschnittlich 0,29 mmol·l-1 am
Grund hierfür kann in der hohen „wahren“ P-Verdaulichkeit von Milchrationen gelegen haben (BOEHNCKE et al. 1976). Der durchschnittliche Km-Wert der oP-Gruppe betrug 0,26 mmol·l-1, der der dP-Gruppe 0,20 mmol·l-1. Diese Werte sind 5-10mal höher als in der Literatur für den NaPi IIb-Kotransporter beschrieben (HUBER et al. 2002, MURER et al.
2000, ROESLER 2002, SCHRÖDER und BREVES 1996), was vermuten lässt, dass bei diesen Ziegen unter Umständen ein zweites Transportsystem am jejunalen Pi-Transport beteiligt war. Bei ROESLER (2002) fielen ebenfalls, unabhängig von der Fütterung, einige Tiere durch deutlich höhere Km-Werte auf, was vermuten lässt, dass bei neugeborenen Lämmern ein zweites, noch unbekanntes Transportsystem am jejunalen Pi-Transport beteiligt ist, das bei den Ziegen in der vorliegenden Arbeit persistiert haben könnte.
Zudem diskutierten HUBER et al. (2002), dass noch immer nicht eindeutig geklärt sei, ob der jejunale Na+-abhängige Pi-Transport allein über den NaPi IIb moduliert wird.
Abb. 3.120: Maximale Pi-Aufnahmeraten des Na+-abhängigen Pi-Transportsystems der jejunalen BSMV von Ziegenlämmern unter Einfluss der P-Versorgung.
Einzeltierdarstellung, der Strich zeigt den Mittelwert der Gruppe. Oberhalb des Graphen stehen Mittelwert ± SD der jeweiligen Gruppe
Abb. 3.121: Pi-Affinitäten des Na+-abhängigen Pi-Transportsystems der jejunalen BSMV von Ziegenlämmern unter Einfluss der P-Versorgung. Einzeltierdarstellung, der Strich zeigt den Mittelwert der Gruppe. Oberhalb des Graphen stehen
oP dP Kontrolle
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Vmax (nmol. mg Protein-1 . 10 s-1 )
0,17
± 0,08
0,13
± 0,05
0,14
± 0,09
oP dP Kontrolle
0.00 0.25 0.50 0.75 1.00
K
m( mmo l
.l
-1)
0,26
± 0,20
0,20
± 0,07
0,29
± 0,16