Charakterisierung des HCO 3 – Transportes des isolierten Psalterepithels des Schafes

Abstract

Die transportphysiologischen Funktionen des Psalters sind bis heute vergleichsweise wenig bekannt. Ein Großteil der Erkenntnisse über Transportprozesse des Vormagensystems der Wiederkäuer wurde am Rumen gewonnen. Es war Absicht der vorliegenden Arbeit, Effekte verschiedener Transportmechanismen und somit mögliche Interaktionen mit dem Bikarbonattransport näher zu untersuchen. Hierzu wurden mit einer Kombination aus pH-Stat-Methode und Ussing Kammer Technik in vitro Versuche an isolierten Epithelien des Psalters von Schafen über den Transport von HCO3- durchgeführt. Folgende Ergebnisse wurden gewonnen: \- Der Transport von HCO3- (Absorption) beträgt unter Kontrollbedingungen (mukosal 50 mmol•l-1 HCO3- /10 % CO2) 4,79 bis 9,13 μeq•cm-2•h-1. \- Die Hemmung des Na+/H+ Austauschers durch Amilorid (1 mmol•l-1 mukosal) verringert den HCO3- nicht signifikant. \- Die Annahme, dass Fettsäuren undissoziiert in das Epithel diffundieren und so ein Proton in das Epithel transportiert wird, das den Bikarbonattransport beeinträchtigt, ist bestätigt. Hohe Konzentrationen (100 mmol•l-1 Acetat) reduzierten den Bikarbonattransport signifikant. \- Ammoniak wird zum Großteil als NH3 aufgenommen. Der Transport von HCO3- wird nicht beeinflusst. \- Die Hemmung des Na+/Cl- Kotransportes durch HCTZ (1 mmol•l-1 mukosal) verursacht eine erhebliche und signifikante Reduzierung der HCO3- Transportes. Es wird angenommen, dass die luminale Cl- Aufnahme über den Na+/Cl- Kotransport der Energetisierung des Cl-/HCO3- Austauschers dient (Cl- Sekretion/HCO3- Aufnahme). \- Die luminale Bikarbonataufnahme wird nicht durch eine hohe (100 mmol•l-1) mukosale Chloridkonzentration beeinflusst. Die Ergebnisse lassen in Verbindung mit Erkenntnissen der Literatur zu, dass die Absorption von Bikarbonat im Psalter von Schafen durch zwei in Serie geschaltete Anionenaustauscher vermittelt wird. Die Aktivität des apikalen Anionenaustauschers und damit die Bikarbonatabsorption wird beeinflusst durch den pHi und durch die intrazelluläre Verfügbarkeit von Cl-, die durch den Na+/Cl- Kotransport sichergestellt wird. Somit ergibt sich eine indirekte Interaktion zwischen den Na+ Transport via NHE und Na+/Cl- Kotransport und dem HCO3- Transport.

The transport-physiological functions of the omasum are relatively unknown to date. The majority of knowledge about transport mechanisms in the forestomach system of ruminants is originated from research related to the rumen. The purpose of this thesis was to better characterize effects of different transport mechanisms and hence interactions with the bicarbonate transport in the omasum. To this end, we combined the pH-Stat-method and the Ussing Chamber method to study bicarbonate transport in hay-fed sheep omasum via in vitro experiments. We obtained the following results: \- The range of bicarbonate transport (absorption) of the control group (mucosal 50 mmol•l-1 HCO3- /10 % CO2) was 4,79 - 9,13 μeq•cm-2•h-1. \- Inhibiting the Na+/H+ exchanger by amiloride (1 mmol•l-1 mucosal) does not reduce HCO3- significantly. \- The assumption, that SCFA diffuse undissociated into the epithel while carrying a proton with them which inhibits bicarbonate transport, is confirmed. High concentrations (100 mmol•l-1 acetate) reduce transport rates significantly. \- The majority of ammonia is absorbed as NH3. HCO3- transport is not affected. \- Inhibiting Na+/Cl- Cotransport by HCTZ (1 mmol•l-1 mucosal) causes a significant reduction of HCO3- transport. We suspect that luminal Cl- absorption via the Na+/Cl- Cotransport serves the purpose of energizing the Cl-/HCO3- exchanger (Cl- secretion/HCO3- absorption). \- Luminal bicarbonate absorption is not impacted by high (100 mmol•l-1) mucosal chloride concentration. Combined with results from literature, these results allow that bicarbonate absorption in sheep omasum is mediated by two in serial placed anion exchangers in the apical and basolateral membrane. The activity of the apical anion exchanger – and therefore bicarbonate absorption – is impacted by pHi and the intracellular availability of Cl-, which is secured by the Na+/Cl- Kotransport. Therefore, we conclude an indirect interaction between Na+ transport via NHE and Na+/Cl- Kotransport and the HCO3- transport.