4. Material und Methoden
5.1. Untersuchungen zum Kaliumtransport in vitro 1. Versuchsserien mit isoliertem Pansenepithel
5.1.3.1. Einfluss verschiedener Ionentransportblocker
Wie im Pansen war auch im Colon bei Rind und Schaf nach Anheben der mukosalen Kalium-konzentration von 4 mmol/l auf 100 mmol/l in beiden Versuchsansätzen ein signifikanter
An-stieg des Kurzschlussstroms (Abb. 38, 39, 42, 43) sowie der epithelialen Leitfähigkeit (Abb.
40, 41, 44, 45) zu beobachten. In Anwesenheit einer hohen mukosalen Kaliumkonzentration (100 mmol/l) fiel der Kurzschlussstrom im Versuchsverlauf kontinuierlich ab (Abb. 38-39).
Die Leitfähigkeit zeigte dagegen keine entsprechenden Veränderungen (Abb. 40, 41, 44, 45).
Effekt eines mukosalen Pufferwechsels sowie der Zugabe der Ionentransportblocker Ouabain (mukosal), Bariumchlorid (serosal) und Verapamil (serosal) (Ansatz A)
Wie aus den Abbildungen 38 und 39 zu entnehmen ist, führte ein Puffertausch auf der muko-salen Seite bei konstant niedriger Kaliumkonzentration nicht zu signifikanten Veränderungen des Kurzschlussstroms. Die mukosale Applikation des Ionentransportblocker Ouabain sowie die serosale Zugabe der Ionentransportblocker Bariumchlorid und Verapamil in den jeweils angegebenen Konzentrationen führte nicht zu eindeutigen Effekten auf den kaliumabhängigen Kurzschlussstrom am Colon.
Abb. 38: Einfluss der mukosalen Zugabe von Ouabain in drei Konzentrationen (10-6 mol/l, 10-4 mol/l, 10-3 mol/l) sowie von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf den transepithelialen Kurzschlussstrom an isoliertem Colonepithel von Schafen (N = 6). Der Anstieg zwischen Minute 38 und 40 ist statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p = 0,0015).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
Abb. 39: Einfluss der mukosalen Zugabe von Ouabain in drei verschiedenen Konzentrationen (10-6 mol/l, 10-4 mol/l, 10-3 mol/l) sowie von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf den transepithelialen Kurzschlussstrom an isoliertem Colonepithel von Rindern (N
= 5). Der Stromanstieg zwischen Minute 28 und 30 ist statistisch signifikant (gepaarter T-Test;
p = 0,0183).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 -0.1
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
time [min]
BaCl2 ser
Puffer-tausch [K+] muc 100 mmol/l
Ouab.
10-6
Ouabain 10-4
Ouabain 10-3
Verapamil ser [K+] muc
4 mmol/l
Isc [µeq/cm²h]
Abb. 40: Einfluss der mukosalen Zugabe von Ouabain in drei verschiedenen Konzentrationen (10-6 mol/l, 10-4 mol/l, 10-3 mol/l) sowie von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf die epitheliale Leitfähigkeit an isoliertem Colonepithel von Schafen (N = 6). Der Anstieg zwischen Minute 38 und 40 ist statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p = 0,0017).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120130 140 7
8 9 10 11 12 13 14 15
BaCl2 ser
time [min]
Puffer-tausch
[K+] muc 100 mmol/l
Ouabain 10-6
Ouabain 10-4
Ouabain 10-3
Verapamil ser [K+] muc
4 mmol/l
Gt [mS/cm2 ]
Abb. 41: Einfluss der mukosalen Zugabe von Ouabain in drei verschiedenen Konzentrationen (10-6 mol/l, 10-4 mol/l, 10-3 mol/l) sowie von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf die epitheliale Leitfähigkeit an isoliertem Colonepithel von Rindern (N = 5). Der Anstieg zwischen Minute 28 und 30 ist statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p = 0,0300).
Effekt der Ionentransportblocker Omeprazol, Bariumchlorid und Verapamil sowie des Lösungsmittels DMSO bei mukosaler oder serosaler Applikation (Ansatz B)
In Anwesenheit einer hohen mukosalen Kaliumkonzentration (100 mmol/l) führte ein Puffertausch zu einem nominalen Anstieg des Kurzschlussstroms sowie, in geringerem Umfang, der Leitfähigkeit. Dieser Effekt ist allerdings nicht statistisch belegt. Die mukosale Zugabe von Omeprazol gelöst in DMSO, in einer Endkonzentration von 10-3 mol/l, oder von 10 µl DMSO alleine hatten keinen Effekt auf Kurzschlussstrom (Abb. 42, 43) oder Leitfähigkeit (Abb. 44, 45).
Nach mukosaler Zugabe von Verapamil in einer Endkonzentration von 10-4 mol/l zeigte sich an Colonepithel von Schafen eine signifikante Abnahme des kaliumabhängigen Kurzschluss-stroms (Abb. 42) sowie der transepithelialen Leitfähigkeit (Abb. 44). Bei Epithelien von Rindern war dieser Effekt nicht eindeutig zu erkennen (Abb. 43, 45).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Die zusätzliche serosale Zugabe von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und die abschließende serosale Zugabe von Verapamil (10-4 mol/l) führten nicht zu weiteren Effekten auf Isc (Abb.
42, 43) oder Gt (Abb. 44, 45).
Abb. 42: Einfluss der mukosalen Zugabe von Omeprazol in DMSO (10-3 mol/l) und reinem DMSO (10 µl) sowie von Verapamil (10-4 mol/l) und der serosalen Zugabe von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf den transepithelialen Kurzschlussstrom an isoliertem Colonepithel von Schafen (N = 6). Der Stromanstieg zwischen Minute 18 und 20 sowie die Abnahme zwischen Min 60 und 66 sind statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p = 0,0081 bzw. p = 0,0491).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5
time [min]
DMSO
muc Verapamil
muc Ome-prazol
muc Verapamil
ser BaCl2
ser [K+] muc
100 mmol/l Puffertausch [K+] muc
4 mmol/l
Isc [µeq/cm²h]
Abb. 43: Einfluss der mukosalen Zugabe von Omeprazol (10-3 mol/l) in DMSO (10 µl) und reinem DMSO (10 µl) sowie von Verapamil (10-4 mol/l) und der serosalen Zugabe von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil 10-4 mol/l) auf den transepithelialen Kurzschlussstrom an isoliertem Colonepithel von Rindern (N = 6). Der Stromanstieg zwischen Minute 14 und 16 ist statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p < 0,0188). Die kontinuierliche Abnahme des Stroms ist keinem einzelnen Blocker zuzuordnen.
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
time [min]
DMSO muc
Vera pamil muc Ome-prazol
muc Verapamil
ser BaCl2
ser [K+] muc
100 mmol/l Puffertausch [K+] muc
4 mmol/l
Isc [µeq/cm²h]
Abb. 44: Einfluss der mukosalen Zugabe von Omeprazol (10-3 mol/l) in DMSO (10 µl) und reinem DMSO (10 µl) sowie von Verapamil (10-4 mol/l) und der serosalen Zugabe von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf die epitheliale Leitfähigkeit an isoliertem Colonepithel von Schafen (N = 6). Der Anstieg der Leitfähigkeit zwischen Minute 18 und 20 sowie die Abnahme zwischen Min 60 und 62 sind statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p = 0,0090 bzw. 0,0371).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
7 8 9 10 11 12 13 14 15
time [min]
DMSO muc
Verapamil muc Ome-prazol muc
Verapamil ser BaCl2
ser [K+] muc
100 mmol/l Puffertausch [K+] muc
4 mmol/l
Gt [mS/cm2 ]
Abb. 45: Einfluss der mukosalen Zugabe von Omeprazol (10-3 mol/l) in DMSO (10 µl) und reinem DMSO (10 µl) sowie von Verapamil (10-4 mol/l) und der serosalen Zugabe von Bariumchlorid (1,5 mmol/l) und Verapamil (10-4 mol/l) auf die epitheliale Leitfähigkeit an isoliertem Colonepithel von Rindern (N = 6). Der Anstieg der Leitfähigkeit zwischen Minute 18 und 20 ist statistisch signifikant (gepaarter T-Test; p = 0,0126).
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
7 8 9 10 11 12 13 14 15
time [min]
DMSO muc
Verap.
muc Ome-prazol
muc Verapamil
ser BaCl2
ser [K+] muc
100 mmol/l Puffertausch [K+] muc
4 mmol/l
Gt [mS/cm2 ]
5.2. Untersuchung zur Kaliumexkretion bei Milchkühen mit und ohne Supplementation von Kaliumchlorid in vivo
Im Folgenden sind die Ergebnisse des Bilanzierungsversuchs zur Ausscheidung von Kalium über verschiedene Exkretionswege (Kot, Urin und Milch) dargestellt. Am ersten und letzten Tag (A und E) wurde, als Kontrolle, die basale Kaliumexkretion unter den Versuchsbedingungen bestimmt. Am zweiten Tag (B) erfolgte eine Supplementation von 80 g KCl in den Pansen. Am dritten Tag (C) wurden 1,49 g KCl ins Duodenum appliziert. Am vierten Tag erfolgte zur Volumenkontrolle für Tag C die Applikation einer äquimolaren Menge NaCl ins Duodenum.
Abbildung 46 gibt eine Übersicht über die Kaliumaufnahme und die Kaliumausscheidung entlang der verschiedenen Ausscheidungswege (Urin, Kot, Milch) an den fünf Versuchstagen über jeweils 24 Stunden. Aus diesen Werten wurde in Verbindung mit der Analyse des Futters die entsprechende Kaliumretention der Kühe berechnet. Einzelheiten zu den Ausscheidungswegen sowie der Tagesverlauf der Kaliumausscheidung sind im Folgenden in separaten Kapiteln dargestellt.
Abb. 46: Gesamtübersicht über die Kaliumbilanz als Mittelwert aller Tiere (N = 6) ohne Behandlung (A und E), nach intraruminaler Applikation von 80 g KCl (B) sowie nach intraduodenaler Applikation von 1,49 g KCl (C) bzw. 1,17 g NaCl (D). Die Auswertung der einzelnen Abschnitte (K-Aufnahme, Kot, Milch, Urin, Retention) erfolgte jeweils mittels One Way ANOVA (repeated measurements), ggf. mit angeschlossenem Newman-Keuls-Test. Die Ergebnisse sind in den jeweiligen Kapiteln angegeben.
Kot Milch Urin
-75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 175 200
*
*
K-Aufnahme K-Exkretion K-Retention
Tag A bzw. E: Kontrolle Tag B: KCl-Applikation Pansen Tag C: KCl-Applikation Duodenum Tag D: NaCl-Applikation Duodenum K [g*24h-1 ]