Effects of a blend of green tea and curcuma extract supplementation on lipopolysaccharide-induced inflammation in horses and ponies

Einleitung: Verschiedene Erkrankungen gehen bei Pferden mit einer erhöhten Entzündungsbereitschaft einher. Das entzündliche Geschehen kann dabei in engem Zusammenhang mit dem Auftreten von Stress des endoplasmatischen Retikulums (ER) stehen. Im Zuge der Immunantwort entsteht eine Signalkaskade, die über Entzündungsmarker quantifiziert werden kann. Bei der Expression verschiedener Entzündungsmediatoren rückt insbesondere die Leber in den Fokus. Die anti-inflammatorische und ER-Stress-modifizierende Wirkung von oralen Polyphenolen aus einem Grüntee-Kurkuma-Extrakt (GKE) wurde bereits in anderen Tierspezies, wie z.B. Wiederkäuern oder Schweinen nachgewiesen. Ziel der Studie: Das Ziel der vorliegenden Studie war die Überprüfung der Effekte einer GKE-Supplementierung auf eine Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte Entzündung bei Pferden und Ponys. Die Hypothese war, dass die Supplementierung des GKE zu einer Reduktion der entzündlichen Reaktion und des Zellstresses bei Pferden und Ponys führt. Tiere, Material und Methoden: In einer randomisierten, placebo-kontrollierten Studie wurden fünf gesunde adulte Warmblutpferde (Angaben in Mittelwert ± Standardabweichung, Alter 19 ± 5 Jahre; Körpermasse (KM) 589 ± 81 kg) und sechs gesunde adulte Shetlandponys (Angaben in Mittelwert ± Standardabweichung, Alter 9 ± 3 Jahre; KM 126 ± 8 kg) einbezogen. Die tägliche Basisration bestand aus Heu (2 kg/100 kg KM). Im Cross-over erhielten die Tiere für 21 Tage 10 g eines GKE (20% Polyphenolgehalt) nach Angaben des Herstellers, oder alternativ ein Placebo (Kalziumcarbonat) zusammen mit 1 kg (Pferde) oder 0,2 kg (Ponys) eines kommerziellen Ergänzungsfuttermittels für Pferde. Nach der 21-tägigen Supplementierungsphase wurde bei allen Tieren zur Induktion eines moderaten, generalisierten Entzündungsgeschehens LPS (10 ng/kg KM) intravenös appliziert. 24 Stunden vor und 12 Stunden nach der LPS-Challenge wurden Blutproben und Lebergewebe entnommen. Die Entnahme des Lebergewebes erfolgte minimalinvasiv unter Ultraschallkontrolle. Während der anschließenden 3-monatigen Wash-out Phase erhielten alle Tiere ausschließlich Heu zur freien Aufnahme. Hiernach fand im Cross-over Verfahren ein Wechsel der Fütterungsgruppen statt. Eine erneute LPS-Challenge und die anschließende Probennahme wurden nach den oben genannten Kriterien durchgeführt. In allen Blutproben wurden die Parameter Serum Amyloid A (SAA), Haptoglobin (Hp) und Retinol-bindendes Protein 4 (RBP4) gemessen. Mittels RT-qPCR wurden in allen Leberbioptaten die mRNA-Level ausgewählter Entzündungsmarker bestimmt (Hp, TNF-α, IL-1β, IL-6, CD68, FGF21, NF-kB, ATF4). Zusätzlich erfolgte eine histologische Untersuchung auf entzündliche Reaktionen im Gewebe. Die Daten, mit Ausnahme der immunhistochemischen Auswertungen, wurden unter Verwendung der kommerziellen Software Statistica® statistisch ausgewertet. Die Daten wurden mittels des Shapiro-Wilks-Testes auf Normalverteilung überprüft. Da die Daten nicht normalverteilt waren, wurde der Wilcoxon-Test für nicht-parametrische Daten angewendet. Das Signifikanzniveau lag bei p < 0,05. Die Darstellung der Daten erfolgt als Median und dem 25./75. Perzentil. Ergebnisse: Vor der LPS-Challenge lagen alle Werte für SAA ≤ 2,6 mg/l. Nach der LPS-Challenge stiegen die Werte signifikant an (Angabe Median und in Klammern 25./75. Perzentil, Placebo-Gruppe: 98,4 (70,2/118) μg/ml, Zeit p = 0,008; GKE-Gruppe: 70,7 (46,8/111) μg/ml, Zeit p = 0,003). Innerhalb der GKE-Gruppe stieg der Wert für Hp im Serum nach der LPS-Challenge signifikant an (Zeit p = 0,005). Es konnten keine weiteren signifikanten Unterschiede in den Blutparametern im Vergleich der GKE-Gruppe zur Placebogruppe nach LPS Stimulation gefunden werden. Im Lebergewebe zeigte sich nach der LPS-Challenge für die GKE-Gruppe eine 2,6-fach geringere mRNA-Expression für das pro-inflammatorische Zytokin IL-1β im Vergleich zur Placebogruppe (Supplementierung p = 0,04). Die mRNA-Level von CD68 (Zeit p = 0,04) und Hp (Zeit p = 0,03) zeigten nach der LPS-Challenge im Lebergewebe einen signifikanten Anstieg innerhalb der Placebogruppe. Innerhalb der GKE-Gruppe zeigten sich keine Veränderungen durch die LPS-Challenge. Ein signifikanter Unterschied zwischen der Placebo- und der GKE Gruppe nach LPS wurde nicht gefunden. Andere Parameter im Lebergewebe, wie z.B. Transkriptionsfaktor NF-κB und die Zytokine IL-6 und TNF-α, zeigten keine signifikanten Veränderungen nach der LPS-Challenge in beiden Fütterungsgruppen. Für die Ergebnisse der Immunhistochemie konnten keine signifikanten Unterschiede in Abhängigkeit zur LPS-Challenge oder der Fütterung gezeigt werden. Schlussfolgerung: Die LPS-Challenge induzierte eine generalisierte Entzündung bei Pferden und Ponys. Die Supplementierung eines GKE für 21 Tage zeigte über die Reduktion des Entzündungsmarkers IL-1β in der Leber ein anti-inflammatorisches Potential. Andere Blut- und Leberparameter zeigten keinen Supplementierungseffekt. Somit konnte kein umfassender anti-inflammatorischer Effekt der GKE Supplementierung festgestellt werden.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Leipzig

Year

2020

Author dc:creator

• Starzonek, Janine

• Entzündung
• Stress des endoplasmatischen Retikulums
• Supplementierung
• Polyphenole
• Grüntee-Kurkuma-Extrakt
• inflammation
• endoplasmic reticulum stress
• supplementation
• polyphenols
• green tea curcuma extract