Einfluss von Sauerstoff und Temperatur auf die Zusammensetzung embryonaler Flüssigkeiten bei Gallus gallus domesticus

Abstract

Einfluss auf die gemessenen Parameter. Dieser langfristige Einfluss hat Vorgänge eingeleitet, die auf eine Adaptation deuten. Lange (2005) fand eine Dickenzunahme des Septums, was auf erhöhte Herzarbeit schließen lässt. Im Vergleich zur chronischen Beeinflussung führte kurzfristiger Sauerstoffmangel im Blut zu signifikanten Unterschieden des pH-Wertes (an allen Untersuchungstagen), des pO2 (selektiv) und des Bikarbonatgehaltes (selektiv) im Vergleich zu den nicht behandelten Gruppen. Dies deutet darauf hin, dass die Einstellung dieser Werte nach Stressorwirkung sehr empfindlich geregelt wird. Der pH-Wert im Blut wird unter allen Einflüssen zwischen 7,5 bis 7,6 gehalten, in der Amnionflüssigkeit zwischen 6,7 bis 6,9. Der altersabhängige Abfall im Blut und der vergleichbare Anstieg des pH-Wertes in der Amnionflüssigkeit zeigt eine Feinabstimmung in Abhängigkeit vom Alter. Diese Konstanthaltung in engen Grenzen, aber auf unterschiedlicher Höhe in beiden Flüssigkeiten, unterstützt die Aussage, dass beide Kompartimente unterschiedlich geregelt werden können. Die untersuchten Elektrolyte stehen ebenfalls in enger Beziehung zum Alter der Embryonen. Veränderte Inkubationsbedingungen führten innerhalb einer Flüssigkeit an einzelnen Tagen zu signifikanten Veränderungen. Zwischen beiden Flüssigkeiten kommt es nach D12 zu signifikanten Beeinflussungen. In der Amnionflüssigkeit stiegen die Konzentrationen an K+ und Ca2+ mit zunehmender Inkubationsdauer (Auffangbecken im Zusammenhang mit dem Blut), die Konzentrationen an Na+, Cl- und Lactat- fielen (Lieferung für das Blut). Die Amnionflüssigkeit entspricht bezogen auf Na+, K+ und HCO3 - der intrazellulären und das Blut der extrazellulären Ionenkonzentrationen. Die Konzentrationen an Glucose und Laktat unterscheiden sich zwischen Blut und Amnionflüssigkeit um das 30- bis 50fache. Die Glucose zeigte einen altersabhängigen Anstieg im Blut (D12=6,77 bis D20=10,82 mmol/l). In der Amnionflüssigkeit lag die Konzentration bei 0,2 mmol/l und blieb über den gesamten Untersuchungszeitraum konstant. Hyperthermie führte bei der Glucose im Blut zu größten Abweichungen im Vergleich zur Kontrolle, Hyperthermie und Sauerstoffmangel dagegen hatten keine Abweichungen zur Folge. Lactat zeigte einen altersabhängigen Abfall in beiden Flüssigkeiten. An allen Inkubationstagen zeigte sich ein signifikanter Unterschied nach langfristigem Sauerstoffmangel. Embryonen- und Herzgewicht stiegen mit zunehmendem Alter. Hyperthermie hatte zum Ende der Inkubation ein geringeres Körper- und Herzgewicht im Vergleich zur Kontrolle zur Folge. Hyperthermie und Sauerstoffmangel dagegen führten zu einem höheren Herzgewicht und hatten keinen Einfluss auf die Embryonengewichte. Blut und Amnionflüssigkeit stehen in enger Verbindung über das Endothel der Gefäße und das Epithel des Amnions. Die Amnionflüssigkeit scheint Reservoir und Lieferant der geprüften Gase, Elektrolyte und Metabolite für den Stoffwechsel des Embryos unter physiologischen und belastenden Bedingungen zu sein. Es wurden unterschiedliche Konzentrationen bei Gasparametern, in der Konzentration der Elektrolyte und der Glucose im Blut und in der Amnionflüssigkeit gemessen, verursacht durch Alter, Temperatur und Sauerstoffmangel. Damit ist die Grundlage für veränderten hydrostatischen und (kolloid)osmotischen Druck gegeben. Diese Einflüsse können zu veränderter Elektrolyt- und damit Wasserbalance im Embryo führen. Im schnell wachsenden Masthähnchen kommt als weitere Komplikation die mangelhafte Kapillarisierung der weißen Brustmuskulatur hinzu. Das Herz muss mit erhöhtem Druck arbeiten, was zu Links- und Rechtsherzinsuffizienz führen kann. Damit wäre zumindest teilweise das häufige Vorkommen der Ascites bei Mastgeflügel u.a. auch im Zusammenwirken des Blut- und Amnionkompartiments zu erklären.

The influence of reduced oxygen and/or increased temperature leads to demonstrable adaptation mechanisms with respect to morphological structures and hormonal regulation in the chick embryo of the race of White Leghorn hens (Tönhardt et al. 1995). In the following work, the influence of oxygen deprivation and/or elevated temperature on the ion composition of the blood and amniotic fluid has been examined during the second third of the incubation period, i.e. days 10-20 (D10-D20). Thus, an evidence for the functional cooperation of the two compartments should be carried out with the adjustment to this exposure of stress. Fertile eggs of the race of White Leghorn hens were treated during the embryonic period of D6-D12 with reduced oxygen (chronically; 15% O2) or with increased temperature (39.5°C) and during the period D8-D12 with reduced oxygen and increased temperature (chronically; 15% O2 and 39.5°C). Likewise, the effects of a short reduction in oxygen (acute; 10% O2 for 15 min) was examined. We collected selected gas parameters, measured in the blood as well as in the amniotic fluid (pH, pO2, pCO2, sO2), electrolytes (K+, Na+, Ca2+, Cl-) and metabolite (glucose, lactate) by means of blood-gas-analyzer Radiometer Copenhagen ABL 605® as well as morphologic data (heart- and body weight). The tested gas parameters are closely correlated with the age of the embryo. Thus, the pH value of the blood and in the amniotic fluid falls with increasing incubation time. An agerelated decrease also occurs with respect to oxygen saturation (sO2) in the blood. The partial pressure of the oxygen (pO2) similarly drops, whereas this value shows an increase in the amniotic fluid. The partial pressure of carbon dioxide (pCO2) rises in both the blood and amniotic fluid. These various changes in the tested gas parameters clearly indicate on the characteristic of the two membranes (epithelium of the amnion and endothelium of the capillary). The transportation processes between the two compartments are feasible and for this reason different concentrations in both compartments are sustained. The increased temperature and chronic oxygen deprivation did not have significant influence on the measured parameters. This long-term treatment probably stimulates a regulatory mechanism, thereby indicating that adaptation has taken place. Lange (2005) found a thickness increase of the septum, which suggests increased heart work. In comparison with the chronic effects, short- term oxygen deprivation in the blood leads to significant differences in pH values (on all examined days), in pO2 (selective) and in bicarbonate levels (selective) from the control group. The maintenance of these values thus requires a longer adaptation. This point to the fact, that the attitude of these values is very sensitively regulated after influence of stress. The pH value in the blood is kept between 7.5 to 7.6 under all influences, in the amniotic fluid between 6.7 to 6.9. The age-dependent decline in the blood and the comparable rise of the pH value in the amniotic fluid shows a fine adjustment as a function of the age. This stabilisation within narrow confines, but on different height in both liquids, supports the statement that both compartments can be differently regulated. The tested gas parameters are closely correlated with the age of the embryo, too. Alterations in incubation conditions lead, on specific days, to clear changes within one fluid. Significant influences occur between the two fluids after D12. In the amniotic fluid, the concentrations of K+ and Ca2+ increases with incubation time (storage function in relation to the blood), whereas the concentrations of Na+, Cl- and lactate fall (delivery to the blood). The amniotic fluid conforms, related to Na+, K+ and HCO3 to the intracellular and the blood to the extracellular ion concentrations. The measured metabolites glucose and lactate show great differences between the blood and amniotic fluid. Glucose rises age-dependently in the blood (D12=6.77, D20=10.82mmol/l). In the amniotic fluid, however, only a lower order of magnitude of glucose is measurable and this remains constant during the examined period (0.2mmol/l). Hyperthermia leads with glucose to the largest deviations in the comparison with the control. Hyperthermia and oxygen deficiency did not show any variances. Lactate exhibits an age-related fall in both fluids and is significantly affected on all examined days following long-term oxygen deprivation. The weights of the embryo and heart increase with increasing age. A rise in incubation temperature caused a smaller body and heart weight at the end of the incubation in comparison to the control. Hyperthermia and oxygen deficiency did lead to a higher heart weight and had no influence on the embryo weights. Blood and amniotic fluid are in close contact across the endothelium of the blood vessels and the amniotic epithelium. The amniotic fluid seems to be a reservoir and supplier for the examined gases, electrolytes and metabolites for the metabolism of the embryo under physiological and aggravating conditions. Different concentrations were measured in the concentration of the gas parameters, in the concentration of the electrolytes and glucose in the blood and in the amniotic fluid, caused by age, temperature and oxygen deficiency. Therefore the basis for changed hydrostatic and (colloid)osmotic pressure is given. These influences can lead to changed electrolyte and thus water balance in the embryo. For this reason you could at least partly explain the prevalent appearance of ascites in mast poultry, e.g. in the cooperation of the blood- and amnion compartment. In fast growing mast broilers the unsatisfactory capillarysation of the white breast musculature is added as a further complication. The heart has to work with increased pressure, which can lead to left- and/or right heart insufficiency.