Ensuring high growth performances is a central subject in the production of livestock. For this reason the diet of pigs is often supplemented with crystalline AA, especially Met as it is an essential and a limiting AA. The objective of this project was to gain insight into the mechanisms of Met absorption in the intestine of weaned pigs and to assess whether different dietary supplements might have different effects on the expression of Met transport systems in the intestinal tract. In the first part of this project, a feeding study was run to give insight whether different Met sources had an effect on the absorption of Met in the small intestine. For this purpose, three groups of each 9 piglets received a pre-feeding which only differed by the Met source supplemented. The three sources were L-Met, D/L-Met and the hydroxy Met analog D/L-2-hydroxy-4-methylthiobutyrate) D/L-HMTBA. In a functional study using the Ussing chamber, we analyzed the mucosal-to-serosal flux rates of L-Met, D-Met and D/L-HMTBA through sections of duodenum, jejunum and ileum. The resulting data showed that a D/L-Metcontaining diet increased the absorptive capacity for D-Met and L-Met. In the jejunum the flux rates of L-Met in the D/L-Met fed group were strongly Na+-dependent, suggesting the induction of a Na+-dependent transport system in the jejunum by a D/L-Met-containing diet. Na+-dependent L-Met transport systems in the apical membrane include B0AT1, ATB0+, ASCT2 and system IMINO. The flux study of D/L-HMTBA in the small intestine showed that the different dietary sources had no influence on the intestinal flux of D/L-HMTBA itself, which was rather surprising as the systems which supposedly accept D/L-HMTBA as a substrate (MCT1 and MCT4) are known to be upregulated in the presence of appropriate substrates. For a better understanding of the functional data obtained in the first part of this project, an analysis of the expression of possible Met transport systems was run along the whole gastrointestinal tract of pigs in the second part of this project. The samples came from the same pigs we used in the Ussing chamber experiments in the first part. Changes in mRNA expression of a total of nine apical or basolateral AA transporters, as well as MCT1 and MCT4, and changes in protein expression of four AA transporters were analyzed. In pigs fed D/L-Met, mRNA expression of ASCT2 was higher when compared to D/L-HMTBA in the small intestine, but this induction was not statistically confirmed on the protein level. B0AT1 protein expression was higher in the distal small intestine where it was upregulated by a D/L-Met containing diet. A D/L-HMTBA-containing diet seemed to upregulate certain basolateral transport systems on gene and protein levels, but also mRNA expression of MCT1. Overall, this part of the project showed that different Met supplements have an effect on the expression of several AA transport systems, especially D/L-Met seemed to have an effect on apical transport systems and D/L-HMTBA more on basolateral transport systems. Overall, this work showed that Met absorption in the intestine is influenced by the diet. Especially a D/L-Met-containing diet increased the L-Met flux in the jejunum of pig in the presence of Na+. Following the functional experiments, the analysis of gene and protein expression showed that this effect might result from expression changes of ASCT2 and B0AT1 which are both Na+-dependent transport systems. They are both excellent candidates for being responsible for the induction of Na+-dependent L-Met flux in the jejunum in the Ussing chamber experiment. To distinguish among those two contenders, more functional data is required to fully understand the mechanisms behind the changes observed in the feeding trial.
Die Gewährleistung von hohen Wachstumsraten ist eine zentrale Zielsetzung in der Fleischproduktion. Aus diesem Grund wird die Ernährung von Schweinen oft mit Aminosäure-Supplementen ergänzt. Das Vorhaben dieses Projektes war es, einen Einblick in die Mechanismen der Methioninabsorption im Darm abgesetzter Ferkel zu gewinnen und zu erforschen, ob verschiedene Futterergänzungsmittel verschiedene Effekte auf die Expression von Methionintransportern im Gastrointestinaltrakt haben. Im ersten Teil dieses Projektes, wurde eine Fütterungsstudie durchgeführt. In diesem Experiment sollte Verständnis gewonnen werden, ob die Absorption von Methionin von verschieden supplementierten Methioninquellen beeinflusst werden kann. Zu diesem Zweck wurden drei Gruppen aus je neun Absatzferkeln jeweils ein Futtermittel verfüttert. Jede Gruppe wurde mit je einer anderen Methioninquelle vorgefüttert. Die drei Quellen waren L-Methionin, D/L-Methionin und D/L-2-hydroxy-4-methylthiobutyrate (D/L-HMTBA), die restliche Zusammensetzung der drei Futtermittel war identisch. In einer funktionellen Studie wurden die mukoserosalen Fluxraten von L-Methionin, D-Methionin und D/L-HMTBA in verschiedenen Dünndarmabschnitten mit der Ussing-Kammer Technik analysiert. Die Daten zeigten, dass ein mit D/L-Methionin supplementiertes Futtermittel die Absorptionsfähigkeit für D- und LMethionin erhöht. Im Jejunum der Tiere, die D/L-Methionin erhielten, waren die L-Methionin Fluxraten stark Na+-abhängig. Dieses Ergebnis ist ein Hinweis, dass ein D/L-Methioninhaltiges Futtermittel ein Na+-abhängiges Transportsystem im Jejunum von Absatzferkeln induziert. Als Na+-abhängige Transportsysteme, die Methionin als Substrat akzeptieren, sind B0AT1, ATB0+ ASCT2 und das IMINO System bekannt. Die D/L-HMTBA Fluxstudie im Dünndarm zeigte, dass die verschiedenen Methioninquellen keinen Einfluss auf die Fluxraten von D/L-HMTBA selbst hatten. Diese Erkenntnis war eher überraschend, da die Transportsysteme, die vermeintlich für den Transport von D/L-HMTBA im Dünndarm verantwortlich sind (MCT1 und MCT4), dafür bekannt sind, durch die Anwesenheit von eigenen Substraten hochreguliert zu werden. Für ein besseres Verständnis der funktionellen Daten, die im ersten Teil dieser Arbeit erhalten wurden, wurde auch eine Analyse der Expression vermeintlicher Methionintransporter entlang des gesamten porzinen Gastrointestinaltraktes durchgeführt. Die Proben, die für diese Analysen verwendet wurden, stammten von denselben Tieren, die auch für die Ussing-Kammer-Experimente des ersten Teils benutzt wurden. Veränderungen der mRNA-Expression von insgesamt neun apikalen oder basolateralen Transportsystemen, zuzüglich MCT1 und MCT4, sowie Veränderungen der Proteinexpression von vier Aminosäurentransportern wurden analysiert. Schweine, die mit D/L-Methionin gefüttert wurden, zeigten höhere ASCT2 mRNA-Gehalte im Dünndarm verglichen mit den Tieren, die D/L-HMTBA erhielten; diese Induktion konnte auf Proteinebene statistisch nicht bestätigt werden. Die B0AT1-Proteinexpression war höher im distalen Dünndarm, wo es durch die Zufütterung von D/L-Methionin hochreguliert wurde. Ein Futtermittel welches mit D/L-HMTBA supplementiert wurde schien einige basolaterale Transportsysteme auf der Gen- und Proteinebene hochzuregulieren. Die MCT1-mRNA-Expression wurde auch durch D/L-HMTBA erhöht. Insgesamt hat der molekularbiologische Teil dieser Arbeit gezeigt, dass verschiedene Methioninsupplemente einen Effekt auf die molekulare Expression verschiedener Aminosäurentransporter haben. Insbesondre D/L-Methionin scheint einen Einfluss auf apikale Transportsysteme zu haben, während D/L-HMTBA eher auf die basolateralen Systeme einwirkt. Alles in allem hat diese Arbeit gezeigt, dass die Methioninabsorption im Darm über die Ernährung beeinflusst werden kann. Insbesondere eine Supplementierung der Diät mit D/LMethionin hatte eine Zunahme des absorptiven L-Methioninfluxes in der Anwesenheit von Na+ im Jejunum von Schweinen zur Folge. Anschließend an die funktionellen Experimente, hat die Analyse der Gen- und Proteinexpression eine Hochregulierung von zwei Na+-abhängigen Transportsystemen, namentlich ACT2 und B0AT1, gezeigt. Beide sind exzellenten Kandidaten für die Vermittlung eines Na+-abhängigen L-Methioninfluxes in der Ussing-Kammer. Um die Mechanismen der veränderten Methioninabsorption aus der Fütterungsstudie voll zu verstehen, sind weitere funktionelle Daten nötig, insbesondere um unterscheiden zu können welches Transportsystem dafür verantwortlich war.
