Einfluss der Dauer der Nüchternzeit auf das Ergebnis im intravenösen Glukosetoleranztest beim weiblichen Jungrind

Abstract

Zur Prüfung unterschiedlicher Hungerphasen auf den Glukosemetabolismus erfolgte der intravenöse Glukosetoleranztest an jeweils 28 weiblichen Rindern unter Verwendung fünf verschiedenener Nüchternstufen. Der erste Test fand im Frühjahr an 28 Färsen der Rasse Schwarzbuntes Milchrind und Holstein–Friesian statt, der Wiederholungstest erfolgte dann im Herbst desselben Jahres an 28 Jungkühen, ebenfalls der Rasse Schwarzbuntes Milchrind und Holstein–Friesian zugehörig. Es kamen fünf unterschiedliche Nüchternstufen zur Anwendung. Jeder Tiergruppe wurde das Futter für 0, 12, 24, 36 und 48 Stunden entzogen. Als Untersuchungsgrößen wurden die Lebendmasse, die Glukose– und Insulinanfangskonzentrationen, die Glukose– und Insulinmaximalkonzentrationen bzw. deren korrigierte Versionen, die Glukose– und Insulinflächen bzw. deren korrigierte Flächenwerte, die Glukose– und Insulinendkonzentrationen und deren korrigierte Endkonzentrationen verwendet. Ferner flossen in die Untersuchung die Glukose- und Insulinhalbwertszeiten sowie die Zeitpunkte, in denen die Insulinmaximalkonzentration erreicht wurde, ein. Die korrigierten Versionen beinhalten die ursprünglichen Testparameter, abzüglich den jeweiligen Anfangskonzentrationen. Ziel dieser Arbeit war, neben einer Beurteilung der tierindividuellen Insulinantwort und Glukosereaktion unter Einfluss der fünf verschiedenen Nüchternstufen, eine Aussage über die Entwicklung der einzelnen Testparameter während eines zweiten Testdurchgangs im Herbst zu erhalten. Dies sicherte auch den Stichprobenumfang. Unter Einhaltung der verschiedenen Nüchternzeiten kam es nach dem i. v. GTT zu einem Anstieg der meisten Glukoseparameter mit der Dauer des Futterentzugs. So stieg die Glukosehalbwertszeit von 28,0 Minuten nach 0 Stunden Fasten auf 52,2 Minuten während einer 48 stündigen Nüchternzeit, die Glukosefläche begann mit 72,5 (0 Stunden Fasten) und stieg auf 88,1 (48 Stunden Fasten). Ebenso stiegen die Glukoseendkonzentrationen von 4,4 mmol/l (0 Stunden) auf 6,7 mmol/l (48 Stunden) und Glukosemaximalkonzentrationen von 14,1 mmol/l (0 Stunden) auf 14,7 mmol/l (36 Stunden), wobei es zu einem geringen Abfall während einer 48 Stunden langen Fastenzeit (14,3 mmol/l) kam. Die einzige Ausnahme bilden in dieser Studie die Glukoseanfangskonzentrationen, die mit der Länge der Fastenzeit sanken (4,5 mmol/l bis 3,8 mmol/l). In der Regel erfolgte nach einer Nüchternzeit von 12 Stunden ein deutlicher Anstieg der einzelnen Glukosewerte. Während einer Nüchternzeit von 24 und 36 Stunden gab es nur geringe Unterschiede zwischen den einzelnen Glukoseparametern. Signifikante Unterschiede traten in beiden Testreihen bei den meisten Glukoseparametern auf. Die Glukosewerte während der zweiten Testreihe (Herbst) hielten sich auf einem deutlich höheren Niveau als während der ersten Testreihe (Frühjahr). Die Glukoseanfangskonzentrationen (Signifikanz = 0,13) und Glukosehalbwertszeiten (Signifikanz = 0,171) dagegen verhielten sich in beiden Testreihen nahezu identisch ohne signifikanten Unterschied. Die Insulinparameter verhielten sich unter Einhaltung der Nüchternzeiten größtenteils konträr zu den Glukosewerten. So sanken einzelne Insulinwerte mit der Dauer eines Futterentzugs, teilweise traten erhebliche Schwankungen innerhalb der Nüchternzeiten auf. Dies vor allem während der ersten Testreihe. Die Insulinanfangskonzentrationen fielen konstant von 10,2 μU/ml nach 0 Stunden Fasten auf 3,3 μU/ml während einer 48 Stunden langen Nüchternzeit. Die Insulinmaximalkonzentrationen sanken von 140,9 μU/ml (0 Stunden) auf 86,4 μU/ml (48 Stunden), die Insulinfläche von 754 (12 Stunden) auf 501 (48 Stunden). Ebenso verhielten sich die korrigierten Insulinmaximalkonzentrationen bzw. korrigierten Insulinflächen. Allerdings stiegen die Insulinendkonzentrationen bzw. korrigierten Insulinendkonzentrationen mit der Dauer der Fastenzeiten und fielen während einer 48 stündigen Nüchternzeit (32,9 μU/ml) dann wieder ab. Hier bewegen sich die Werte zwischen 20,6 μU/ml (0 Stunden) und 40,1 μU/ml (36 Stunden), die basalen Insulinkonzentrationen wurde aber bei keinem Tier erreicht. Die Zeitpunkte, in denen die Insulinhöchstkonzentrationen auftraten, bewegten sich zwischen 13,5 Minuten (12 Stunden Fasten) und 16,5 Minuten (24 Stunden Fasten). Bei diesem Testparameter gab es einige Schwankungen. So wurde die Insulinmaximalkonzentration ohne Nüchternzeiten nach 14,5 Minuten erreicht, nach einer Nüchternzeit von 36 Stunden nach 16,0 Minuten und nach 48 Stunden Fasten nach 14,7 Minuten. Diese Ergebnisse werden auch von anderen Studien bestätigt. Schwankungen traten auch bei den Insulinhalbwertszeiten auf. Die schnellste Insulinelimination erfolgte nach einer Nüchternzeit von 12 Stunden (19,7 Minuten), die längsten Insulinhalbwertszeiten zeigten Nüchternzeiten zwischen 24 Stunden (41,5 Minuten) und 36 Stunden (42,9 Minuten). Eine 48 Stunden lange Nüchternzeit hatte wiederum eine Insulinhalbwertszeit von 37,3 Minuten. Bei den Insulinparametern traten, ebenso wie bei den Glukoseparametern, die geringsten Abweichungen zwischen 24 und 36 Stunden Futterentzug auf. Die Insulintestparameter halten sich, ebenso wie die Glukoseparameter, während der zweiten Testreihe auf einem signifikant höheren Level als während der ersten Testreihe. Allerdings verhalten sich einzelne Insulinparameter, wie 1. die Insulinfläche, 2. die Zeitpunkte zum Erreichen der Insulinmaximalkonzentration und 3. die Insulinhalbwertszeit in der ersten Testreihe anders als während der zweiten. Einzig die Insulinanfangskonzentrationen weisen zwischen beiden Testreihen keine signifikanten Unterschiede auf. Hier hat die höhere Lebendmasse, die Tageszunahme und Fütterungsintensität während der zweiten Testreihe maßgeblichen Einfluss auf die Konzentrationsunterschiede. In dieser Sudie konnte festgestellt werden, daß für den intravenösen Glukosetoleranztest Nüchternzeiten zwischen 24 und 36 Stunden am aussagekräftigsten für eine zuverlässige Beurteilung der Insulinantwort und Glukoseraktion ist, da hier die geringsten Schwankungen bei den Glukose – und Insulintestparametern zwischen den einzelnen Tieren auftraten. Allerdings bedarf es noch weiterer Abklärung, ob bei Nüchternzeiten zwischen 12 und 18 Stunden bzw. 18 und 24 Stunden ebenso geringe Schwankungen auftreten, wie während 24 und 36 Stunden Futterentzug.

The glucose tolerance test has been carried on 28 female cattle during five different fasting periods to test the starving behaviour. First test started in spring with 28 heifers (Holstein and Holstein–Friesian breedings). A repetition proceeding have bee carried out in autumn same year on 28 pregnant cattle (Holstein and Holstein-Friesian breedings). Five different fasting periods have been used. Every animal group had to starve for 0, 12, 24, 36 and 48 hours per each week. To test the insulin response and the glucose reaction were used the body weight, basal glucose– and insulin concentration, maximal glucose– and insulin concentration, corrected maximal glucose– and insulin concentration, glucose– and insulin area, corrected glucose– and insulin area, end concentration of glucose and insulin and corrected end concentration of glucose– and insulin. Further were used the glucose– and insulin half-life and the moment when the maximal insulin concentration were reached. The corrected version marks the usual test parameter without the basal concentrtation of glucose or insulin. The aim of this study was, including the assessment of the individuel insulin response and glucose reaction under influence of the five different fasting periods, to get a statement about the development of the testing parameters during the repetition proceeding in autumn. This also ensure the extent of spot checks. Under consideration the different fasting times, there was an increase of most of the glucose parameters with the duration of the fasting periods after the glucose loading. Glucose half-life increased after a 0 hours fasting time from 28,0 minutes up to 52,2 minutes after 48 hours starving, the glucose area started with 72,5 (0 hours fasting) and increased up to 88,1 (48 hours fasting). Also the end concentrations of glucose increased from 4,4 mmol/l (0 hours fasting) up to 6,7 mmol/l (48 hours fasting) and maximal concentrations of glucose rised up from 14,1 mmol/l (0 hours fasting) up to 14,7 mmol/l (36 hours fasting), while the maximal glucose concentration decreased for a moment after 48 hours starvation (14,3 mmol/l). The only exception in this study is the basal glucose concentration, which decreased with the duration of the fasting periods (4,5 mmol/l to 3,8 mmol/l). Normaly there was in any cases an distinct increase of the glucose parameters from 12 hours fasting. Between 24 and 36 hours fasting, there were only minor differents between the glucose parameters. There were signifikant differents between both testing proceedings in spring and autumn and most of the glucose parameters. During the second testing proceeding (autumn) the glucose parameters kept on a distinct higher level than during the first testing proceeding (spring). Nevertheless all glucose parameters described the same diagram, but on different level of concentration. This characteristics relates to the differences of life weight (Ø 50 kg) during second testing proceedings and the accordingly daily increase in weight. In this connection, the intensity of fodder and fodder quality also plays an important part, which were different between the two testing proceedings. The basal glucose concentration (significancy = 0,13) and glucose half-life (significancy = 0,171) behaved identical at both testing proceedings without any significant differents. Under consideration the fasting periods the insulin parameters behaved contrary to the glucose parameters. Some of the insulin parameters decreased with the duration of starving, in some cases appeared enormous variations between fasting times. Especialy during the first testing proceeding. Basal insulin concentrations constant decreased from 10,2 μU/ml after 0 hours fast till 3,3 μU/ml during 48 hours starvation. Maximal insulin concentration decreased from 140,9 μU/ml (0 hours fast) down to 86,4 μU/ml (48 hours fast), insulin area decreased from 754 (12 hours) down to 501 (48 hours). Same behaviour showed corrected maximal insulin concentration and corrected insulin area. Insulin end concentrations and corrected insulin end concentrations increased with the duration of fasting times, but decreased after 48 hours starvation (32,9 μU/ml). The concentrations kept between 20,6 μU/ml (0 hours) and 40,1 μU/ml (36 hours). In no case the basal insulin concentrations were reached after one hour duration of the i. V. GTT. The moment, at wich the highest insulin concentration were reached, ranged between 13,5 minutes (12 hours fast) and 16, 5 minutes (24 hours fast). This testing parameter showed some fluctuation. The maximal insulin concentration without fastening were reached after 14,5 minutes, after 36 hours fastening in 16,0 minutes and after 48 hours starvation in 14,7 minutes. This results were also proved in other studies. Insulin half-life also showed different fluctuation. The fastest insulin elimination took place after 12 hours starvation (19,7 minutes), the longest insulin half-life stayed between 24 hours fast (41,5 minutes) and 36 hours fast (42,9 minutes). After 48 hours starvation the insulin half-life stayed at 37,3 minutes. The slightest differences between the insulin parameters, like the glucose parameters, appeared between 24 and 36 hours of fasting. The insulin testing parameters kept, like the glucose testing parameters, during the second testing proceeding on a significant higher level than during the first testing proceeding. Some insulin test parameters, like insulin area, the moments for reaching maximal insulin concentrations and insulin half-life behaved different during the first testing proceeding than at second testing proceeding. Only basal insulin concentrations showed no significant differences between both testing proceedings. In this case, the higher life weight during the second testing proceeding and the daily increase in weight including intensity of feeding playes a decisive role for this differences in the level of concentration. In this study, it was discovered, that a fasting duration between 24 and 36 hours is most reliable for an reliable assessment of the insulin answer and glucose reaction after intravenous glucose tolerance test, because this fasting durations presents the slightest differences in insulin– and glucose testing parameters between the testing animals. But it needs further proofments how insulin and glucose parameters behave between 12 and 18 hours fasting or respective 18 and 24 hours fasting to get reliable results.