Einfluss hyperkapnischer Inkubation auf ausgewählte Parameter in Blut und Amnionflüssigkeit von zwei Mastgeflügelrassen (ROSS 308 und ISA JA 757)

Abstract

CO2 als Stressor wurde bereits in einigen Studien zur Inkubation von Hühnerembryonen eingesetzt, wobei es Hinweise auf einen früheren Schlupf und eine geringere Aszitesanfälligkeit bei Bebrütung mit erhöhten CO2-Werten gibt (De Smit et al., 2008). Zur Vertiefung und weiteren Aufklärung der damit im Zusammenhang stehenden Wirkmechanismen wurden in den vorliegenden Untersuchungen zwei Mastgeflügelrassen (Ross und Isa) verglichen, die sich in ihrer Ausprägung von Aszites unterscheiden. Dazu wurde untersucht, welchen Einfluss erhöhte CO2-Werte in Kombination mit Normoxie oder erhöhter Luftfeuchtigkeit und moderater Hypoxie in den ersten zehn Tagen der Inkubation auf die embryonalen Flüssigkeiten haben. Sowohl im Blut als auch in der Amnionflüssigkeit wurden ausgewählte Gasparameter (pH, pO2, pCO2, HCO3- Hb, Hkt), Elektrolyte (K+, Na+, Ca2+,Cl-) und Metabolite (Glukose, Lactat), sowie morphologische Daten (Herz- und Körpermasse) erfasst. Bei den geprüften Gasparametern konnten signifikante Rassenunterschiede durch die NV (erhöhte CO2-Werte, Hypoxie und erhöhte relative Luftfeuchte) bis D10 mit eindeutiger Tendenz provoziert werden. Die Rasse Ross hatte hierbei niedrigere pH- und pO2-Werte im Blut sowie signifikant höhere pCO2- und HCO3--Werte in Blut und Amnionflüssigkeit als Isa. Die Hb- und Hkt-Werte waren dagegen gegenüber Isa erhöht, was auf eine angepasste Sauerstoffversorgung schließen lässt. Die Bedingungen bei NV aktivieren den Stoffwechsel von Ross stärker. Gleichzeitig wird das Kohlensäure-Bikarbonat-Puffersystem bereits pränatal beansprucht (höhere HCO3--Werte). Durch dieses embryonale Training kann die Leistungsfähigkeit des Puffersystems im adulten Tier verbessert sein. Außerdem zeigten die Gasparameter eine enge Beziehung zum Alter der Embryonen. Die verschiedenen, altersabhängigen Konzentrationen zwischen den Kompartimenten (Blut und Amnionflüssigkeit) werden durch die Blut-Amnion-Barriere aufrechterhalten. Die Elektrolytkonzentrationen zeigten ebenfalls signifikante Rassenunterschiede. Unter NV waren bei der Rasse Ross höhere Na+- und K+-Werte im Vergleich zur Kontrolle nachweisbar. Die Rasse Isa reagierte dagegen kaum. Es kann angenommen werden, dass die NV-Bedingungen zu einer frühzeitigen Konditionierung der für die Wasserregulation zuständigen Hormone führen und sich so teilweise die positiven Wirkungen hinsichtlich der Aszitesanfälligkeit erklären lassen. Bei der Rasse Ross zeigten sich unter NV-Bedingungen höhere Ca2+-Werte im Blut als bei Isa. Mittels Eischalenresorption werden Ca2+ und HCO3- gewonnen, was u.a. nötig für die Pufferung im Stoffwechsel ist. Die Bedingungen der NV führten zu einer erhöhten Korrelation der Konzentrationen von Na+ und Cl- zwischen Blut und Amnionflüssigkeit. Damit wird das Zusammenwirken dieser beiden Kompartimente belegt. Die Amnionflüssigkeit dient als Reservoir für das Blut. Die Untersuchung der Metabolite ergab unter der NV Rassenunterschiede in der Glukosekonzentrationen im Blut von Ross und Isa. Ross zeigte gegenüber Isa geringere Glukosewerte, die durch den erhöhten Stoffwechsel und den damit erhöhten Glukose-Verbrauch entstehen. Die Lactat- Werte zeigten keine Veränderungen. Auch die morphologischen Parameter zeigten Rassenunterschiede unter NV. Die Körper- und Herzmassen von NV-Ross waren gegenüber NV-Isa an den meisten Inkubationstagen erhöht, was durch den Bedarf des erhöhten Stoffwechsels erklärbar ist. Die Disproportionen nahmen bei NV- Ross insgesamt stärker zu als bei NV-Isa. Mit zunehmendem Alter der Embryonen sank der Anteil der Herzmasse an der Körpermasse. Es sind strukturelle Veränderungen am Herzen denkbar, mit der sich die Leistungsfähigkeit des Herz- Kreislaufsystems erhöht. Die Austauschmechanismen in der Blut-Amnion-Barriere wurden ebenfalls durch die NV beeinflusst (erhöhte Korrelation). Der durch NV erhöhte Stoffwechsel erklärt den von De Smit et al. (2008) beschriebenen früheren Schlupf bei Ross und auch die erhöhten Körpermassen und Disproportionen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die NV (erhöhte CO2-Werte, Hypoxie und erhöhte relative Luftfeuchte) bis D10 fast alle geprüften Parameter stark beeinflusst hat. Dabei zeigten sich deutliche Rassen- und Altersunterschiede. Ross reagierte wesentlich sensitiver auf die NV als Isa (erniedrigte pH- und pO2-Werte bzw. erhöhte pCO2-Werte). Der Stoffwechsel von Ross wurde gesteigert. Durch die NV wurden das Puffersystem und die für die Wasserregulation zuständigen Hormone pränatal geprägt (erhöhte HCO3--, Ca2+- und K+- bzw. Na+-Werte). Dies könnte postnatal zu einem leistungsfähigeren Puffer- bzw. Hormonsystem führen und die Empfindlichkeit für Aszites senken.

CO2 as a stressor has been used in earlier studies with chicken embryos. De Smit et al. (2008) stated that higher CO2 levels might even have beneficial effects in preventing ascites-syndrome in ascites-sensitive broilers. For a better understanding about the mechanisms triggered by CO2 two broiler-strains (Ross and Isa), differing in ascites-susceptibility, were compared to each other. The presented results show which influence higher CO2-levels in combination with normoxia or hypoxia and a higher relative humidity in the first ten days of incubation have on embryonic fluids (blood and amniotic fluid). We determined exclusive gas parameters (pH, pO2, pCO2, HCO3- ,Hb, Hkt), electrolyte contents (K+, Na+, Ca2+, Cl-) and metabolites (glucose, lactate) in blood and amniotic fluid and morphological parameters (heart- and bodyweights). Significant differences between the two strains in the gas parameters were achieved by NV (higher amounts of CO2 and a higher relative humidity) until D10. Ross showed lower pH- and pO2-levels in blood as well as significant higher pCO2- and HCO3--concentrations in blood and amniotic fluid than Isa. However an appropriate oxygen supply in Ross was accomplished by higher amounts of Hb and Hkt compared with Isa. NV stimulated Ross’s metabolism. Thus the carbonic acid- bicarbonate- buffer system has already been trained prenatal (higher HCO3--level). Due to the embryonic training the efficiency of the buffer system can be improved in the adult animal. Moreover the gas parameters showed a close relation to the embryos´ age. The different, age dependent concentrations between the compartments (blood and amniotic fluid) were maintained by the blood-amnion-barrier. The electrolyte concentrations also showed significant differences between the two strains. NV-Ross showed higher amounts of Na+ and K+ compared to the control group. Isa on the other hand did not reveal any differences between NV- and control group. It is assumed that NV conditions Ross’s hormone system which regulates water movement and excretion. So the positive effect to ascites-susceptibility can be explained. NV-Ross showed higher Ca2+ concentrations in blood than NV- Isa. This is due to eggshell resorption for generating HCO3- in order to buffer the lower pH in blood of NV-Ross. NV led to higher correlations in Na+ and Cl- between blood and amniotic fluid. This confirms the cooperation of these two compartments. The amniotic fluid serves as a reservoir for blood. By the examination of the metabolites it stood out that NV led to differences between the two strains. NV-Ross showed lower glucose levels in blood than Isa. Hypoglycaemia develops due to Ross’s higher metabolism and the higher demand for glucose. Lactate did not show any differences. Even the morphological parameters demonstrated differences between the two strains under NV. The heart- and bodyweights, shown by NV-Ross, were higher than the ones shown by NV-Isa. NV accelerates Ross’s metabolism and this explains the higher bodyweights. The disproportions between the body- and heartweights were more advanced in Ross than in Isa. With increasing of age the growth of the heart declines proportionally to the growth of the body. Structural, histological changes in the heart, which improve the efficiency of the cardiovascular system, are imaginable. The exchanging mechanisms in the blood- amnion-barrier were also influenced by NV (higher correlation). The increased metabolism due to NV explains the earlier hatch, described by De Smit et al. (2008), and the higher bodyweights and disproportions. Altogether NV (increasing CO2 levels, hypoxia and a higher relative humidity) until D10 influenced the tested parameter strongly. Thereby significant differences between the two strains and differences due to age were seen. Ross reacted more sensitive to NV than Isa (lower pH- and pO2-data resp. higher pCO2 concentrations). Ross’s metabolism was enhanced. Due to NV the buffer system and the hormones, which are responsible for water regulation in the egg, were influenced and stamped prenatal (higher HCO3--, Ca2+- and K+- resp. Na+ -data). This could lead to a more sufficient buffer- resp. hormone system postnatal and the susceptibility for ascites-syndrome could be lowered.