Beste Student,

Transcriptie

1 Beste Student, De documenten op VETserieus.nl zijn alleen bedoeld als ondersteuning bij het studeren. De samenvattingen worden nagekeken door studenten tijdens het volgen van de lessen en waar nodig aangepast. Dit project heeft als doel foutloze samenvattingen te bieden die met hun tijd meegaan, ondanks dit streven is er altijd een kans dat er fouten in de documenten staan. Mocht je tijdens het lezen van de samenvatting fouten vinden kun je dat doorgeven via de contactpagina op de site of direct een mail sturen naar De student is verantwoordelijk voor zijn of haar leermethode en voor het uiteindelijke resultaat. Allemaal veel succes met de voorbereidingen!! Hartelijke groet, VETserieus.nl 1

2 SAMENVATTING STOFWISSELING EN ENDOCRINOLOGIE Thema 1: Koolhydraatstofwisseling De pancreas hormonen insuline en glucagon hebben een antagonistische werking en zijn belangrijk bij de calorische homeostase. Bij een tekort aan koolhydraten spelen de gluconeogenese en de ketonlichaam productie een grote rol. De adipocyten regelen de afgifte van vrije vetzuren aan het bloed en dus ook de oxidatie hiervan. Zodra het glucose gehalte omlaag gaat is hier sprake van. Het digestieapparaat, de lever en de adipocyten bepalen dus het wandelend buffet in het lichaam. Sommige cellen zijn omnivoor, maar anderen leven met name van één soort stof. Voorbeeld hiervan is de hersenen op glucose (en incidenteel ketonlichamen), maar ook cellen met weinig mitochondriën metaboliseren uitsluitend glucose (witte en rode bloedcellen). De glucostase is met name voor deze cellen van levensbelang. De andere substraten kunnen in concentratie sterk variëren afhankelijk van het dieet, inspanning en hormonale status. Hormonale controle Er zijn 4 belangrijke hormonale regulatoren voor de metabole fluxen. 1. Insuline: is een eiwithormoon uit de bèta-cellen van de pancreas. De uitscheiding hiervan wordt gestimuleerd door glucose en het parasympathische zenuwstelsel. Het is dus een signaal voor de gevoede toestand, en stimuleert de opslag van brandstof en de aanmaak van eiwitten. Stimulatie glycogeen synthese in spieren en lever Remming gluconeogenese. Stimuleert de synthese van enzymen betrokken bij vetzuursynthese in lever en vetweefsel. Transport van glucose de lever en spiercellen in Bevordering opname vertakte aminozuren (valine, leucine en isoleucine) voor opbouw spiereiwit. Stimulering eiwitsynthese intra-cellulair Remming eiwitafbraak. 2. Glucagon: is ook een eiwithormoon en antagonist van insuline. Het wordt door alpha-cellen van de pancreas uitgescheden als reactie op een lage glucose spiegel. De belangrijkste doelorganen zijn de lever en het vetweefsel. Alle bekende werkingen van glucagon worden teweeggebracht via proteïne-kinasen die geactiveerd worden door camp. Stimulering glycogeen afbraak Remming glycogeenaanmaak door camp cascade op gang te brengen fosforylering van glycogeenfosforylase en glycogeensynthase. Stimulatie gluconeogenese Blokkade glycolyse in de lever door verlaging van fructose-2,6-bifosfaat. Remming vetzuursynthese door door pyruvaat verlaging na remming glycolyse en verminderde activiteit van acetyl-coa-carboxylase. Activatie vetafbraak via camp en acivatie van hormoon gevoelige lipase. 3. Adrenaline en nor-adrenaline: dit zijn catecholamines welke door de bijniermerg en uiteinden van sympathische zenuwen worden uitgescheden als reactie op lage bloedglucose gehaltes. Net als glucagon stimuleren zij de mobilisatie van glycogeen en vetzuren via de camp cascade. Het effect is echter sterker in de spier dan in de lever. Ze remmen ook de opname van glucose door spiercellen, en stimuleren de lipolyse. Spieren kunnen vetzuren als brandstof gebruiken. 2

3 Tussen bijniermerg en pancreas hormonen is een synergistische werking. Adrenaline stimuleert bijvoorbeeld de secretie van glucagon en remt de afgifte van insuline. Opvallend is verder dat de opname van vrije vetzuren en het ketonlichaammetabolisme niet hormonaal gereguleerd worden. De master-switch voor deze processen is de vetzuurmobilisatie (lipolyse) in een adipocyt. Een proces dat wel hormonaal gestimuleerd wordt. De regulerende factor bij de laatste processen zijn concentratiegradiënten, het wordt door diffusie getransporteerd. Glycogeen Spieren en lever hebben glycogeen, maar alleen lever glycogeen dient voor systemische doeleinden. Het is een groot, veelvuldig vertakt polymeer van glucose, met twee type verbindingen: - Alpha-1,4-verbinding: geeft een rechtlijnige seriële verbinding - Alpha-1,6-verbinding: komt elke 8-12 glucosemoleculen voor en geeft een vertakt geheel. De vertakking heeft nut omdat er dan meer uiteinden zijn voor de enzymen om snel een glycogeenmolecuul af te breken en het lichaam in glucose te voorzien. Ook de synthese kan hierdoor op meerdere plekken plaatsvinden. Glycogeen wordt in granula verpakt in het cytosol gevonden, waarbinnen ook afbraak en opbouw enzymen te vinden zijn. Synthese: dit vindt plaats in 3 stappen 1. Synthese van UDP-glucose (actieve vorm) 2. Aanhechting aan een streng van tenminste 4 glucose moleculen lang. Korter dan dit kan niet en dan is er een primer nodig. 3. Wanneer een molecuul 11 glucosen lang is kan hij vertakt worden door een ander enzym. Deze pakt een stuk van 7 glucose moleculen en zet het dan aan een 1,6 verbinding. De totale koppeling van 2 glucose moleculen kost 2 ATP: Glucose glucose-6-fosfaat = 1 ATP UDP + ATP UTP + ADP = 1 ATP. Afbraak: dit vindt plaats in het cytosol en bestaat uit 2 stappen: 1. Afbraak van de 1,4 verbindingen 2. Afbraak van de 1,6-verbindingen Om het glucose na glucose afbraak in het bloed te krijgen is glucose-6-fosfatase nodig. Een enzym wat we wel in de lever maar niet in de spier vinden. De regulatie van glycogeen opbouw en afbraak kan onderverdeeld worden in een allosterische controle en een hormonale controle. De hormonale controle vindt plaats door een fosforylase van glycogeenfosforylase en glycogeensynthase. Deze kent twee reversibele vormen, fosforylase A(ctief) en fosforylase B(inactief). Hetzelfde geldt voor glycogeensynthase, waarbij de actieve vorm (A) niet gefosforyleerd is, terwijl de actieve vorm van glycogeenfosforylase juist wel gefosforyleerd is. Hieraan zie je dat er een antagonistische werking is tussen deze twee. Deze processen amplificeren zichzelf waardoor fosforylatie van 2 moleculen bijvoorbeeld leidt tot 100 moleculen en deze weer tot De allosterische controle kan door glucose zelf welke op fosforylase A bindt en deze zo deactiveert. Het grootste effect wordt echter bereikt door 5 AMP en Ca2+, welke beiden een signaal zijn van energieverbruik of spiercontractie. Deze zorgen er dus direct voor dat er meer glycogeen in de spieren wordt afgebroken om te kunnen gebruiken tijdens de inspanning. Glycolyse: De glycolyse is de afbraak van 1 glucose naar 2 pyruvaat. Netto worden en 2 ATP en 2 NADH gevormd, in alle cellen van het lichaam in het cytosol. Wanneer er sprake is van een aerobe conditie wordt de puryvaat geoxideerd middels oxidatieve fosforylatie waarbij veel energie, H2O en CO2 3

4 wordt gevormd. Onder anaerobe condities wordt de puryvaat met behulp van NADH tot lactaat omgevormd. Dit gebeurt in cellen zonder mitochondria of als er te weinig zuurstof is. Er wordt relatief weinig energie geproduceerd. Glucose kan niet bij vrije diffusie de cel in en heeft hulp nodig van: glucose transporters (GLUT- 1t/m5), welke afhankelijk zijn van de concentratie gradiënt. Glut-1: erytrocyten en meeste celmembranen insuline onafhankelijk basaalglucose transport Glut-2: lever en bètacellen van pancreas insuline onafhankelijk lage affiniteit Glut-3: hersencellen insuline onafhankelijk Glut-4: spier en vetcellen insuline afhankelijk Bij hoge glucose-concentratie in het bloed: In spieren en vetcellen: versnelling van het glucose-transport door de celmembraan d.m.v. translocatie en activering van Glut-4 o.i.v. insuline. Glut-5: spier, lever en vetcellen insuline onafhankelijk transporteert fructose. Hoge affiniteit = lage Km. Een andere mogelijkheid is de Natrium-Glucose-transporter welke niet concentratiegradiënt afhankelijk is maar wel energie nodig heeft. Het is gekoppeld aan de concentratie van natrium. Om glucose in de cel binnen te houden moet deze gefosforyleerd worden, zodat de concentratiegradiént van de echte glucose in de cel laag blijft en er geen transporters voor dit molecuul zijn. 1. Glucose 2. Pyruvaat 3. Acetyl-CoA De glycolyse bestaat uit een aantal stadia. Stappen 1 t/m 5 zijn energie investeren en 6 t/m 10 zijn energie opleveren. anaerobe glycolyse is: Glucose + 2Pi + 2 ADP 2 lactaat + 2 ATP + 2 H2O. aerobe glycoluse: Glucose + 2 Pi + 2 NAD+ + 2 ADP 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH + 2H+ + H2O. Elk NADH molecuul kan via de elektronentransportketen echter nog 2,5 ATP opleveren. NAD+ is een belangrijke co-factor voor stap 6 in de glycolyse. NADH moet dus weer terug omgezet worden via de elketronentransportketen. Hiervoor moet NADH eerst het mitochondrion in wat kan via de glycerol-3-fosfaat shuttel ( omzetten in FADH2 1,5 ATP) en via de malaat-aspartaatshuttel ( 2,5 ATP). Er zijn 3 irreversibele reacties in de glycolyse en dus het regulatie aangrijppunt. Stap 1, hexokinase, inhibitie door hoge niveaus van glucose-6-fosfaat. Stap 3, fosfofructokinase-1, belangrijkste regulatiestap. geinhibeerd door allosterische inhibitie van ATP. Dit effect wordt opgeheven door hoge concentraties AMP. Verder wordt PFK-1 geïnhibeerd door citraat, een intermediair van de Krebs. Citraat wordt ook gevormd bij afbraak van ketonlichamen en vetzuren. Tot slot neemt de activiteit sterk af bij een ph daling. In de lever kennen we nog een andere regulator die PFK-1 sterk activeert. Dit is: fructose-2,6-bifosfaat, via een allosterische reactie. Stap 10, pyruvaatkinase, wordt allosterisch en hormonaal gereguleerd. De activatie vindt plaats door feed-forward FBP. Remming door ATP, alanine, camp. Gluconeogenese: 4

5 Glucose kan geproduceerd worden van glycerol, lactaat en glucogene aminozuren. Het gebeurt voornamelijk in de lever en eventueel mogelijk in de nier. De eerste stap gebeurt in de mitochondria, de rest in het cytosol. Omdat de glycolyse 3 irreversibele stappen heeft is deze niet simpelweg omkeerbaar. 1. Conversie van pyruvaat fosfoenolpruvaat (PEP). Pyruvaat oxaloacetaat malaat oxaloacetaat PEP. De stap naar malaat is omdat oxaloacetaat niet uit het mitochondrion kan komen en malaat wel. 2. Hydrolyse van fructose-1,6-bifosfaat 3. Hydrolyse van glucose-6-fosfatase. Gluconeogenese is actief tijdens vasten. De regulatie hiervan is hormonaal via glucagon, cortsiol en ACTH, en allosterische door Acetyl-CoA met een stimulatie. De belangrijkste enzymen die betrokken zijn bij gluconeogenese zijn: pyruvaatcarboxylase, fosfoenol-pyruvaat-carboxykinase, fructose-1,6-bifosfatase, glucose-6-fosfatase. Bij de aminozuurafbraak worden de aminogroepen verwijderd en de koolstofskeletten gemetaboliseerd tot intermediairen van de kerbs-cyclus of glycolyse. Hieronder verstaan we: pyruvaat, acetyl-coa, acetoacetyl-coa, aplha-ketoglutaraat, succinyl-coa, fumaraat en oxaloacetaat, welke tot opslag of energieverbruik kunnen leiden. Metabool gezien kunnen aminozuren onderverdeeld worden in; - Glucogene aminozuren: kunnen afgebroken worden tot intermediairen van de kerbscyclus of gebruikt voor de gluconeogenese. - Ketogene aminozuren: worden afgebroken tot acetyl-coa of acetoacetyl- CoA en kunnen ketonlichamen vormen. Alleen leucine en lysine zijn puur ketogeen. In een cel zijn de verhoudingen tussen ATP, ADP en AMP altijd constant, waarbij ATP verreweg de hoogste concentratie heeft. Adenylaatkinase zorgt hiervoor. Doordat deze zo enorm van elkaar verschillen geeft een kleine afname van ATP ook een zeer grote toename van AMP in de cel. Dit maakt AMP een geschikte indicator van de energiestatus van de cel. AMP heeft bovendien een allosterische werking op bijvoorbeeld fosfofructokinase-1. Hoorcollege 1 Voeding wordt met behulp van katabolisme afgebroken. Deze stoffen kunnen met behulp van anabolisme weer omgezet worden in boudstoffen. Hiervoor zijn elektronen in de vorm van NADPH nodig. Wanneer de stoffen verder worden afgebroken ontstaat energie. De elektronen komen vrij in de vorm van NADH en FADH2 en kunnen in de ademhalingsketen omgevormd worden tot energie. O2 wordt hierbij omgezet in H20. Anabolisme gaat gepaard met een enteropie verlaging, er is dus energie voor nodig. Katabolisme levert juist energie op. Voor bijvoorbeeld vetzuursynthese is dus ook NADPH nodig. Acetyl-CoA wordt in de glycolyse gevormd en kan worden opgeslagen in de vorm van vetzuren. Ook kan het verder de Krebscyclus in om ATP en CO2 op te leveren. Bij een hoge glucose concentratie in het bloed heeft insuline een hoge waarde. De invloed van insuline is onder andere op de glucose transporters die insuline afhankelijk zijn, Glut-4, te vinden op spieren en vetcellen. Deze zullen makkelijker glucose opnemen omdat de affiniteit toeneemt, de glucosebloed spiegel daalt weer. Dit komt omdat Glut-4 normaal aan de binnenkant van de celmembraan zit. Onder invloed van insuline vindt translocatie plaats en komen de transporters op de buitenkant van het membraan. Door gefaciliteerde diffusie (passief) gaat de glucose naar binnen. De lever heeft geen Glut-4 transporter. Glycogeen wordt opgeslagen in de lever voor systemisch gebruik en in de spier voor eigen gebruik. Voor de formatie van glycogeen wordt eerst UDP-glucose gevormd. Dan vindt er ketenverlenging 5

6 plaats en worden er vertakkingen ingebouwd, waarbij een stuk van ca. 7 glucose-eenheden verplaatst wordt naar de 6-OH groep van een glucose residu van dezelfde of een naburige keten (alpha1,6 verbinding). Deze vertakkingen zorgen voor een betere oplosbaarheid van glycogeen en meer aanhechtings- en knipplaatsen voor se synthese/afbraak. De koppeling van 1 glucose molecuul kost 2 ATP, de netto opbrengst van de glycolyse ook. Dit maakt echter niet uit, want glycogeen dient als toekomstig brandstofmiddel in tijden van tekort en op dit moment heb je over (je synthetiseerd / anaboliseert immers). De glycogeenafbraak vindt in zowel lever als spieren plaats, maar in de spieren alleen voor eigen gebruik, wegens het ontbreken van glucoe-6-fosfatase. Voor het afbreken van de vertakkingen is een de-branching enzym nodig. De laatste van de 7 stukken glucose wordt gehydrolyseerd door amyloglucoside. De regulatie van de afbraak van glycogeen vindt door glucagon en adrenaline plaats. In spieren wordt de afbraak bovendien gereguleerd door calcium. Door calcium bindingen aan calmoduline wordt deze actief. Deze activeert direct Ca2+ kinase waardoor deze deels actief wordt. Nog meer activiteit komt vanaf een camp cascade waarbij het kinase gefosforyleerd is en actief wordt. 6

7 De irreversibele stappen van de glycolyse zijn ook meteen de aangrijpinspunten voor regelmechanismen. - Hexokinase: geremd door G-6-P. - PFK: geremd door ATP, citraat en H+, gestimuleerd door AMP en Pi. - Pyruvaatkinase: geremd door ATP, alanine en camp, gestimuleerd door fructase-1,6-bifosfaat. Fructose-2,6-bifosfaat is geen intermediair van de glycolyse maar speelt toch een belangrijke rol bij de regulering van de GNG en de glycolyse. Het speelt een rol in het tandem enzym. F-2,6-BP wordt gemaakt uit F6P met behulp van het tandem enzym. Wanneer dit enzym gefosforyleerd is, dan is het deel van FBPase 2 actief en geschiedt de omzetting van F6P naar F2,6BP. Deze stof remt de gluconeogenese via FBPase, en stimuleert de glycolyse door PFK. De fosforylatie geschiedt wanneer insuline bindt. Wanneer het tandemenzym gedefosforyleerd is, dan is het tandemenzym actief als PFK2 en stimuleert dan de omzetting van F2,6BP naar F6P. hierdoor vinden de bovenstaande processen niet plaats en wordt juist de glycolyse geremd en de gluconeogenese gestimuleerd. Dit vindt plaats als er glucagon bindt. Werkcollege 1: Wanneer Fructose-1,6-fosfatase deficiëntie optreedt is er sprake van een ophoping van F-1,6-Bfosfaat. Door deze deficiëntie kan een hondje gaan leiden aan hypoglycaemie. Dit is het gevolg van een verstoorde gluconeogenese. Het enzym fructose-1,6-fosfatase is nodig om de 3 e stap van de glycolyse te omzeilen. Wanneer dit deficiënt is kan de gluconeogenese niet plaatsvinden. Dit resulteert in geen problemen met de glycolyse maar wel met de gluconeogenese. Onder normale omstandigheden bij een gevaste hond kan deze energie halen uit een aantal verschillende bronnen. Zo kan glycogeenafbraak en eiwitten voor glucose zorgen, het glycerol gedeelte van TAG (vetzuren nooit!) en lactaat. Deze leiden allemaal tot gluconeogenese en glycolyse. Een zieke hond als deze zal zijn energie moeten halen uit glycogeen, maar kan geen gluconeogenese doen uit andere bronnen. Wanneer de reserves op zijn, na 12 uur vasten, heeft het hondje een probleem. Hij zal dan door hersenproblemen wankel en sloom worden, omdat de lever de glucosevoorzieing niet op peil kan houden. Een oplossing hiervoor is het geven van kleine beetjes voedsel waardoor de glycogeenvoorraden niet op gaan. Vet toedienen aan het voer kan ook helpen, omdat de glucose dan door de hersenen gebruikt kan worden terwijl de andere organen op vet zullen overschakelen. De regulatie van de glycolyse en gluconeogenese via het tandem-enzym-systeem: Fructose-2,6- bifosfaat. 7

8 Veel F2,6BP veel glycolyse Weinig F2,6BP stimulatie gluconeogenese. Teken de schema s uit de syllabus nog een keer na! Insuline en glucagon werken dus allebei op het 2nd-messenger camp en beïnvloeden op die manier de gluconeogenese en glycolyse. Insuline -camp - PKA géén fosforylatie van tandemenzym + PFK-1 en FBP-1 meer glycolyse Glucagon +camp + PKA wel fosforylatie van tandemenzym + FBP-1 en PFK-1 meer gluconeogenese. 8

9 Glucagon bindt aan levercelreceptor, adenylaatcyclase activeert. Hierdoor komt er veel camp in de cel en wordt het proteïne kinase geactiveerd (fosforylerende functie). Beide delen van het tandem enzym worden gefosforyleerd maar: - F2,6Bpase : wordt actief na fosforylering - PFK-2 = inactief door de fosforylering Hierdoor is er weinig F2,6BP. PFK-1 wordt niet gestimuleerd, F1,6BP wordt niet geremd en het totale effect is stimulatie van de gluconeogenese. Wanneer insuline bindt aan een receptor wordt het proteïne kinase niet geactiveerd en vindt er dus ook geen fosforylering van de enzymen plaats. Hierdoor worden precies de tegenovergetselde enzymen actief en de glycolyse gestimuleerd. Bij een normale hond kunnen we na een vasten periode glucagon toedienen. Deze hond zal dan een steiging van de gluconeogenese laten ziet. Dat betekent ook dat de glucose gehaltes in het bloed zullen stijgen. Met de glycogeengehaltes gebeurt niets omdat een hondje na het vasten deze reserves al heeft opgebroken. De lactaat kan gebruikt worden voor de gluconeogenese dus deze gehaltes zullen in een gezonde hond waarschijnlijk dalen of gelijk blijven afhankelijk van hoeveel er nodig is. Wanneer er geen glucose stijging te zien is bij een zieke pup na vasten en toediening van glucagon kan een gluconeogenese deficiëntie de oorzaak hiervan zijn. In dit geval is er sprake van een glucose- 6-fosfatase-deficiëntie. Hierdoor kan er geen glucose aan het bloed worden afgegeven vanuit de glycogeenafbraak. De enige route voor glucose-6-fosfaat is dan de glycolyse en leidt dus tot een hogere lactaat vorming. Vandaar dat je ook meer lactaat zult vinden in het bloed van dit hondje. Bovendien stimuleert G6P zelf ook de glycolyse waardoor je nog meer lactaat krijgt. Andere mogelijkheden voor een verhoging van de glucose concentratie na vasten zou een deficiëntie in de glycogenolyse kunnen zijn, maar dan zien we geen veranderingen aan de lactaat concentratie. Ook een glucagon-receptor defect zou de glucose kunnen verklaren, maar niet de lactaat stijging. Wanneer het hondje nu zou eten zou je een verhoging in glycogeenaanmaak verwachten door de deficiciëntie. Er kan glycogeenstapeling optreden in de lever. Wanneer de glucagon toediening na het vasten geen verhoging in glucose laat zien en geen veranderingen in lactaat moeten we ergens anders aan gaan denken. Hierbij moet je dan gaan denken aan een glycogenolyse of gluconeogenese problemen. De afbraak van glycogeen zou beperkt kunnen zijn door het niet goed werken van debranching enzymen of transferasen. De glycogeenopslag gaat dan wel goed, maar de afbraak niet. Het glycogeen zal bij dit hondje ook te hoog zijn. Thema 2: Vetstofwisseling Vetten zijn algemeen slecht oplosbaar in water maar vormen een heterogene groep. De belangrijkste vetten zijn: TAG, fosfolipiden en cholesterol. TAG: is een glycerolskelet met daaraan 3 vetzuren met een even aantal C-atomen. Het vetzuur op de 2 e positie bevat vaak dubbele verbindingen en is dan dus ook onverzadigd. Fosfolipiden: bevatten naast een glycerolskelet en 2 vetzuren ook een fosfaatgroep, met daaraan een organische base zoals choline of ethanolamine. Cholesterol: is een star ringcomplex me isopreen unitswelke via HMG-CoA en mevalonaat uit acetyl- CoA worden gesynthetiseerd. De voornaamste functies van vetzuren in zoogdieren zijn: 1. Energievoorziening 2. Bouwmateriaal 9

10 3. Signaaloverdracht 4. Grondstof voor diverse biosynthetische routes 5. Opname van lipofiele vitamines, ADEK. Een zoogdier kan vet opnemen uit de voeding met behulp van chylomicronen of via biosynthese in lever en vetweefsel. 1. Exogeen: het vet wordt door de pancreaslipase gesplitst in een 2-monoacylglycerol en 2 losse vetzuren. De darmmucosa cellen maken hier weer TAG van en zetten dit in chylomicronen. Deze reizen via het lymfe ductus thoracicus naar het bloed en hebben spier en vetweefsel als belangrijkste eindbestemming. De chylomicronen moeten worden afgebroken. Lipo-proteïne-lipase (LPL) speelt hier een belangrijke rol in, welke hormonaal wordt gecontroleerd. Insuline activeert de afbraak van de chylomicronen door LPL tot chylo-microon remnants. Glucocorticoïden versterken de functie van Insuline. Insuline stimuleert de afbraak van glucose, waardoor er glycerolskeletten vrijkomen die gebruikt kunnen worden bij het maken van TAG door het vetweefsel. Insuline verlaagt ook het camp in de cel waardoor de intra-cellulaire lipase activiteit afneemt. Andere regelpunten van insuline zijn: De-novo vetzuursynthese uit glucose stimuleren LPLase in andere weefsels is laag en niet gevoelig voor insuline. In de hartspier wordt insuline gevoelige LPLase andersom gereguleerd, het gaat omlaag tijdens gevoede toestand en omhoog tijdens vasten. 2. Endogeen: Dihydroxyacetonfosfaat is een intermediair van de glycolyse en kan afgetapt worden om glycerol van te maken. Puryvaat kan zelf gebruikt worden voor de vorming van vetzuren. Pyruvaat Acetyl-CoA (binnen mitochondrion) Citraat acetyl-coa (buiten mitochondrion) malonyl-coa palmitaat (16:0). De laatste 2 stappen vormen de eigenlijke vetzuursynthese. De belangrijkste lipogene organen zijn de lever, het vetweefsel en melkklieren, maar veel cellen kunnen deze stappen uitvoeren. In de lever kunnen zich nog een aantal processen afspelen die niet in het vetweefsel kunnen: De lever kan glycerol-3-fosfaat maken (glycerolkinase). De lever kan naast voor vetzuren mitochoncriaal Acetyl-CoA ook gebruiken voor ketonlichamen. De lever slaat de TAG alleen op onder pathologische condities maar transporteert het in VLDL normaal naar de circulatie. De vetzuursynthese is maximaal bij koolhydraatrijke maaltijden en lage plasma spiegels van vrije vetzuren. Het sleutelenzym is Acetyl-CoA carboxylase (ACC) welke door citraat gestimuleerd wordt en door palmitoyl-coa geremd. Het enzym kan bovendien gefosforyleerd (inactief) en gedefosforyleerd (actief) worden, maar op de lange termijn is met name hormonale regulatie van belang. Cholesterol Ook dit kan gesynthetiseerd worden (voornamelijk in de lever en darmwand) of direct worden opgenomen. In de cholesterolsynthese is HMG-CoA reductase het belangrijkste regulerende enzym. Cholesterol wordt ook verpakt getransporteert waarbij we LDL als slechterik kennen en HDL als goede kennen. Bij een te hoge concentratie cholesterol in een cel reageert de cel op 3 manieren om dit te compenseren (welke?). 10

11 Vetstofwisseling bij vogels De lever is het orgaan voor vetzuursynthese (90%), in tegenstelling tot herkauwers waar dit de adipocyten zijn. Lipolyse in het vetweefsel is ongevoelig voor insuline maar wel voor glucagon. Vet is met name bij trekvogels een zeer efficiënte manier van brandstofopslag. Dit is econmischer dan bijvoorbeeld koolhydraat omdat vetten apolair zijn en dus niet zoals glycogeen 2 gram water per gram glycogeen aantrekt. Vet is gereduceerder dan glycogeen en levert daarom meer energie op. Eileggende vogels zijn ook interessant. Met name veel cholesterol wordt van aanmaak (lever) naar afgifte (ovarium) getransporteerd. In de lever wordt naast VLDL ook Vitellogenine (VTG) geproduceerd. VLDL bevat vet van endogene oorsprong. In groeiende oöcyten wordt dan 2 gram vet per dag afgezet. Er worden geen chylomicronen aangetroffen omdat vogels geen goed lymfatisch systeem hebben. TAG wordt direct via het bloed en poortader in de vorm van een portomicron naar de lever getransporteerd. Specifieke receptoren zorgen dat het transport in goede banen wordt geleid. De receptor van de oöcyt is anders dan de normale cellen, en bindt VLDL en vitellogenine met een hoge affiniteit. De normale cellen hebben een receptor die sterk lijkt op die van zoogdieren voor de LDL. Essentiële vetzuren Het gaat hierbij met name om de vetzuren met een dubbele binding op de N-3 en N-6 lokatie. In het terminale deel van een vetzuur kunnen dieren geen dubbele binding maken met behulp van desaturases. Voorbeelden van essentiële vetzuren zijn: linozuur en aplha-linoleenzuur. Oliezuur is niet essentiëel. De essentiële vetzuren moeten beiden toegediend, want ze kunnen elkaar niet vervangen. Uit deze vetzuren worden eicosapentaeenzuur (N-3) en arachidonzuur (N-6) gevormd. Met name prostaglandinen, tromboxanen en leucotriënen worden hieruit gevormd. De verhouding is belangrijk tussen de essentiële vetzuren om deze reden maar ook omdat ze voor het biomembraan worden gebruikt waarbij een verhouding ook van groot belang is. De eerste tekenen van een deficiëntie aan deze vetzuren zijn: vertraagde groei, slechte voederconversie en huidafwijkingen. Bij een suboptimale voorzieining zien we voortplantingsproblemen en verminderde vleeskwaliteit. Vetbederf Er kunnen uit vrije vetzuren door middel van auto-oxidatie radicalen ontstaan. Dit gebeurt met name bij hoge temperaturen, vochtigheid, zuurstof en licht. Het is een spontaan verlopende reactie. De radicalen ontstaan door splitsing van de koolstofketen op de plaats van dubbele bindingen, dus met name onverzadigde vetzuren zijn gevoelig voor bederf. Metalen katalyseren dit effect dus moeten ook uit de voeding gemeden, bij risico. Een maat voor bederf is het peroxiden en aldehyde getal. 11

12 Naast chemisch bederf is er ook een bederf mogelijk ten gevolge van microbiële lipasen en peroxidasen. Dubbele bindingen worden gevonden in beta-caroteen en vitamine AEK, dus bij vetbederf kunnen de gehaltes hiervan teruglopen. Aan voeders en grondstoffen kunnen antioxidantia worden toegevoegd om bederf te voorkomen. Wanneer dit gebeurt is spreken we van gestabiliseerde vetten. Vitamine E is een bekende anti-oxidant. Transport van vetten Vetten worden geassocieerd met apolipoproteïnen om voor het transport te zorgen, welke ze oplosbaar in water maken. Wanneer dit niet goed gebeurt zal de concentratie van plasma lipiden aanzienlijk stijgen wat het risico op arterosclerose verhoogt. De apolipoproteïnen hebben een aantal belangrijke functies; Herkenningspunt voor receptoren of liganden Structurele component Activatoren van enzymen of co-enzymen voor lipide metabolisme. We onderscheiden 5 soorten op volgorde van dichtheid: 1. CM (chylomicroon): transport van endogeen TAG 2. VLDL: transport van endogeen TAG vanuit de lever 3. ILDL: ontstaat door hydrolyse van VLDL 4. LDL : ontstaat door hydrolyse van IDL 5. HDL, waarbij HDL het meeste eiwit bevat. Verwijdert cholesterol uit de weefsels en brengt het naar de lever & wisselt cholesterol en apolipoproteïnen uit met CM en VLDL. Wordt in de lever en darmen gevormd. Exogeen transport begint met de vorming van chylomicronen uit 2 vetzuren en een mono-acylglycerol. Vanuit HDL ontvangen de CM een aantal stoffen zodra ze in het bloed zijn. Door deze stoffen worden ze door de wand van capillairen (endotheelcellen) herkend en gehydrolyseerd (lipoproteïne lipase, LPL) waardoor 3 vetzuren en glycerol vrijkomen met behulp van 3H20 en door de weefsel worden opgenomen. De CM wordt door de lever terug opgenomen en afgebroken. Dit gebeurt door Apo E binding aan zijn receptor of binding aan een LDL-receptor (Apo B,E). Endogeen transport: de lever is de voornaamste locatie voor lipide synthese en VLDL s worden ook in de lever gemaakt, welke het TAG naar de perifere weefsels transporteert. Lipoproteïne lipase verwijdert het TAG en er ontstaat een deeltje nauw verwant aan IDL. Cholesterol wat hieruit vrijkomt inhibeert de HMG-CoA-reductase waardoor de cholesterol synthese van de lever afneemt. Sommigen TAG, apolipoproteïnen en fosfolipiden worden in ruil voor cholesterol met HDL uitgewisseld. Sommige van deze IDL worden direct door de lever opgenomen, maar het grootste deel veranderd in LDL. De LDL hecht in de perifere weefsels aan celmembranen en brengt op endocytotische wijze cholesterol naar de cel. De overblijfselen worden weer door de lever verwerkt. Wanneer de receptor defect is kan het cholesterol in het bloed ophopen en zo arterosclerose veroorzaken. In de cel inhibeert cholesterol zelf ook HMG-CoA-reductase en dus de synthese via het gen. Ook de LDL receptorsynthese wordt verminderd waardoor de opname wordt beperkt. Wanneer cholesterol niet direct nodig is kan het door ACAT (acyl-coa: cholesterol acyltransferase) verersterd worden en opgeslagen. Hoorcollege 2 In lipoproteine deeltjes vinden we TAG en cholesterol esters. 12

13 Gevoede toestand: lipoproteine lipase vetweefsel actief Post-absorptive state + vasten: lipoproteine lipase vetweefsel omlaag; spieren omhoog Tijdens lactatie: lipoproteine lipase vetweefsel ; melkklier Vetzuren worden vanuit de darmen in de vorm van chylomicronen getransporteert, TAG + een chylomicroon. Deze chylomicronen hebben een stofje aan de buitenkant: B48. Deze wordt herkend en leeggezogen en het overgebleven chylomicroontje door de lever opgenomen. Vetten uit de lever worden in de vorm van VLDL getransporteert welke het deeltje B100 als herkenningspunt dragen. Of er veel of weinig VLDL door de lever wordt afgegeven hangt dus af van de toestand. Wanneer het dier net gegeten heeft zal VLDL worden uitgescheden met het net gesynthetiseerde TAG uit koolhydraat rijk voedsel. Deze VLDL gaat met name naar vetweefsel voor opslag. Wanneer het dier aan het vasten is, dan wordt het ook veel VLDL afgegeven maar de vetzuren hierin zijn afkomstig uit het vetweefsel zelf en niet uit de voeding. De VLDL gaat nu echter naar andere weefsels, zoals spieren De vezturen die door het verweefsel worden afgegeven, vrije NEFA s, worden getransporteerd gebonden aan albumine. Overschot aan cholesterol heeft 3 effecten (heb je al eerder gezien): Remming cholesterol synthese (HMG-CoA reductase) Activering opslag cholesterol als cholesterol ester (activering ACAT) Verlaging van het aantal LDL receptoren aan het celoppervlak De afvoer van cholesterol uit cellen geschiedt via nascent HDL. Het cholesterol bindt aan de buitenkant aan lecithine en wordt door LCAT (Lecithin: cholesterol acyltransferase uit plasma) & Apo A-I (in HDL aanwezig) omgezet tot Lysolecithin en een cholesteryl ester. Nascent HDL (schijfvorm) wordt geleidelijk HDL (bolvorm). Deze structuur kan gevormd worden in de lever en darm of gevormd worden uit de afbraak van chylomicronen en VLDL. Het cholesterol uit HDL wordt afgegeven aan LDL en gaat dan onder andere naar de lever. Ook kan HDL direct aan de lever binden via een receptor en zo cholesterol direct afgeven. 13

14 nascent HDL. Werkcollege 2: Voornamelijk belangrijk om de schema s van het WC te bekijken!!! Voor wat betreft vetzuren kunnen deze zowel uit eiwitten als koolhydraten gemaakt worden. Ze kunnen echter NOOIT tot glucose worden omgezet, maar in de lever wel tot ketonlichamen. Het lichaam is in staat om onverzadigde vetzuren te maken, maar slechts tot 1 dubbele binding. Meer kan het lichaam niet. Om deze reden zijn sommige vetzuren dan ook essentieel, zoals omega 3 en 6. Deze zijn nodig voor de prostaglandine synthese en vetoplosbare vitamine opname. TAG is zowel kwalitatief als kwantitatief een betere opslagvorm dan glycogeen. Dit komt omdat TAG veel minder zuurstof gebonden heeft en dus effectiever kan verbranden. Bovendien trekt glucose meer water aan waardoor de massa veel hoger is en de opslag meer ruimte kost. Bij verbranding van vetzuren komt bovendien 3x zoveel ATP op. Het cholesterol wat veel in de remnants achter blijft worden in de lever omgezet tot galzouten. Deze galzouten spelen op hun beurt weer een belangrijke rol in de vertering van vetten uit het dieet. Met de term tuna-junky worden dieren bedoeld die uitsluitend vis te eten krijgen. Hier zitten voldoende meervoudig onverzadigde vetzuren in, maar vrijwel geen vitamine E. vitamine E is een belangrijke anti-oxidant. De overmaat aan vetzuren kan worden opgeslagen wat in combinatie met O2 tot O2 radicalenleidt door peroxidatie. Dit leidt uiteindelijk tot weefselscahde en ook ontstekingsreactie in het vetweefsel. Deze katten laten dan koorts, depressie, anorexie en overgevoeligheid bij aanraking. In het vetweefsel zijn bij palpatie knobbelige structuren te voelen. Het vetweefsel heeft bovendien een afwijkende kleur (geel, bruin of oranje) door de peroxiden. De aandoening wordt ook wel steatitis of yellow fat disease genoemd. Vitamine E toedienen gelijktijdig met ontstekingsremmers (NSAID s) kunnen een therapie geven. Aan gesmolten boter kan eierdooier worden toegevoegd. Eierdooiers bevatten veel eiwit, fosfolipiden en cholesterol. Samen met de amfipathische vetten van boter kan dit verbindingen aangaan en zo een mengsel stabiliseren. Thema 3: Eiwitstofwisseling De microflora in de pens van een herkauwer kan in principe alle aminozuren synthetiseren, waardoor de herkauwer veel minder afhankelijk is van het aminozuur aanbod via het dieet. Het aminozuurpatroon wat dan gevormd wordt lijkt heel erg op het patroon van melkeiwit, waardoor een herkauwer ook bij een laagwaardig dieet aan aminozuren toch een rijkelijk product als melk kan maken. Het zwakke punt is echter de glucose productie en daarmee lactose. Door glucogene aminozuren voor de gluconeogenese te gebruiken daalt de efficiëntie van N-gebruik juist weer. Normaal zijn we in stikstofbalans. We scheiden dus evenveel stikstof uit als dat we opnemen. Bij jonge, groeiende of drachtige dieren is de stikstof balans positief, bij hongeren, onvoldoende eiwit in de voeding en onjuiste eiwitsamenstelling in de voeding is deze balans juist negatief. In tegenstelling tot koolhydraten en vetten spelen eiwitten en aminozuren een belangrijke dynamische rol in het lichaam. Over het algemeen wordt meer opgenomen dan nodig is, dus ze 14

15 hebben een actieve turn-over. Belangrijke biologische verbindingen zoals pirimides en purines hebben eiwitten nodig voor de synthese. Omdat aminozuren onderling sterk verschillen, zijn ook de opbouwpaden verschillend. Ze kunnen afkomstig zijn uit: - Afbraak van voedingseiwitten - Afbraak van endogene eiwitten - Biosynthese uit andere aminozuren of intermediairen zonder N. Een aantal aminozuren kunnen niet zelf gesynthetiseerd worden, de essentiële aminozuren. Glutamaat is een zeer centraal aminozuur, omdat het de alpha-aminogroep levert voor de synthese van andere aminozuren. Glutamaat wordt gesynthetiseerd uit NH4+ en alpha-ketoglutaraat, reversibel gekatalyseerd door glutamaat-dehydrogenase. Het mitochondriale GDH is uitzonderlijk omdat het zowel NAD+ als NADP+ als cofactoren gebruikt. Glutamaat levert ook het koolstofskelet voor glutamine, proline en arginine. Voor glutamine gaat dit via een glutamine-synthetase door koppeling van een ammonium-ion. De ureumcyclus is een leverspecifiek proces voor de eliminatie van overtollig stikstof in zoogdieren. Omdat de aminogroepen normaal ammonia vormen en dit ontzettend giftig is, is de ureumcyclus nodig. Een klein deel van de ammonia kan in glutamine verwerkt worden. Wanneer de aminogroep van een aminozuur afgehaald wordt blijft het alpha-ketozuur over. Stikstof afbraak kan onderverdeeld worden in 2 belangrijke stadia: 1. Verwijdering van de aminogroep: dit kan weer op twee verschillende manieren. a. Bij transdeaminatie wordt een initiële transaminatie uitgevoerd in het cytsosol en een oxidatieve deaminatie in de mitochondriën. Alpha-ketoglutaraat accepteert een aminogroep om glutamaat te vormen (aminotransferase). Dit glutamaat wordt vervolgens naar het mitochondrion gebracht waarbij er oxidatief een alpha-ketoglutaraat en ammoniumionen gevormd worden. b. Transaminatie: eerst wordt er weer van alpha-ketoglutaraat glutamaat gevormd. De tweede reactie, gekatalyseerd door aspartaat aminotransferases, brengt de aminogroep van glutamaat over op oxaloacetaat waardoor aspartaat gevormd wordt. Door condensatie met citrulline kan de aspartaat de ureumcyclus in. Er zijn immers 2 aminogroepen nodig om ureum te vormen. 2. Formatie van ureum via de ornithine cyclus; deze bestaat uit 5 belangrijke stadia waarbij uiteindelijk uit CO2 en NH4+ ureum (NH2 CO NH2) gevormd wordt. Ureum bevat twee stikstofatomen, één afkomstig van het gevormde ammonia, één van het gevormde aspartaat. De cyclus gebruikt een carriermolecuul, ornithine, waardoor het ook wel zo 15

16 genoemd wordt. De eerste twee reacties vinden plaats in de mitochondria, de laatste 3 in het cytosol. De netto reactie van deze cyclus is: 2 aminozuren + CO2 + 4 ATP 2 alpha-ketozuren + ureum + NADH (2,5ATP). Er is dus energie nodig en niet gegenereerd. De regulatie is op 2 manieren: 1. Allosterische controle: dit is een korte termijn controle waarbij de enzymen worden geactiveerd of gedeactiveerd. 2. Lange termijn controle: bijvoorbeeld om bij starvatie het verlies te beperken. Waarom ureum? 1. Het is een klein, ongeladen molecuul dat goed oplosbaar is in water 2. Het kan makkelijk door membranen diffunderen 3. 50% van het gewicht is stikstof dus een zeer efficiénte drager. 4. Relatief weinig energie (1,5 ATP) is nodig voor de synthese. Bij de anaerobe glycolyse wordt pyruvaat gevormd, welke in de lever weer omgezet kan worden tot glucose (GNG). Dit noemen we de Cori-cyclus, waarbij de metabole last van de spieren deels naar de lever worden geschoven. Alanine speelt ook een belangrijke rol bij pyruvaat, immers: pyruvaat + aminogroep alanine. Tijdens de afbraak van spiereiwitten worden op deze wijze veel aminogroepen naar de lever getransporteerd. In de lever dient het koolstofskelet van alanine als substraat voor de GNG en de stikstof als voer voor de ureumcyclus. Op grond van deze bevindingen is er ook een glucose/alanine cyclus gepostuleerd. (zie p. 33 syllabus). De afbraak van purines vindt plaats in 2 stadia. 1. Afbraak van een purine tot een vrije base: xanthine of hypoxanthine. a. Afbreken van de fosfaatgroep b. Afbreken van ribose of ribose-1-fosfaat c. Afbreken van een aminogroep 2. Formatie van uraat a. Oxidatie van hypoxanthine en xanthine b. Oxidatie van xanthine tot uraat (xanthine oxidase) (plaatje) Pyrimidines worden overigens wel gewoon tot ureum en niet tot uraat afgebroken in ureotele dieren. Het laatst genoemde enzym is het controle punt voor uraat vorming. Medicijnen kunnen de hoeveelheid uraatvorming beperken, aangezien xanthine ook prima met de urine uitgescheden kan worden. Nierstenen kunnen door een te grote hoeveelheid uraat ontstaan. Bij mensen wordt uraat uitgescheden, maar de meeste andere dieren kunnen uraat verder afbreken. - Andere zoogdieren dan primaten allantoïne (oxidatie van uraat) - Beenvissen allontoaat (oxidatie van allantoïne) - Vissen en amfibieën 2 ureum en glyoxylaat - Invertebraten NH4+ en CO2. Voor reptielen die op het land leven is niet ureum maar uraat het eindproduct van aminozuurafbraak. Deze synthetiseren van aminozuren namelijk eerst purines en breken ze dan op bovenstaande wijze af tot urinezuur (uraat). Het vitale belang van deze omslachtige route is de sparing van H20. Uraat is zeer slecht oplosbaar en zuur, en de urine van deze dieren bestaat dus ook 16

17 uit een pasta van uraat-kristallen. Voor het uitscheiden van het hypofiele ureum zijn juist grote hoeveelheden water nodig. Planten, gisten en schimmels kunnen alle 20 aminozuren synthetiseren, dieren kunnen dit niet. Door transaminering van andere aminozuren kunnen ze deze wel maken, dit zijn er ongeveer 10. De rest is essentieel. Sommige aminozuren hebben niet zo n duidelijke scheiding tussen essentieel en nietessentieel. Bij zwavelhoudende aminozuren kan methionine gebruikt worden om de cysteïne behoefte te dekken. Andersom kan dit echter niet dus er blijft altijd een absolute behoefte aan methionine. Hetzelfde gaat op voor fenylalanine en thyrosine, thyrosine kan wel uit fenylalanine gemaakt maar niet andersom. Het eiwit in voedsel is vaak niet zuiver, maar gebonden aan vetten en koolhydraten. Door proteolytische enzymen worden deze vervolgens weer vrijgemaakt. In de maag is de vertering beperkt, maar in de dunne darm des te meer. Een klein deel wordt nog in de dikke darm verteerd, samen met het endogene eiwit, door micro-organismen. Het eiwit in de feces bestaat dan dus ook uit onverteerd eiwit, endogeen eiwit en bacterieel eiwit. Slechte eiwitvertering kan komen door afwijkingen aan de pancreas, slecht verteerbaar voereiwit, afwijkingen van de darmwand. Ook antinutritionele factoren kunnen hieraan bijdragen. Overmatige verhitting kan voereiwit tot slot ook onverteerbaar maken. In de dikke darm kan uit de eiwitten afhankelijk van het substraat microbieel eiwit en NH3+, wat dan zijn eiwitwaarde verliest. Omdat NH3+ met de urine uitgescheden moet worden, kun je met behulp van dieet de nieren een beetje ontzien door in plaats van NH3+, microbieel eiwit te laten vormen. Bij pasgeborene is het mogelijk om complete eiwitmoleculen te absorberen, wat bijvoorbeeld bij antilichamen van belang is. Om de eiwitopname te meten kunnen we een aantal verschillende parameters gebruiken. - Schijnbaar fecaal VC = opgenomen feces / opgenomen * 100% - Werkelijk fecaal VC = opgenomen (feces endogeen) / opgenomen * 100% - Schijnbaar ileaal VC = opegnomen RE in chymus, einde ileum / opgenomen * 100% Het verlies van de eiwit-turnover via de urine is in de vorm van ureum en wordt daarom ook wel in stikstofverlies uitgedrukt en niet zozeer eiwitverlies. Ideaal voer voor eiwit betekent dat van de essentiële aminozuren in het voer de verhouding overeenkomt met de verhouding in het te produceren eiwit. Hierbij moeten natuurlijk ook voldoende niet-essentiële aminozuren worden toegediend, om het verbruik van essentiële aminozuren hiervoor te beperken. Het aminozuur wat het meest afwijkt van deze ideale verhouding noemen we het limiterende aminozuur. Met synthetische vormen kan dit aminozuur worden aangevuld. Ook moet men in het voer rekening houden met andere energiebronnen dan aminozuren om deze te sparen. Immers aminozuren kunnen als energiebron dienen wanneer aan andere vormen een gebrek is. Glucogene aminozuren kunnen bijvoorbeeld de GNG in en worden dus niet als eiwitbron gebruikt. De factoren die samen de eiwit/stikstofbehoefte bepalen zijn: 1. Verliezen via mest 2. Verliezen via urine 3. Verliezen via huid/haar 4. Retentie in het lichaam tijdens groei en dracht 5. Vorming van eiwithoudende producten 6. Efficiëntie van omzetting naar een lichaamseigen eiwit of product eiwit 7. Verteerbaarheid van het eiwit. 17

18 Hoorcollege 3: eiwitstofwisseling Aminozuren: a. Transport naar perifere weefsels (vnl. voor eiwitsynthese) b. Synthese eiwitten: voor lever zelf voor plasma: fibrinogeen en albumine c. Omzetting in alpha-ketozuren. Kan in vele weefsels; essentiële aminozuren echter alleen in lever (Uitzondering: vertakte AZ moeten in de spieren) Voorbeelden van omzettingen met behulp van transaminering zijn: alanine pyruvaat aspartaat oxaloacetaat glutamaat ketoglutaraat In de lever worden de alpha-ketozuren weer gemetaboliseerd. Dit kan op verschillende manieren: 1. Volledige verbranding tot CO2 en H2O ATP 2. Omzetting naar glucose (glucogene aminozuren) 3. Uitgangsstof voor de synthese van niet-essentiële aminozuren, voornamelijk erg belangrijk in de lever. 4. Uitgangsstof voor de synthese van vetzuren Bijv. alanine- pyruvaat- acetyl-coa - malonyl-coa etc. Het aminozuurmetabolisme in de spieren is veel langzamer maar toch ook belangrijk. Dit omdat de grote spiermassa een belangrijke bron van eiwit is tijdens hongeren. Ook bezitten spieren het vermogen (als enige?) om vertakte aminozuren te kataboliseren. Bovendien zorgt de glucose-alanine shuttel ervoor dat NH2-groepen (aminogroepen) naar de lever kunnen worden getransporteert. 18

19 Een andere manier van transport van stikstof naar lever en nieren is via glutamine, rechtsboven. Zoals je kunt zien kost dit proces wel energie. We hebben al eerder gezien dat ammonia toxisch is. Maar hoe ontstaat dit ammonium eigenlijk? De aminozuur afbraak is als volgt te schrijven: Aminozuren CO2, H2O en NH3. De substraten die ervoor zorgen dat NH3 ontstaat zijn: 1. Uit aminozuren tijdens metabolisme in weefsels 2. Uit pyrimidine basen cytosine, uracil + thymine 3. Afbraak aminozuren in darm door microben. Gevormd NH3 via poortader naar lever! Hoge concentratie NH3 in portaalbloed! Om de ammonia vervolgens te ontgiften kan het omgezet worden in ureum (ureotele dieren, meeste op het land levende vertebraten), uraat (uricotele dieren, vogels en op het land levende reptielen) of in NH4+ (ammonotele dieren, in het water levende dieren). 19

20 Van ketogene eiwitten kunnen we alleen acetoacetaat of acetyl-coa van maken en dus niet gebruiken voor de gluconeogenese. De puur ketogene aminozuren zijn leucine en lysine. Andere aminozuren kunnen we bij een eiwitrijk dieet voor ATP productie gebruiken en tijdens het vasten voor de gluconeogenese. Van eiwitten kunnen we ook vetzuren maken. Werkcollege 3: Omdat purines ook een stikstofatoom bevatten moeten ze netjes worden afgebroken. Dit kan tot eerder genoemde stoffen en welke verschilt per diersoort (allantoïne, allantoaat etc). Voorbeelden van purines zijn DNA/RNA, ATP/GTP, NADH, NADP, FAD, Co-enzym-A. De omzetting van purine Xanthine uraat geschiedt in de lever, de uitscheiding van de diersoortafhankelijke producten gaat via de nieren. Uraat is het centrale afbraakproduct. Bij jicht en Lesch-Nyhan-syndroom, bij mensen en primaten, is één van de kenmerken dat er een te hoog urinezuurgehalte in het bloed zit. Bij zoogdieren komt dit eigenlijk niet voor omdat zij over de enzymen beschikken om urinezuur tot allontoïne om te zetten. Bij vogels en reptielen komt deze aandoening ook niet voor, omdat de omzetting van purine naar urinezuur in de nier gebeurt en dus niet vrij in het bloed. Ondanks deze redenen is er bij de dalmatiër wel degelijk sprake van een te hoge uitscheiding van urinezuur in de urine. Dit kan leiden tot uraat stenen waardoor de uretra wordt afgesloten. De oorzaak hiervoor is het niet goed kunnen gebruiken van het enzym uricase in de lever en een verminderde terugresorptie van de nieren omdat de dalmatiër al veel urinezuur in het bloed heeft zitten (concentratiegradiënt?). Naast het chirurchisch verwijderen van de stenen kun je ook voeding geven waar minder purines in zitten. Purines vinden we uiteraard veel terug in vlees, dus dat is een goede oplossing. De urine wordt hier bovendien basischer van, wat het urinezuur beter oplosbaar maakt. Wanneer een dier moet vasten zal het zijn spiereiwitten afbreken. In het begin zal dit snel verlopen, maar in een later stadium aanzienlijk minder zijn. De hormonen noradrenaline, cortisol en glucagon zetten de spieren aan tot eiwitafbraak. Het eiwit dat onttrokken wordt kan voor de gluconeogenese gebruikt worden. Met het voortschrijden van de tijd gaat het allemaal minder snel door downregulatie en het gebrek aan aanvoerproducten. In dat geval zal het lichaam overstappen op de productie van ketonlichamen als energiebron. Hoge concentraties van ketonlichamen remmen bovendien de eiwitafbraak. 20

21 De vrijkomde eiwitten bestaan voor een onzettend groot gedeelte uit alanine en glutamine, terwijl het originele spiereiwit niet deze samenstelling heeft. Glutamine wordt gevormd door oxidatieve deaminering. Alanine wordt gevormd door normale transaminering. (zie hiervoor plaatje wercollege) De vrijkomende aminozuren worden in de lever verwerkt. De koolstofskeletten van de aminozuren gaan dus naar de lever, via het alanine-glucose-pad. Van het koolstofskelet kan via de gluconeogenese glucose gemaakt, de stikstofgroep (aminogroep) wordt gebruikt voor de ureumcyclus. In de gluconeogenese worden alanine en glutamine verschillend ingeleid in het pad. Alanine pyruvaat (+ alpha ketoglutaraat glutamaat) Glutamine glutamaat alpha-ketoglutamaat (= een intermediair van de TCA-cyclus). Vogels breken zowel purines als aminozuren direct af tot urinezuur. Bij ons worden aminozuren ook eerst tot NH3+ afgebroken maar dit is bedoeld voor de AMP-synthese. De afbraak van purines is het enige substraat voor de vorming van urinezuur. Bij vogels moet er tijdens de rui en de legde veel eiwitten gemaakt. Veren bestaan voor een deel uit keratine en eieren hebben ovalbumine nodig. Aangezien deze eiwitten uit andere eiwitten zijn opgebouwd is het belangrijk om de behoefte aan de aminozuren in de gaten te houden. De benodigde hoeveelheid kan echter niet alleen maar uit voedsel worden gehaald, tijdens de rui en de legde breekt een vogel tijdelijk zijn spierweefsel af. De hoeveelheid spier die afgebroken moet worden is altijd hoger dan de benodigde totale hoeveelheid. Dit komt omdat één aminozuur altijd de beperkende factor vormt, en pas als die behoefte voorzien is kan de afbraak stoppen. Van de overige aminozuren heb je dan inmiddels al te veel en zul je dus in totaal teveel hebben afgebroken. De beperkende factor is dat aminozuur wat het grootste verschil toont tussen de normale situatie in concentratie en die tijdens bijvoorbeeld de rui of legde. Het overschot aan aminozuren worden verbrand, naar vet omgezet of de gluconeogenese in gestuurd. In dat geval wordt het stikstof weer in de ureumcyclus gegooid, BEHALVE BIJ VOGELS. Dan omzetting tot urinezuur omdat vogels geen ureumcyclus hebben. De uitscheiding van stikstof zal tijdens de rui dus ook toenemen in de vorm van urinezuur (en dus niet ureum zoals zoogdieren). Eén opvallend verschil tussen de productie van ureumzuur en urinezuur is de noodzakelijke energie. De uitscheiding van ureum voor 1 ammoniakmolecuul kost 2 ATP, urinezuur 4,5 ATP, aanzienlijk meer dus. Voor vogels is het echter toch voordelig. Dit omdat het meer water bespaart, dit vermindert het gewicht en dat is gunstig tijdens het vliegen. Ook voor het vogelembryo in het ei heeft urinezuur een voordeel. Dit trekt namelijk veel minder water aan. Aangezien het embryo door verbranding zelf al water produceert en dit al het ei uit moet is het niet handig als er nog meer water wordt vastgehouden. Urinezuur doet dit niet, ureum wel. Bovendien zijn hoge concentraties in het ei van ureum giftig. Urinezuur slaat neer en is dus niet in oplossing om het embryo heen. Dit is dus gezonder. Uit het ei komt overigens naast water ook koolstofdioxide. Het ei zelf bevat niet alle noodzakelijke voedingsstoffen voor het embryo, zuurstof moet naar binnen diffunderen en calcium komt uit de eierschaal. Thema 4: Metabole strategie Het metabolisme wordt op een aantal manieren gereguleerd. Elk metabool pad heeft over het algemeen ten minste één irreversibele reactie. Dit is belangrijk zodat het metabolisme wordt aangepast aan de behoefte van de cel en dat het afbraak & synthese pad niet gelijktijdig verlopen. De 3 factoren die de controle van metabole paden beïnvloeden zijn over het algemeen op te delen in: substraatconcentratie, allosterische controle en hormonale controle. Verder wordt dit ook gereguleerd door compartimenten in de cel en matabole specialisaties van verschillende organen. 21

22 Hormonen kunnen in dit verhaal twee verschillende stappen ondernemen. Allereerst kunnen ze ervoor zorgen dat enzymen wel of niet actief zijn via fosforylatie, en ten tweede kunnen ze de synthese van enzymen via RNA aan de behoefte aanpassen. Binnen bepaalde grenzen kunnen temperatuur, ph en ionenconcentraties binnen een dier constant gehouden worden. Het grootste deel van de energie die een dier gebruikt in rusttoestand wordt voor deze zaken gebruikt, basaal metabolisme. Reparatie en vervanging van macromoleculen in het lichaam vallen hier ook onder. Er is eveneens een uitgebreid systeem wat er tijdens verschillende toestanden voor zorgt dat het nutriënten aanbod en oxideerbaar substraat constant bliujft, calorische homeostase. Toch zijn de nutriënten in het bloed niet constant, behalve glucose. Welk nutriënt hiervan aanwezig is, is afhankelijk van de toestand van het dier. Wanneer van de ene stof te weinig is, wordt dat gecompenseerd door een andere stof binnen te brengen. Glucose neemt wel een bijzondere plaats in omdat: 1. Bloedcellen kunnen uitsluitend, en zenuwcellen met grote voorkeur, glucose als substraat gebruiken 2. Dierlijke organismen niet in staat zijn om vetzuren om te zetten in glucose. 3. De opslagcapaciteit voor koolhydraten beperkt is. Dit wordt samengevat in de term glucostase. Wanneer glucose schaars is, kunnen de omnivoorcellen overschakelen op bijvoorbeeld vetten. De meeste organen kunnen alle soorten brandstof gebruiken, maar hebben wel verschillen in voorkeur voor substraat en ook in bio-synthetische capaciteit. 1. Hersenen (neuronen, glia-cellen): de hersenen gebruiken in principe alleen glucose als brandstof en bij langdurig vasten ook ketonlichamen. Neuronen hebben geen opslagcapaciteit en zijn voor hun voorzieningen afhankelijk van de aanvoer van Gliacellen (astrocyten). Een constante toevoer is dus nodig om te blijven functioneren. Neuronen zijn dan ook voorzien van speciale glucose transporters, Glut-3, met een zeer hoge affiniteit voor glucose. Bovendien zijn deze onafhankelijk van de insuline concentratie. Op deze wijze zorgen de hersenen ervoor dat ze altijd via de transporter glucose kunnen opnemen, onafhankelijk van de concentratie. Tijdens langdurig vasten kunnen ketonlichamen (acetoacetaat en 3-hydroxy-butyraat), gemetaboliseerd in de lever uit vrije vetzuren, als substraat gebruikt worden. Vetzuren zijn geen brandstof voor neuronen omdat ze, gebonden aan albumine, niet door de BHB kunnen komen. Een te hoge concentratie aan ketonlichamen verlaagd echter wel het ph van het bloed metabole acidose. 2. Spieren: de belangrijkste branstoffen zijn glucose, ketonlichamen en vetzuren. Spieren zelf hebben een grote glycogeenvoorraad voor eigen gebruik. Uit deze glycogeen reserves kan glucose-6-fosfaat worden vrijgemaakt met het enzym glycogeen-fosforylase. Omdat myocyten het enzym glucose-6-fosfatase niet tot expressie brengen kan de glycogeenvoorraad alleen binnen de myocyt worden gebruikt. Er kan namelijk geen vrije glucose ontstaan en uit de cel diffunderen. In een zeer actief contraherende spier is de snelheid van de glycolyse veel hoger dan die van de Krebs-cyclus. Om deze reden wordt er uit pyruvaat veel lactaat gevormd. Dit lactaat gaat naar de lever en kan daar weer omgezet worden tot glucose, hetgeen weer voor de spieren kan dienen. Deze cyclus kennen we als de Coricyclus. Deze manier van brandstof is echter niet heel rendabel. De omzetting van lactaat naar glucose in de lever kost meer energie dan de glycolyse van hetzelfde glucose oplevert. De lever levert dus energie in ten behoeve van de spieren, ook wel zuurstofschuld genoemd. In rusttoestand is het brandstofverbruik van de spieren anders, dan gebruiken ze voornamelijk vetzuren en misschien wat ketonlichamen. 3. Vetweefsel: TAG opgeslagen in vetweefsel is een enorme brandstofreserve. Adipocyten zijn gespecialiseerd in de verestering van vetzuren tot TAG en ook de lipolyse. Deze vetzuren kunnen uit het voedsel afkomstig zijn (chylomicronen) maar ook in het lichaam gesynthetiseerd worden. Bij sommige dieren zoals de mens, is de lever dan de belangrijkste 22

23 lipogene bron, terwijl bij herkauwers dit het vetweefsel zelf is. TAG bestaat uit geactiveerde vetzuren en een glycerolgroep, glycerol-3-fosfaat. Deze laatste is afkomstig van de glycolyse intermediair, di-hydroxy-acetonfosfaat. Het vetweefsel zelf kan dit niet doen omdat ze niet het juiste enzym hebben voor deze recatie, glycerol-kinase, waardoor ze glucose nodig hebben. Vrij glycerolgroepen zijn dus voor het vetweefsel niet bruikbaar voor TAG. Het vrijmaken van de TAG gebeurt stap voor stap, met als snelheidsbeperkende stap het vrijmaken van het eerste vetzuur. Dit wordt gekatalyseerd door het hormoongevoelige lipase, met een regulatie voor de activiteit door middel van fosforylering of defosforylering. Wanneer het hormoon bindt, wordt via camp een kinase geactiveerd, wat ook lipase via fosforylering activeert. Of de vetzuren na lipolyse afgegeven worden aan het bloed of niet wordt bepaald door de glucoseconcentratie en glycolyse activiteit in de vetcel. Wanneer deze hoog is, dan worden de vrije vetzuren vrijwel direct weer met G3P verersterd tot TAG. Is glucose en dus G3P schaars in de cel, dan worden de vetzuren aan het bloed afgegeven. 4. Lever: de metabole activiteit van de lever zijn essentieel voor de branstofvoorziening van hersenen, spieren en andere perifere organen. De meeste stoffen uit de voeding komen met het portale bloed door de lever heen. De metabole homeostase is dan ook een belangrijke functie van de lever. De lever kan zowel glycogeen opslaan als glucose uit glycogeen maken. Dit glucose kan wel afgegeven worden aan het bloed omdat de lever het enzym glucose-6- fosfatase wel bezit. Ook is de lever in staat om nieuw glucose te maken met behulp van de GNG. De voornaamste bouwstenen voor de gluconeogenese zijn lactaat en alanine. Ook glycerol en glucogene aminozuren uit het voedsel kunnen hiertoe dienen. (in de nier kan overigens ook GNG plaatsvinden met glutamine als belangrijkste substraat). Glycogenolyse en GNG komen op gang zodra de bloedsuikerspiegel daalt, glycogenolyse begint iets eerder. De regulering hiervoor is de glucagon/insuline verhouding afgegeven door de pancreas. Niet alleen voor de koolhydraten is de lever van belang, ook voor vetten speelt het een grote rol. Bij veel brandstofovervloed kan de lever vetzuren uit het voedsel, of de novo synthese van vetzuren tot TAG veresteren. Deze TAG wordt aan het bloed afgegeven in de vorm van VLDL. In het vetweefsel kunnen de vetzuren d.m.v. lipoproteïne-lipase (LPLase) weer tot vetzuren worden omgezet en als intra-cellulair TAG worden opgeslagen. In een situatie van voedelgebrek komt de ketogenese op gang, meestal 24u na de laatste voeding. Ketogenese verloopt uitsluitend in de lever. Tijdens vasten worden de vetzuren dus niet in TAG maar in ketonlichamen omgezet. De entree van de vetzuren is het belangrijkste controle punt voor deze tweesprong. De vetzuren komen allereerst altijd als Acyl-CoA de lever binnen. In de mitochondriën worden de ketonlichamen gevormd, in het cytosol TAG. De vetzuren kunnen echter alleen de mitochondriën in in de vorm van acyl-carnitine. 1. Wanneer de glucoseconcentratie hoog is zal Malonyl-CoA ook hoog zijn. Het carnitine-acyl-transferase I, dat de acyl-carnitine vormt, wordt door deze hoge concentraties geremd. Hierdoor wordt ook de entree tot de mitochondriën geremd en dus de omzetting van ketonlichamen. 2. Wanneer de glucoseconcentratie laag is zal het malonyl-coa ook laag zijn en de activietit van carnitine-acyl-transferase I juist hoger. De vetzuren komen als carnitine-acyl de mitochondriën binnen en worden zodoende omgezet tot ketonlichamen. De snelheid van de bèta-oxidatie neemt toe, er is een overflow aan acetyl-coa dat omgezet moet worden in citraat. De overflow van acetylgroepen zorgt er echter voor dat een deel wordt omgezet in ketonlichamen. Voor het opwekken van energie gebruikt de lever liever de ketozuren afkomstig uit aminozuurafbraak dan de volledige oxidatie van glucose. De glycolyse die wel plaats vindt in de lever wordt voornamelijk gebruikt voor biosynthetische reacties. Ketonlichamen zijn een exclusief export product, omdat de transferase die de ketonlichamen tot acetoacetyl-coa omzet in de hepatocyt zelf ontbreekt. Hoorcollege 4: 23

24 Voor de cel zijn naast energie en bouwstenen ook reducerend vermogen (NADPH) nodig. De cel moet onder verschillende omstandigheden over kunnen schalen van glucose naar vetzuurverbranding. Dit gebeurt door de regulatie van pyruvaat-dehydrogenase (PDH). In ieder geval is het zo dat zodra de ATP, NADH en Acetyl-CoA waarden stijgen, pyruvaatdehydrogenase geremd wordt. Hoge niveaus van calcium activeren juist pyruvaatdehydrogenase. Dit staat verder uitgewerkt in WC4. De bèta-oxidatie wordt niet gereguleerd, dus alles wat binnen komt wordt ook geoxideerd. Op het niveau van binnen komen van vetzuren kan natuurlijk wel regulatie plaats vinden. Bovendien wordt de glycolyse door verbranding van vetzuren geremd. Bij de oxidatie ontstaat veel Acetyl-CoA en dit stimuleert pyruvaatdehydrogenase-kinase. Hierdoor wordt pyruvaatdehydrogenase inactief. Ketonlichamen remmen via hetzelfde principe de omzetting van pyruvaat naar Acetyl-CoA. Door de remming van de glycolyse dreigen de intermediairen vóór dit aangrijppunt op te hopen, bijvoorbeeld G6P. Deze stof remt dan gelukkig hexokinase waardoor glucose niet meer de glycolyse in gaat. Bovendien wordt de Glut-4 transporter geremd. De synthese van insuline in de cel kent een aantal stappen. Vanuit het RNA wordt pro-insuline gevormd in het cytoplasma. Dit pro- insuline wordt in het Golgi omgezet tot clathrine coated early granules. Met behulp van proteasen wordt het naar volwassen granula omgezet waarbinnen we insuline (kristallijn) en C-peptiden vinden. Met behulp van Ca2+ worden de granula vai exocytose naar buiten gebracht. De omzetting van RNA naar pro-insuline duurt slechst 10-20min. Maar het daadwerkelijk naar buiten brengen kan wel uren tot dagen duren. (zie ook p. 36 syllabus). Het calcium wat gebruikt wordt voor het insuline transport is afhankelijk van spanningsafhankelijke calciumkanalen. Wanneer hier calcium op bindt wordt insuline afgegeven. Hier zit uiteraard een proces achter. Glucose bindt op een Glut-2 transporter van de bètacellen van de pancreas. Glucose wordt in de cel de glycolyse in gedaan en er (via NADH) gaat de ATP/ADP ratio omhoog. Deze ratio zorgt ervoor dat de K+ ATP kanaal wordt geremd en deze remming zorgt er op zijn beurt weer voor dat het calciumkanaal open gaat staan. Gevolg: insuline wordt afgegeven (p. 36 syllabus). Binnen een uur is de insuline concentratie in het bloed tweemaal gestegen. Het proces is dus bifasisch, met een piek op 10 minuten en 60 minuten. De reden dat het bifasisch is, is omdat de synthese van insuline in de bètacel verhoogd wordt, waardoor er na de eerste piek nog een piek kan volgen met nieuw gesynthetiseerd materiaal. De half-waardetijd van insuline in bloed is slechts 3-5 minuten. Wanneer insuline aan de buitenkant van de cel bindt, wordt via een receptor tyrosine kinase een signaal gegenereerd. Door binding wordt het tyrosine van deze receptor gefosforyleerd, met in totaal 6 extra fosfaat groepen. Aan deze fosfaat groepen kunnen intracellulair signaalstoffen binden die voor een reactie in de cel zorgen. De effecten op korte termijn zijn bijvoorbeeld de aanmaak van 24

25 leverglycogeen. Over de lange termijn effecten is minder bekend, maar je zou hierbij kunnen denken aan de inductie van de lipogene enzymset in de lever. Werkcollege 4: Het digestieapparaat, de lever en het vetweefsel zorgen er samen voor dat er genoeg energierijk substraat in het bloed circuleert = calorische homeostase. De lever zorgt er verder ook voor dat de bloedsuiker-spiegel op peil blijft = glucostase. In de levercel is pyruvaat het sleutelmetaboliet voor koolhydraten. Pyruvaat kan andere stoffen vormen en gevormd worden uit andere stoffen. Dit zijn er in totaal Phosphoenolpyruvaat (PEP): deze kan pyruvaat vormen. De reactie levert ATP op en wordt gedaan door pyruvaatkinase. 2. Lactaat: dit kan uit pyruvaat gemaakt worden en ook andersom. De reactie van pyruvaat naar lactaat kost NADH en geeft NAD. Dit verklaard ook waarom de omzetting naar lactaat geschiedt tijdens de anaerobe glycolyse, de redoxbalans wordt behouden. lactaatdehydrogenase is het enzym. Tijdens plotseling activiteit van de spiercel wordt lactaat erg veel gevormd. Dit komt door de stremming van de ademhalingsketen, daarna de Krebscyclus. De enige mogelijkheid voor pyruvaat is dus het vormen van lactaat. Lactaat wordt vervolgens naar de lever gebracht en daar omgezet tot pyruvaat. Dit pyruvaat kan PEP worden (pyruvaat oxaloacetaat malaat oxaloacetaat PEP GNG. Dit is nodig om glucose voor de hersenen en de extra actieve spieren te handhaven. 3. Alanine: dit is ook een reversibele reactie van pyruvaat naar alanine en andersom. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van glutamine en alpha-ketoglutaraat. Alanine is immers pyruvaat met een extra aminogroep. 4. Malaat: malaat kan ook tot pyruvaat worden omgezet maar niet anderom. Er wordt hierbij NADP+ gebruikt en NADPH en CO2 gevormd. Deze 4 reacties vinden voornamelijk plaats in het cytosol. Er zijn ook twee reacties die in de mitochondriën voorkomen. 5. Acetyl-CoA: pyruvaat kan omgezet worden in Acteyl-CoA maar niet andersom. De totale reactie is: pyruvaat + CoA-SH + NAD+ Acertyl-CoA + CO2 + NADH. Acetyl-CoA zelf remt ook deze reactie. Aangezien acetyl-coa ook tijdens de bètaoxidatie van vetzuren gevormd wordt, remt de afbraak van vetzuren de glycolyse. Het enzym is pyruvaatdehydrogenase. Tijdens de remming wordt pyruvaatdehydrogenase-kinase geactiveert (door veel acetyl-coa) en een fosforylatie van pyruvaatdehydrogenase betekent een remming van dit enzym. Het fysiologische belang hiervan is dat glucose door is en er zuinig mee omgegaan moet worden. In tijden van vasten wil je dus graag dat er vet in plaats van glucose verbruikt wordt. 6. Oxaloacetaat: pyruvaat kan tot oxaloacetaat worden omgezet maar niet andersom. Hierbij wordt ATP gebruikt en er is bovendien CO2 voor nodig. Het enzym dat dit uitvoert is pyruvaatcarboxylase. Tijdens hoge niveaus van Acetyl-CoA wordt deze reactie gestimuleerd. Dit is ook handig omdat het de eerste stap van de gluconeogenese is en dat juist nodig is in tijden van vasten, veel vetzuurafbraak en dus hoge niveaus van Acetyl-CoA. De Krebscyclus wordt hierdoor bovendien geremd. Dehydrogenase: is een enzym naam voor een redox reactie. Kinase: is een fosforylatie enzym. In bovenstaand rijtje is pyruvaatkinase niet een logische naam omdat er juist gedefosforyleerd wordt. Bovendien wordt een enzym meestal naar het substraat en niet naar het product genoemd. Katabool Glycolyse Bètaoxidatie Krebscyclus Ketonlichaamoxidatie Erytrocyt

26 Hepatocyt Myocyt Adipocyt + (+) (+) (+) Neuron Anabool GNG Lipogenese Ketogenese Erytrocyt Hepatocyt Myocyt - (+) - Adipocyt Neuron - (+) - Import Glucose VVZ TAG (VLDL) TAG (chylomicronen) Ketonlichamen Erytrocyt Hepatocyt Myocyt Adipocyt (+) Neuron Export Glucose VVZ TAG (VLDL) TAG (chylomicronen) Ketonlichamen Erytrocyt Hepatocyt Myocyt Adipocyt Neuron Kijk verder nog even goed naar de tekening van het werkcollege 4, p. 18. Thema 5: nutriëntvoorziening Bij de beoordeling van een voeder kijken we naar de volgende punten; Samenstelling: Grondstoffen, Nutriënten, Anti-nutritionele factoren, Toxinen, Toevoegingen, Contaminanten; Verteerbaarheid; Acceptatie; Prijs; Reputatie producent. Met een rantsoen wordt een voedermethode bedoeld die gebruik maakt van verschillende onderdelen (haver, hooi en wortels) en dit is dus anders dan een volledig diervoeder waar alles tegelijk in zit. Op basis van de declaraties op de verpakking kun je wel iets als slechts benoemen, als goed benoemen kan alleen voorwaardelijk. De waardering van voeder is om een aantal redenen belangrijk: Kwantitatieve, objectieve maatstaf om dieren te voeren (diersoort afhankelijk) ; Minimaliseren voerkosten ; Reduceren milieu belasting ( N en P ). Een bekende methode om de voeding te waarderen is aan de hand van de Weende analyse. Volgens deze methode bestaat voer uit een aantal verschillende fracties. De toevoeging Ruw betekent dat het eigenlijk nog steeds een mengsel is. water = gewichtsverlies na langdurig drogen. ruw eiwit (RE) = dit is de hoeveelheid gram geanalyseerd stikstof (N) maal 6,25. ruw vet (RVET) = al het materiaal dat oplosbaar is in organische oplosmiddelen. ruwe celstof (RC) = het niet oplosbaar tijdens het koken in zwak zuur of loog. ruw as (RAS) = het overblijfsel na verbranden, hierbij vinden we nog ruwe anorganische stoffen zoals zand en mineralen. DS RE, RVET, OK en RC is de RAS rest = overige koolhydraten (OK), de berekende restfractie wanneer RE, RVET, RC en RAS van de DS (droge stof) zijn afgetrokken. 26

27 De Weende analyse wordt veelvuldig gebruikt maar heeft ook een aantal belangrijke beperkingen omdat het slechts een theorie is. Zo heeft het een geringe specificiteit, een beperkte chemische informatie, een geringe voedingsfysiologische betekenis en het zegt niets over de beschikbaarheid van de stoffen voor het dier. Toch vindt men de Weendeanalyse bruikbaar in praktijkcondities. Dit omdat het algemeen toegepast wordt, makkelijk en goedkoop is. Ook de verplcihting van de vermelding van de Weende analyse op verpakkingen laat de huidige toepassingen zien. De beperkingen worden schijnbaar niet hoog genoeg opgenomen. De beschikbaarheid van de verschillende fracties kunnen overigens wel berekend worden met een aantal methoden: - schijnbare fecale beschikbaarheid = VC = percentage van wat er in gaat en wat er aan de achterkant weer uit komt. Opname Feces / opname * 100% = VC. We noemen het schijnbaar omdat de vertering uiteraard een veel complexer proces is. Eveneens worden aan de feces ook endogene stoffen (in de vorm van mucus, enzymen en enterocyten) toegevoegd die niet in deze meting tot uiting komen. Hierdoor valt de schijnbare beschikbaarheid lager uit dan de werkelijkheid. - De werkelijke fecale beschikbaarheid (VCn) corrigeert voor dit probleem en wordt dus ook berekend aan de hand van de opname (feces endogene stoofen) / opname * 100%. = VCn. De haakjes in deze formule zijn essentieel voor de juiste berekening. Bij éénmagige dieren vindt vertering in de dunne en dikke darm plaats maar wel op verschillende manier en met verschillende eindproducten: - Dunne darm, vetering door enzymen. Eiwitten worden hier afgebroken tot aminozuren en koolhydraten tot glucose. - Dikke darm, vertering door fermentatie. Eiwitten worden hier omgezet in het niet-zinvolle ammoniak (NH3) en tot de vluchtige vetzuren die een lagere energiewaarde hebben dan glucose. Je wilt dus eigenlijk dat de vertering in de dunne darm zo efficiënt mogelijk is en de waarde van een opgenomen nutriënt kan dus afhankelijk zijn van de plaats van vertering. Voor de voedingsanalyse moet hier rekening mee gehouden worden. Hierom kunnen we ook nog een onderscheid maken tussen de algehele fecale vertering en de - Ileale verteerbaarheid: dit is de maat voor de enzymatische vertering en dus in de dunne darm. De meting van deze variant is alleen mogelijk in een geprepareerd dier met een canule (opening op de grens tussen dunne en dikke darm). De formule hiervoor is: Voeding in voeding in chymus / voeding in 100% = ileale VC. In plaats van een geprepareerd dier zijn er in vitro een aantal andere mogelijkheden tot de meting van de ileale verteerbaarheid: - Kauwen - Speeksel - Maagsecreties - Enzympreparaten - Passagesnelheid Naast eiwitten, vetten, koolhydraten en vitaminen zijn er nog een twintigtal andere stoffen van belang: de mineralen en spoorelementen. Deficiënties hiervan onstaan door onvoldoende opname, slechte beschikbaarheid, onvoldoende absorptie, verhoogde behoefte en competitie met andere elementen. Ook een overmaat kan voorkomen. Meestal zijn deficiënties echter aspecifiek en komen combinaties voor. Het onderscheid tussen mineralen en spoorelementen is arbitrair. 27

28 Voor de voeding is het belangrijk in welke vorm het element voorkomt, gebondenheid aan complexvormende stoffen en competitie tussen transportmechanismen. Voordat het opgenomen kan worden moet het immers in een transport compatibele vorm aanwezig zijn. De ph kan de absortpiecapaciteit nadelig beïnvloeden, evenals de viscositeit van de darminhoud. Aminozuren en peptiden kunnen helpen door het vormen van oplosbare complexen en ondervangen dus deels de beperking van absorptie. Bij een aantal elementen is de absorptie hormonaal gereguleerd, zoals bijvoorbeeld calcium. De behoefte aan bepaalde elementen kan worden afgeleid uit resultaten van voederproeven of berekend uit onvermijdelijke verliezen en retentie in bijvoorbeeld groei, dracht en melk. Wanneer je dit laatste optelt en deelt door de te verwachten absorptiecoëfficiënt kom je op een goede hoeveelheid. In de praktijk blijkt echter een groot verschil tussen de normen van verschillende landen. Dit heeft bijvoorbeeld te maken met het hanteren van bepaalde veiligheidsmarges. Het verschil is ook in het hanteren voor minimale behoeftes in verband met milieu eisen, of optimale behoeftes voor maximale productie. De bovenstaande factoriele methode moet dus rekening houden met verliezen, productie, absorptie en veiligheidsmarges. Calcium in het plasma is normaal vrijwel constant en dus sterk gereguleerd. Wanneer het gehalte onder de streefwaarde daalt zal het hormoon pararthyreoid hormoon worden afgescheden. Dit doet de botresorptie en terugresorptie in de nier toenenmen, bovendien wordt de opname van calcium gestimuleert door activatie van 1,25-dihydroxycholecalciferol. Dit stofje zorgt naast de opname ook weer een verhoogde gevoeligheid van de botcellen voor PTH. PTH-secretie neemt bij een stijgende CA-waarde gewoon weer af en dus ook alle processen die hieraan gelinkt zijn. Deze regulatieprocessen zorgen er wel voor dat de Ca-status niet goed bepaald kan worden aan het plasma, dit is te goed gereguleerd. De hoeveelheid calcium die geabsorbeerd wordt hangt af van de behoefte van het dier. Melkziekte bij het rund is een voorbeeld van onvoldoende snelle regulatie van het calcium gehalte. Calcium tekort; wanneer jonge dieren te weinig calcium binnen krijgen zal het PTH gaan stijgen, waardoor niet alleen in de darm maar ook de resorptie uit het bot toe neemt. De botten zullen verzwakken en afwijkende botontwikkelingen plaats vinden. Ook bij volwassenen kan dit gebeuren. Een overmaat leidt bij jonge dieren tot een gestoorde enchondrale ossificatie. Selenium is een onderdeel van GSH-px en betrokken bij het onschadelijk maken van peroxiden, gevormd uit de oxidatie van onverzadigde vetzuren. Vitamine E speelt hier ook een rol bij, door te voorkomen dat vetzuren worden omgezet tot peroxiden, maar kan het niet oplossen. Selenium wel, die vormt hydroxyvetzuren welke door de bèta-oxidatie kunnen worden afgebroken. Bij een verhoogde hoeveelheid onverzadigde vetzuren zal dus ook de selenium en vitamine E behoefte toenemen. De defecten die ontstaan bij een selenium deficiëntie is het gevolg van beschadiging van membranen en eiwitten door H2O2. De opname geschiedt in de dunne darm en is afhankelijk van de staat van het selenium. De organische verbindingen worden beter opgenomen dan de anorganische, en geoxydeerde anorganische stoffen beter dan gereduceerde. De excretie vindt plaats via de urine, gal en ademhalingslucht. Bij een vitamine E deficiëntie neemt uiteraard de behoefte aan selenium iets toe, maar vooral bij een hoger gehalte aan SO4 2-. Om tekorten op de sporen kune je het GSH-px gehalte van het bloed bepalen. Het zit in de rode bloedcellen en de activiteit wordt dan ook weergegeven in IU/ g Hb. De verschijnselen van een deficiëntie zijn gevarieerd: spierdystrofie, exudatieve diathese en pancreasfibrose, levernecrose, hepatosis dietetica en aan de nageboorte blijven staan. Meer specifiek aan vitamine E gelinkt zijn encefalomalacie, geelvetziekte en steriliteit. Vitamines zijn noodzakelijk voor het in leven blijven van mens en dier, die het lichaam niet zelf kan opbouwen en dus uit het voer moeten worden opgenomen. Vaak zijn het co-enzymen bij 28

29 enzymatische processen. De dagelijkse behoefte is echter zeer gering, maar zowel een terkort als een overmaat kunnen tot ernstige afwijkingen of de dood leiden. Een klinisch beeld van vitamine tekort komt nog maar zelden voor, maar een suboptimale voorziening kan leiden tot verminderde prestaties, weerstand of vruchtbaarheid. vetoplosbare vitamines: - A (retinol): is zo te vinden of in de vorm van provitamine-a, in bijvoorbeeld visolie, melkvet en eierdooier. Caroteen (plantaardige stoffen, groene planten) is ook gelinkt aan vitamine a potentie van plantaardige stoffen. Caroteen kan bovendien in het lichaam tot vitamine A worden omgezet. Bij het drogen van plantaardige stoffen treden grote verliezen aan caroteen op. hoi boef! Vitamine A afkomstig uit dierlijke producten is uiteraard alleen aanweziga ls deze dieren zelf ook genoeg vitamine A hebben ontvangen. De meest gebruikte synthetische variant is retinylpalmitaat of acetaat. Zowel caroteen als vitamine A is gevoelig voor zuurstof, zuren en UV-licht. Verhitting versnelt de oxidatie, maar zonder zuurstof koken hefet weinig invloed. Spoorelementen zoals koper kunnen de oxidatie katalyseren. De deficiëntie kenmerkt zich door xeropthalmie, nachtblindheid, groeiproblemen, keratinisatie, storingen in botvorming en voortplanting. Absorptie is met behulp van gal in de darm (kan ook zonder maar minder efficiënt), waarna het in de lever omgezet kan worden en naar de weefsels gebracht of opgeslagen. Caroteen komt binnen via micellen en vetzuren zijn dus nodig, en galafscheiding is noodzakelijk. In de epitheelcellen vindt meestal de omzetting naar retinol plaats. Katten kunnen caroteen niet naar retinol omzetten! Sommige dieren nemen als geheel de caroteen op, zoals in de eierdooier van de kip is terug te vinden of in vetweefsel. Excretie is via de nier en met het gal. De omzetting noodzakelijk voor uitscheiding met de urine kunnen katten niet goed, dus zij hebben eerder een intoxicatie. Dit zal leiden tot een verminderde opname van andere vetoplosbare vitamines. Een deficiëntie zal bij tekort aan vetzuren, onvoldoende functie pancreas of blokkade galgang optreden. Ook in de pens kan een groot deel van het vitamine A verloren gaan. - D: D zelf is niet zozeer actief maar wordt in de lever omgezet in 1,25-dihydroxycholecalciferol wat een rol speelt in de regulering van Ca. Groenvoeder bevatten niet veel D behalve na lang drogen of lange veldperiodes (zon!). Zoutwatervissen, levertraan en eierdooiers zijn een goede bron. Vitamine D3 is veel actiever dan D2, zeker bij pluimvee. Deze laatste groep dieren dient dus ook vitamine D3 te krijgen. Gal is ook hier nodig voor absorptie en excretie uit dunne darm. Excretie is via de urine minimaal. De vitamine D zit voornamelijk in het bloed, de opslag in de lever is minimaal. De behoefte aan viatmine D hangt samen met Ca en P, omdat vitamine D de absorptie van deze stoffen stimuleert. Een deficiëntie bij jonge dieren geeft een rachitis en bij volwassenen tot osteomalacie, beiden botaandoeningen. Hieruit blijkt ook weer de samenhang met calcium en fosfor. Overdoseringen gedurende lange tijd leidt juist tot verkalking van weefsels en treedt bij Ca-rijke voeding eerder op. - E: niet alle eigenschappen zijn bekend maar functioneert als anti-oxidant. Het komt voornamelijk voor in voedsel met meervoudig onverzadigde vetzuren zoals plantaardige oliën, kiemoliën, graanbijproducten, eieren, lever, groenten en bladrijke voedermiddelen. De actviteit van vitamine E verschilt nogal eens en wordt uitgedrukt in aplha-tocopherol. De verwerking en opslag van plantaardige voedermiddelen gaan gepaard met grote verliezen aan vitamine E. Dus de beste bron van vitamine E is toch kunstmatig toegevoegd in de vorm van tocopherol acetaat of palmitaat. De opname is afhankelijk van de vetvertering en wordt bevordert door gal en pancreassap. Het kan door de placenta en de uierklier heen en de lever en vet kunnen het opslaan, dus dagelijkse opname is niet nodig. Deficiënties treden niet vaak op en dan in combinatie met Seleen. Bij veel meervoudig onverzadigde vetzuren in het voer kunnen we het nog wel eens tegen komen. Teveel aan E is niet echt toxisch. 29

30 - K: onmisbaar bij de bloedstolling en te vinden in groene blader groente, lever, vismeel en vlees. Bacteriën vormen ook k2 maar dat wordt in de dikke darm niet meer opgenomen (wel et coprofagie natuurlijk). Opslag heeft maar beperkt plaats. Deficiënties komen om meerdere factoren voor, intoxicatie eigenlijk niet. 7.3 Wateroplosbare vitamines (niet allemaal afzonderlijk gedaan). Deze vitamines kunnen over het algemeen geen reservevoorraden in het lichaam vormen en moeten daarom dagelijks ingenomen. Niet alle vitamines zijn voor elke diersoort even essentieel. Microben voorzien herkauwers van diverse B-vitamines (dan noemen we de benodigde stoffen voor de microben groeifactoren). Lysis van de bacteriën moet wel plaatsvinden om de vitaminen vrij te krijgen. Vlees bevat alle B vitamines dus ook carnivoren zullen niet snel te kort komen. Vitamine B1 heet ook wel thiamine. De actieve vorm is TPP die fungeert als een coenzym bij het vrijmaken van koolhydraten en vetten. Bij een deficiëntie zijn de concentraties pyruvaat en lactaat in het bloed dan ook verhoogd, wat begrijpelijk is omdat TPP een rol speelt als coenzym bij het pyruvaat dehydrogenase complex. Thiamine komt veel voor in gist, melk, eieren en graankorrels. Een meting van de urine geeft informatie over de opname maar niet de voedingstoestand. Dit kan beter beoordeeld worden aan de hand van transketolase activiteit. Thiamine kan opgeslagen worden in de lever (rund) of weefsels (varkens). Daarom is varkensvlees een goede bron van thiamine. Degeneratieve veranderingen van het zenuwstelsel zijn de meest kenmerkende veranderingen van een gebrek. Een verhoogd risico ontstaat bijvoorbeeld bij coccidiose, waarbij vitamine B antagonisten worden toegediend. Vitamine C noemen we ook wel ascorbinezuur. Het komt in een beperkt aantal voedingsmiddelen voor: aardappelen, bieten, magere melkpoeder, groene planten en citrusvruchten. Het is echter voor gezelschapsdieren en landbouwhuisdieren niet echt een vitamine omdat het in de lever uit glucose gevormd kan worden. Voor primaten, de cavia en een aantal exotische dieren is het wel een vitamine omdat de het enzym L-gluconzuurlactonoxidase missen. Bij patiënten met levercirrose of chronische nierinsufficiëntie moet je bovendien oppassen omdat de synthese afneemt en/of het verlies vioa de urine toe. Vitamine C is betrokkken bij de synthese van collageen, noradrenaline, ijzer, bloedstolling en afweer en stress. Deficiëntieverschijnselen noemen we ook wel scheurbuik en omvat aandoeningen aan bindweefsel, bloedingen, levernecrose en vergrote met vet geïnfiltreerde bijnieren. De behoefte van de genoemde dieren is groot, een dagelijkse opname is noodzakelijk omdat er geen reserve kan worden opgebouwd. Hoorcollege 5: Essentiële voedingsstoffen bestaaan uit mineralen (Ca, P, Mg,Na, K, Cl, S), spoorelementen (Fe, Cu, Zn, Se, Co, etc.), vitamines, essentiële aminozuren en essentiële vetzuren. Mineralen worden uitgedrukt in g/kg en spoorelementen in mg/kg dus deze zijn veel minder gewicht aanwezig. De functie van deze elementen zijn: - Structurele component (Ca en P in bot) - Regulatoire functie (signaalstof / prikkel geleiding, Ca) - Fysiologische processen (Na, K, osmolariteit) - Katalytische functie (co-factor enzymen, Cu) Bij een deficiëntie als een overmaat zal de gezondheid afnemen evenals dat de opname niet optimaal is. Bij een toxische dosis zal uiteindelijk door regelmechanismen ook de opname afnemen. Bij een tekort zal de absorptie gaan stijgen. Wanneer de opname te gering is zal de mobilisatie toenemen uit andere weefsels. Bij een te hoge opname zal de absorptie juist afnemen en de excretie toenemen. Wanneer dit niet afdoende is vindt opslag (retentie) plaats (zie p. 45 syllabus). 30

31 Met voederproeven waarbij je in stappen de dosis aanpast kun je het optimum bepalen. Een deficiëntie ontstaat door onvoldoende opname, bepaalde chemische vorm of slechte beschikbaarheid door vorming van complexen of interacties met andere elementen. Bij een vermoeden op een deficiëntie kun je gebruik maken van voeranamnese, een status indicator of suppletie en kijken wat er gebeurt. Voeranamnese: primair is een tekort in het voer maar secundair kan ook gebeuren door een onvoldoende absorptie als gevolg van de vorm, onvoldoende carriers, complexvorming of interacties met andere elementen. Statusindicator; kan zowel op de lange termijn (opslag meten), de middel lange termijn (transportvorm bekijken) of de korte termijn (actieve vorm meten). De opslagvorm zal bij een deficiëntie als eerste afnemen, daarna de transportvorm en daarna de actieve vorm (zie syllabus p. 46) Suppletie: hierbij dien je het dus extra toe. Je moet wel rekening houden met de benodigde tijdsduur. Als je weer mengvormen toedient kunnen deze ook weer een interactie te weeg brengen. Ondanks veiligheidsmarges in commercieel diervoeder vindt toxicatie van elementen plaats. De bronnen van besmetting kunnen zijn: ruwvoer, bijproducten, brok, weide, slootwater en drinkwater. Vitamine B1 (thiamine): wanneer een mens tekort heeft ontstaat Beri-Beri, dit tast de zenuwen aan en de spieren atrofiëren. Het komt in tropische gebieden nog wel een voor. Vitamine A (retinol): veroorzaakt bij een tekort nachtblinheid. Een kat is voornamelijk gevoelig voor een overdosis van vitamine A. Runderlever is na het weideseizoen hier een goede bron van, dus daarmee oppassen. Een hond kan zelf geen vitamine D maken, een cavia geen vitamine C. Maar niet alle vitamines zijn essentieel. Zo kun je uit bèta-caroteen zelf vitamine A maken (behalve de kat!) en de microflora kan voor bijvoorbeeld biotine zorgen. Met antivitamines bedoelen we stoffen die vitamines afbreken of niet opneembare complexen vormen. Een deficiëntie kan bovendien ontstaan wanneer de behoefte plotseling toe neemt of het voedergehalte afneemt. Werkcollege 5: Voor de groei hebben jonge dieren ook minerale bestanddelen nodig. Voor de aanzet van weke delen zijn dat voornamelijk K, P en Mg (intra-cellulair). Voor de toename van het extracellulaire vocht juist Na en Cl en voor de skeletgroei Ca, P, Na, Mg en K. een ondermaat maar ook een overmaat kan tot problemen leiden. Bij de schijnbare absorptie rekenen we ook de endogene verliezen mee en dit is niet correct. De verliezen van de urine behoren overigens wel bij de werkelijke absorptie omdat deze stoffen al in het lichaam zijn opgenomen voordat ze met de urine naar buiten komen. De regulatie van het fosfor niveau wordt zowel via de urine als de feces gedaan, dus meer of mindere uitscheiding van fosfor afhankelijk van de opname. Voor calcium vindt de regulatie met name plaats via de feces en speelt de urine niet zo n grote rol. De retentie neemt bij een overmaat dus af en de uitscheiding met de feces toe. Fosfor kan slechts in beperkte mate vastgehouden worden. Wanneer een pony die altijd binnen staat slecht voer krijgt zullen bepaalde tekorten kunnen optreden. Bijvoorbeeld een vitamine D en calcium tekort in combinatie met teveel fosfor kan leiden tot een stramme pony, met verdikte maxilla, brede neusrug en bomberende gingiva. Deze aandoening noemen we ook wel dikkopziekte of molenaarziekte, maar de officiële benaming is 31

32 nutritionele secundaire hypoparathyreoïdie. De verschijnselen ontstaan door een aantal factoren. De botontkalking (osteomalacie) ontstaat door het calcium tekort en het onttrekken van calcium uit de botten. Het hormoon PTH houdt het calciumniveau op peil en reguleert deze processen. Het is vrij eenvoudig op te lossen door meer hooi te geven omdat deze voedingsbron alle 3 de genoemde vitamines bevat. Een overschot aan fosfor kan voorkomen door het geven van minder zemelen, daar zit namelijk veel P in. Dit is bovendien zinvol omdat calcium een complex vormt met P waardoor deze minder opneembaar is. Minder fosfor geeft dus ook meteen een betere beschikbaarheid van calcium. Vage spierklachten worden bij paarden nog wel een in verband gebracht met een seleniumtekort. Wanneer je dit ten behoeve van de diagnose zou willen gaan supplementeren moet je goed overwegen in welke vorm je dit gaat doen. Zo is NaSeO3 ontzettend toxisch bij hoge waarden, dus geen goed plan om in een keer heel veel toe te dienen. Lage waarden van deze stof zijn wel ontzettend zinvol. L-selenomethionine is ook niet zinvol omdat de GP / mg Hb lager uit komt dan niets doen. Kennelijk wordt dit dus niet goed in de rode bloedcellen opgenomen. Zandgrond en veen bevatten minder mineralen dan klei. Bij dieren die op deze grond staan zullen we ook eerder een tekort zien. Bij een onderzoek naar extra bijvoeren op selenium moet je dus geen kleigronddieren nemen omdat deze door de grondsoort al vrijwel nooit een gebrek hebben. Bij katten kunnen we vage ziekteverschijnselen zoals verminderde eetlust en sloomheid zien als gevolg van een vitamine B1 deficiëntie. Dit kan verslechteren waarbij de katten stoppen met eten, snel lichaamsconditie verliezen, moeilijk lopen (slingerende gang), kin tegen sternum drukken en verschijnselen van blindheid. Sommige katten gaan ook braken en krijgen toevallen, en overlijden is zelfs mogelijk. Wanneer je post-mortem zou kijken zou je een lichte anemie zien, bleke organen en op microscopisch beeld oedeem, bloedingen en malacie in de hersenen. Wanneer het vermoeden op een deficiëntie van B1 bestaat zou je dit kunnen onderzoeken door supplementeren en kijken of er iets verandert. Ook het transketolase in het bloed kan gemeten worden, dit bevindt zich in erytrocyten. Vitamine B1 kan niet worden opgeslagen dus bij directe veranderingen in het voer zul je ook directe verschijnselen zien. Hierdoor is de diagnose wel makkelijker natuurlijk. Een andere manier van het optreden van vitamine B1 deficiëntie is het geven van hele karpervissen. Deze hebben een bepaald enzym, thiaminasen, welke het vitamine B1 afbreken. Ondanks voldoende hoeveelheden in het voer kunnen dan toch deficiënties optreden. Katten en honden kunnen zowel vitamine A als D niet zelf synthetiseren waardoor van beiden een deficiëntie kan optreden als het niet in het voer zit. Voor de suppletie van vitamine A moet je rekening houden met het feit dat katten geen caroteen in retinol kunnen omzetten. Honden kunnen dit wel. In lever zit zo veel vitamine A dat de suppletie hiermee zelfs kan leiden tot een intoxicatie, dat kan toch ook niet de bedoeling zijn! Margarine heeft een ontzettend goede verhouding van vitamine A en D dus ook voor katten en honden kan dit een goede uitkomst bieden. Thema 6: energiebalans Onder stofwisseling/metabolisme wordt de som van de chemische veranderingen in levend materiaal, waarbij energie wordt getransformeerd verstaan. De totale hoeveelheid energie blijft altijd hetzelfde, het gaat alleen over in andere vormen. De chemische energie komt vrij in het lichaam waarbij koolstof en waterstof tot water en CO2 geoxideerd worden. En deel van de energie wordt in warmte omgezet en een deel opgeslagen als eiwit, vet of koolhydraat. Een deel wordt natuurlijk ook omgezet in arbeid. De warmte die vrijkomt kan direct van het dier afgemeten of indirect via de O2/CO2 verhouding. Het wordt weergegeven in caloriën of Joules, maar internationaal is Joule afgesproken. Calorie hangt namelijk af van de hoeveelheid water, hoeveel warmte dit is. Om in de praktijk te kunnen rekenen met de benutting van energie uit voer zijn er een aantal parameters gedefinieerd: 32

33 Bruto energie (BE of GE): de energie die werkelijk in het voer zit. Niet alles hiervan wordt echter benut. Schijnbare verteerbare energie (DE): dit is de chemische energie in voedingsstoffen die tijdens de digestie worden opgenomen. Dit is schijnbaar omdat in de feces naast de onverteerde delen ook endogene stoffen zijn die dan meegeteld worden. Metaboliseerbare energie (ME of OE): dit is gelijk aan de verteerbare energie minus de energie die verloren gaat via de urine (ureum) en brandbare gassen. De ME is verder op te splitsen in de ME voor onderhoud en de ME voor productie. Netto energie (NE): is de metaboliseerbare energie minus het thermogeen effect (DIT). Thermogeen effect (DIT/TE): dit is de energie die in de vorm van warmte vrijkomt als gevolg van de omzetting van schijnbaar verteerbare energie naar netto energie + de warmte die bij de voedselopname geproduceerd wordt. Het draagt bij aan de totale warmte productie van het dier maar kan niet omgezet worden in arbeid of chemische energie (thermodynamische hoofdwet). Totale warmte productie (Wptotaal / HP): dit is gelijk aan het thermogeen effect + de netto energie benodigd voor onderhoud. Dit laatste is de hoeveelheid energie die nodig is voor de vitale levensprocessen. De onderhoudsenergie duiden we aan met Nem. (zie ook pagina 50 syllabus) Het energieverlies tijdens de stofwisseling hangt af van de chemische samenstelling van het voer en het doel waarvoor het gebruikt wordt. Voer van hoge kwaliteit levert veel metaboliseerbare energie. De ratio metaboliseerbaarheid en brutoenergie is dan hoog en dat wordt aangeduid met de letter Q van kwaliteit. De benutting van ME voor onderhoud en voor de vorming van vet en eiwit verschilt. De ratio NE/ME wordt aangeduidt met de letter K. We noemen dit ook wel de benuttingsfactor en kan gezien worden als de efficiëntie / rendement van het omzetten. Een retio van 0.75 betekent bijvoorbeld dat uiteindelijk 75% van de beschikbare ME daadwerkelijk in dat product wordt omgezet. Km is de ratio voor onderhoud, Kp voor product. Er is eveneens een balans tussen wat het dier opneemt (ingesta) en wat het dier aan energie weer afgeeft (egesta). Deze balans geven we weer in een stofbalans. Enkele voorbeelden van deze stofbalansen zijn de waterbalans, de stikstofbalans, energiebalans en de koolstofbalans. Waterbalans: van belang nij het bestuderen van warmte en volume regulatie. Naast drinkwater komt er ook water vrij bij oxidatie van stoffen zoals vetten. Vetopslag kan dus indirect ook gezien worden als water opslag, 1g vet 1g water. Koolstofbalans: is zowel is vet als in eiwitten terug te vinden. Bij jonge dieren krijgt de eiwit productie voorrang boven de vetopslag. Je zult dus altijd beide stoffen moeten meenemen om tot een conclusie te komen. Energiebalans: energie inhoud van het voer kan bepaald worden met een caloriebom-meter. Een afgewogen hoeveelheid droge stof kan hierbij volledig verbrand worden onder een druk van 25 atmosfeer. De vrijkomende energie geeft een temperatuurstijging waaruit de bruto-energiewaarde kan worden berekend. De lichaamsgroei van een organisme kunnen we bepalen uiteraard door weging. Ook geven echter de N- en C-balansen hier een analyse van. Karkasanalyse geeft informatie over de specifieke samenstelling van de groei. Het dier kan naast in een energienbalans ook in een negatieve (NEB) of positieve (PEB) komen. 33

34 Kg ^ 0.75 is het metabool gewicht. Dit is ingevoerd om verschillende diersoorten met elkaar te kunnen vergelijken en wordt dus ook gebruikt voor stofwisselingsberekeningen. De stofwisselingssnelheid is hoeveel energie er per tijdseenheid door het lichaam wordt omgezet. De energiebehoefte van het dier is afhankelijk van een aantal componenten: 1. Onderhoud: de basale omstandigheden kunnen hier voor de berekening in mee genomen worden. Onder basale omstandigheden verstaan we de omstandigheden waaronder het dier rustig is, wakker, aan het vasten is en in een thermoneutrale omgeving verkeerd. Wanneer er voor onderhoud energie moet worden opgenomen veranderen deze omstandigheden: er is een verhoging van de warmteproductie als gevolg van ingestie, digestie en absorptie en metabolisme. De basale omstandigheden verdwijnen. Tijdens de basale omstandigheden heeft het dier alleen NEm nodig. 2. Groei: tijdens de dracht is de benodigde energie hoog omdat naast de groei van de foetus ook alvast vetreserves worden aangelegd voor de lactatieperiode. 3. Productie: 4. Arbeid: naast de echte arbeid is blijven staan en voortbewegen natuurlijk ook als arbeid te beschouwen. Door kleine bewegingen neemt de stofwisseling toe. Een aantal arbeid vergende activiteiten zijn bijvoorbeeld lopen (O2-verbruik lineair aan snelheid). Omdat een groter dier de massa van 1g efficienter over een afstand van 1km verplaatst dan een klein dier is de lineairiteit wel verschillend. Het O2 verbruik per gr/km is dus bij grote dieren lager. 5. Lichaamstemperatuur handhaving: in een koude omgeving moet de stofwisseling omhoog gaan om warmte te produceren voor handhaving van de lichaamstemperatuur. De warmteproductie van dieren is voor een dierenarts relevant voor bijvoorbeeld de bepalen van stalklimaat. Van een koppel dieren kan de warmteproductie op 3 manieren bepaald: 1. Via de energiebalans: de warmteproductie is gelijk aan het thermogeen effect en de netto energie voor onderhoud. Dit is gelijk aan ME minus NEp. 2. Calorimetrie: zolang de lichaamstemperatuur en de lichaamssamenstelling constant zijn is de warmteproductie gelijk aan de warmteafgifte. 3. Via de ademgassen: hiervoor bestaan verschillende formules (vast niet kennen) met een verschillende voor zoogdieren en vogels. Hierin worden CO2, O2, N en CH4 in acht genomen omdat deze stoffen vrijkomen bij de oxidatie van vetten, eiwitten en koolhydraat. Bij vogels is de N-factor zo gering dat deze verwaarloosd kan worden. Het respiratiequotient (RQ) is de ratio tussen de uitgeademde lucht en de ingeademde O2, onder stabiele omstandigheden. De gaswisseling op celniveau is op dat moment gelijk aan de gaswisseling met de omgeving. Elk substraat heeft zijn eigen specifieke RQ, tussen de 0,7 en 1. Energetische equivalent van O2 is de hoeveelheid energie (warmte) die vrijkomt in het lichaam door opname van 1 liter O2. De grootte van het equivalent hangt af van het te oxideren substraat. Wanneer men alleen de O2 opname meet en uitgaat van een RQ van 0,85 kan men redelijk nauwkeurig de warmteproductie meten. Bij een vastend dier moet men een RQ van 0,71-0,75 nemen. Voor stofwisselingsbepalingen tussen diersoorten te vergelijkingen zal men de omstandigheden moeten standaardiseren, het basale stofwisselingsniveau. Wanneer men hier vergelijkingen in maakt blijkt dat de stofwisseling en warmteproductie in grote mate afhangen van de lichaamsgrootte. Om hier een standaardisatie in aan te brengen en dus lichaamsgrootte niet meer van invloed te laten zijn op de stofwisselingsberekeningen maken we een metabool gewicht, met een factor 0.75 = kg tot de macht 0,75. 34

35 De verhouding tussen anabolisme en katabolisme is uiteraard afhankelijk van regelmechanismen waarvan de hypothalamus het centrum is. Zowel neurale als humorale signalen gaan naar de hypofyse welke op zijn beurt uit twee delen bestaat, hormonaal (adrenohypofyse) en neuraal (neurohypofyse). Andere organen die een grote rol spelen in de stofwisseling zijn de schildklier, bijnierschors en pancreas. De schildklier en bijnierschors staan onder hormonale invloed, dus via de adrenohypofyse. Het bijniermerg staat juist onder neurale controle, en kan de catecholamines produceren. Hormonen uit de schildklier en de bijnier veroorzaken een verhoogde stofwisseling. De regulatie van pancreas is iets anders, deze reageert namelijk op glucosespiegels in het bloed en geeft dan glucagon of insuline af. Bij plotselinge veranderingen is de stofwisseling aan te passen. De regulatie via de neuronen gaat dan echter wel sneller dan die via hormonen. Onder flight-fight omstandigheden zal de stofwisseling en dus ook de warmteproductie moeten toenemen. De catecholaminen (adrenaline en noradrenaline) zullen dus sneller voor veranderingen zorgen, omdat zij op neuro-endocriene wijze tewerk gaan. De effecten van endocriene mechanismen t.o.v. neuroendocrien houdt echter wel langer aan. Binnen het endocriene stelsel kunnen we echter ook een onderscheid maken tussen snel, middel en langzaam werkende stoffen. - Snel (min-uren): werkt meestal allosterisch of via fosforylering van al aanwezige enzymen. Voorbeelden van stoffen zijn de catecholamines, glucagon en insuline. - Middel (uren-dagen): werkt via de enzymconcentratie veranderingen en celstructuren. Voorbeelden zijn: cortisol, glucagon, insuline en schilklierhormoon. - Langzaam (dagen-jaren): eveneens via enzymconcentraties of celstructuren. Voorbeelden zijn schilklierhormoon (T3), groeihormoon en steroiden. Op de korte termijn kan het dier warm blijven door het rillen (neurogene reactie) en de oxidatie van bruin vet (neuro-endocriene reactie). Voor de lange termijn regelt de schildklier echter de warmteproductie. Defecten aan de schilklier kunnen de stofwisseling sterk doen afnemen, bij ontbreken van het hormoon, en tot meer dan 100% doen toenemen bij een overmaat. Het thermogene effect van de schildklier blijft veel langer aan dan adrenaline, maar komt trager op gang. Hoorcollege 6: Dagelijks opgenomen energie verlaat het lichaam via de urine, feces en als warmte. Opslag van energie in de vorm van ATP is niet mogelijk, uiteraard wel in de vorm van chemische verbindingen. Echter de biochemische omzettingen van stoffen gaan gepaard met verlies van warmte (chemische energie). De energie in het voer van een dier is chemische gebonden energie. De bruto energie is alles wat vrijkomt bij volledige oxidatie. Dit is te meten met een bomcaloriemeter. Aan de hand van de Weendeanalyse kun je een aantal fracties onderscheiden. Deze verschillende fracties worden tot bepaalde stoffen in het lichaam bruikbaar gemaakt. - RVET vetzuren en glycerol warmte of product - OK glucose warmte of product - RC vluchtige vetzuren warmte of product - RE aminozuren warmte, product of ureum. Dit wil dus ook zeggen dat de ME (brutoenergie in voer, minus de verliezen via ureum) uiteindelijk in warmte (en een product) omgezet zal worden. De ruststofwisselin, basale stofwisseling, levert ook warmte op. De basale stofwisseling bestaat enkel uit NEm en heeft dus geen thermogeen effect. Het thermogene effect is immers de warmte als gevolg van de etensprocessen. MEm is de ruststofwisseling + het thermogeen effect. Dit is dus ook hetzelfde als NEm + thermogeen effect = 35

36 totale warmte in Joule. De energetische efficiéntie is de NEm / MEm, en zegt dus iets over hoe veel er verloren gaat aan warmte in plaats van het basale onderhoud. Deze efficiëntie is meestal rond de 70%. Bij een energie opname voor onderhoud komt alle energie vrij in de vorm van warmte. Bij een productie wordt een deel van de energie chemisch vastgelegd. De netto energie die vastgelegd wordt in een product noemen we de Nep (energie per gram of kg product). Echter moeten we bij een productie ook rekening houden met een thermogeen effect en is de benodigde energie; Nep + thermogeen effect. De efficiëntie van de vastlegging van de Mep in het product kan met dezelfde formule berekend: Nep / MEp. Een product van een dier kan bovendien pas optreden wanneer aan de onderhoudsbehoefte is voldaan en er daarbij nog meer energie binnen komt. Dus hoe hoger de ME van het voer, hoe hoger de NEp, dit verband is nagenoeg lineair. Gelijk aan dit verband neemt de efficiëntie van het ME omzetten naar een product eveneens af bij een hogere ME. Er komt dan relatief meer (onbruikbare) warmte vrij. Om de groei van een dier te bekijken kun je de N en C-balansen (opname minus verliezen) gebruiken. Hierbij moet je wel rekening houden dat bijvoorbeeld spiereiwit een groot deel aan water bevat, namelijk 1 gram eiwit gaat gepaard met 3 gram vet. De groei bij 1 gram eiwit is dus 4 gram. Bij vet is dit minder, ongeveer 9 gram vet met 1 gram water. Vanwege vleesgewicht is spiereiwit dus een rendabelere groei dan vet. Werkcollege 6: Voorbeelden van processen waarbij warmte vrij komt tijdens de basale stofwisseling zijn: pompen van het hart, nierfunctie, eiwitturnover, longspieren, zenuwstelsel. Bij een dier dat niet eet is de totale warmteproductie gelijk aan ME. Het thermogene effect tijdens of kort na het eten is ook te berekenen door ME minus NEm te doen. Zonder ME bestaat er dus ook geen thermogeen effect. Wanneer een dier precies naar onderhoudsbehoefte wordt gevoerd en geen productie heeft is de totale warmteproductie gelijk aan ME. Wanneer een koe wel produceert en energie te kort komt zullen er een aantal gevolgen voor de koe zijn, afhankelijk van het stadium waarin de koe verkeerd: - Verse koe: zal in gewicht afnemen en slechts een klein beetje minder melk geven. - Tweede helft van de lactatie: de koe zal niet afvallen maar wel minder melk geven. Door het mindere volume, zal echter de concentratie van lactose en melkvet in de melk zelfs iets kunnen toenemen. Wanneer bijvoorbeeld een hond een hoge arbeid moet leveren zou je het voor hoger energetisch moeten maken om aan de behoeftes te voldoen. Dit betekent meer vetten in de voeding, want deze zijn hoog energetisch. Meer voeren heeft natuurlijk zijn opname beperkingen. Hoorcollege 7: Arbeid kan verricht worden op zowel vet, glucose als eiwitten (minimaal). Aan het respiratiequotiënt is te zien welk substraat er verbrand wordt. De RQ is CO2productie / O2consumptie. Voor glucose is de RQ 1, voor vet ongeveer 0,7 en eiwit ongeveer 0,8. Het O2 verbruik dient eveneens als een goede schatting voor het energieverbruik, het verbruik is dan weergegeven in verbruik in Joule per liter O2. De formule is: Energieverbruik = L O2 x 20,2 kj, deze waarden aan kilojoule is een schatting maar ligt altijd rond deze waarde. De efficiëntie van de omzetting van ME naar NE (=K) is afhankelijk van een aantal factoren: eindproduct, diersoort en het nutriëntenaanbod. K is dan de benuttingsfactor van de voeding, en hoe hoger deze is, hoe beter de efficiëntie. De energiewaarde in voeding is belangrijk omdat dit de kostprijs van voeding bepaald en eveneens de voerbehoefte van dat voer kan aangeven. Om de energiewaarde van een voer te bepalen kun je de volgende stappen aanhouden: 36

37 DE: dit is de verteerbare energie en dus BE minus de energie in feces. ME; is de metaboliseerbare energie en gelijk aan: DE minus de brandbare gassen en urine. NE: is de netto energie en gelijk aan het ME minus het thermogene effect. WCO1 Wanneer een dier met nierproblemen gevoederd wordt dan is het verstandig om zo weinig mogelijk eiwitten te geven. Dit omdat de nierbelasting van ureum hierdoor afneemt. Uiteraard moet je wel zorgen dat de minimale eiwitbehoefte gehaald wordt. Als je naast de eiwitten alleen maar vet geeft, zal de kat vermageren, omdat vetten geen substraat zijn voor de GNG waardoor je koolhydraten tekort komt. Bijna alle diervoeders bevatten echter substantieel meer eiwit en vitamine E dan nodig is. Het extra eiwit wordt verbrand, zolang de hond nog naar zijn normale energie behoefte wordt gevoerd. Dit verschijnt vervolgens in de urine in de vorm van ureum (vanuit CO2, water en ammoniak). De eiwitbehoefte is alleen voldoende als de aminozuursamenstelling overeenkomt met het ideale patroon. Dus de beperkende factor moet ook gehandhaafd worden. Anders zul je meer nodig hebben. Een andere voorwaarde is dat er genoeg glucose in het voer moet zitten, om te voorkomen dat eiwitten hiervoor gebruiken. Hetzelfde geldt voor het feit dat er in totaal genoeg energie in het voer moet zitten. Wanneer de efficiëntie van de eiwit inbouw hoger is, hoef je minder te voeren. Wanneer de efficiëntie van de inbouw van eiwitten af is er minder nierbelasting, maar ALLEEN als je ook het voer aan deze mindere behoefte aanpast. Anders blijft de nierbelasting gelijk of gaat zelfs omhoog. Hetzelfde geldt voor het verhogen van de verteerbaarheid van eiwitten. Een minder hoge stikstof uitscheiding geeft ook een mindere milieubelasting. Dus wanneer je de verteerbaarheid en de efficiëntie van inbouw verhoogt en het voer hierop aanpast, is dat goed voor het mileu minder ureum uitscheiding. Bovendien is dit bij productiedieren verder nuttig om harder te kunnen groeien. Als het dier al maximale inbouw heeft dan heeft het natuurlijk geen effect. Om de beperkende factor in voereiwit te bepalen moet je kijken naar de verhouding en niet naar het absolute aantal. Hierbij kijk je naar het verschil (verhoudingsgewijs) tussen wat je erin stopt en wat je wilt produceren. Voorbeeld: 1,4 erin en 2,8 productie is een tekort van 50% maar slechts 1,4 absoluut. Erin 4 en produceren 6 is een tekort van 33% maar absoluut 2. De beperkende factor is hier het eerste voorbeeld. Om aan de beperkende factor tegemoet te komen kun je meer gaan voeren afgesteld op de beperkende factor of de voeding met iets anders supplementeren. Bij dit laatste blijft echter mogelijk dan weer een nieuw aminozuur limiterend. Bij de berekening van de minimale benodigde voereiwit moet je met een aantal zaken rekening houden - Aminozuur patroon van het voer - Aminozuur patroon van het te produceren eiwit - Verteerbaarheid van aminozuren - Efficiëntie van de inbouw van aminozuren (aanname) - Voldoende niet-essentiële aminzuren 37

38 - Voldoende glucoseprecursors (anders dan eiwit) Methionine en Cysteïne zijn zwavelhoudende aminozuren. Thema 7; Metabole Adaptaties Aminozuren worden nooit opgeslagen als eiwitten. Wanneer er een overschot is kan er ATP geproduceerd, of opgeslagen in de vorm van glycogeen en vet. Tijdens een periode van vasten dekken de glycogeen voorraden slechts de eerste 12-24uur. Vet kan ook omgezet worden tot glucose, en voor de hersenen kunnen ketonlichamen geproduceerd. Er blijft echter altijd een kleine hoeveelheid glucose nodig, omdat erytrocyten geen ketonlichamen kunnen gebruiken. Hierdoor is de gluconeogenese nodig. De substraten zijn gedeeltelijk lactaat en glycerol, maar het merendeel komt uit de afbraak van spiereiwitten. Deze eiwitten worden voornamelijk omgezet (transaminase) tot alanine en glutamine. Alanine gaat naar de lever voor de GNG, glutamine is brandstof voor de darmen en kan in de nieren gebruikt worden voor de GNG. Bovendien wordt 50% van het glutamine uiteindelijk toch weer tot alanine omgevormd. Andere glucogene aminozuren worden overigens ook gebruikt voor de GNG. Wanneer vasten aanhoudt is lactaat, in de erytrocyten gevormd, het belangrijkste substraat. Glycerol is afkomstig uit de afbraak van vetzuren en het aandeel van glucogene aminozuren door spiereiwit afbraak neemt af. DeGNG vindt plaats in het cytosol, behalve de eerste carboxylering van pyruvaat, wat in de mito s plaats vindt. Er zijn 3 signaalstoffen die GNG aanzetten: glucagon, ACTH en cortisol. Ook hoge niveaus van Acetyl-CoA kunnen de GNG stimuleren, door allosterische activatie. Tot slot kunnen hoge niveaus van alanine en glutamine zelf de GNG stimuleren. De afbraak van aminozuren kan tot 7 centrale producten leiden: pyruvaat, acetyl CoA, acetoacetyl- CoA, alpha-ketoglutaraat, succinyl CoA, fumaraat en oxaloacetaat. Deze kunnen energie opleveren of opgeslagen worden als vet en glycogeen. De status van een dier kan grofweg in vier fasen worden ingedeeld: 1. Gevoed (0-4 uur na een maaltijd): het dier bevindt zich in een anabole staat. De glucose stijgt in het bloed en de afgifte van insuline wordt gestimuleerd. De synthese van glycogeen, TAG en eiwit vindt plaats. 2. Post-absorbatief (4-12 uur na een maaltijd): deze fase wordt gekenmerkt door mobilisatie van glycogeen uit de lever en een bescheiden mobilisatie van vetten uit vetweefsel. Vooral de glycogeen voorraden zijn belangrijk voor de glucostase. Wanneer dit niet goed gaat, zoals bij de Von Gierkes ziekte, dan kenmerkt zich door een ernstige hypoglycemie. Wanneer tijdens normale omstandigheden de glucosewaarden van het bloed dalen zal dit leiden tot een verminderde glucose opname van de lever en de periferie. Glycogeen wordt afgebroken (glycogeensynthase neemt af, glycogeenfosforylase neemt toe) en glucose wordt aan het bloed afgegeven. Mobilisatie treedt op door een gestegen glucagon/insuline ratio en niet obligaat glucogene organen gaan over op de vetverbranding. Door deze stijging neemt de vetzuuroxidatie in de spieren en andere weefsels toe, waardoor het glucose gebruik van deze weefsels automatisch afneemt. 3. Honger fase I (12uur 2 weken na een maaltijd): het organisme is door dalende glycogeenvoorraden steeds meer aangewezen op de GNG, in eerste instantie alleen in de lever. De GNG is echter al eerder begonnen dan dat de glycogeenvoorraad volledig op is. Wanneer de bètaoxidatie van vetzuren gestimuleerd is (en weefsels dus minder glucose verbruiken) kan de glycogeenvoorraad nog wel 24 uur aanhouden. Gedurende de eerste week na de laatste maaltijd treden er complexe veranderingen op. De GNg stijgt aanvankelijk maar daalt later weer als de concentratie van ketonlichamen in het bloed toeneemt (>2mM). Het lactaat wat tijdens deze fase door erytrocyten (anaeroob) gevormd is, wordt direct weer in de GNG gegooid. Glycerol en lactaat blijven gedurende 2 weken een belangrijk substraat voor de GNG, aminozuren nemen af in hun aandeel en dragen steeds minder bij. Dit komt 38

39 omdat de spieren slechts tot een maximaal van 50% kunnen worden afgebroken, de initieel hoge proteolyse moet dus omlaag. Dit is mogelijk omdat hersenen langzaam overschakelen op het gebruik van ketonlichamen, de ketonlichaamconcentratie zelf is voor de hersenen het signaal om meer ketonlichamen i.p.v. glucose te gaan oxideren. De glucosebehoefte daalt van 100mM naar 35mM per dag, dus dat is flink. Een ander opvallend verschil in deze periode is dat de lokatie van de GNG en het gebruik van aminozuur-precursors. In eerste instantie vindt het uitsluitend in de lever plaats (de N- atomen worden omgevormd tot ureum). Door de toegenomen concentratie aan ketonlichamen onstaat tegen het eind van deze periode echter een acidose, waardoor de nier meer protonen gaat uitscheiden en om de zure urine te neutraliseren ammoniak. Deze ammonia is aan de urine op dat moment te ruiken. Deze ammoniak wordt gevormd uit glutamine en de renale GNG, glutamine bevat immers 2 N-atomen. De glucosespiegel in het bloed blijft wel opmerkelijk constant. 4. Honger fase II (vanaf 1-2 weken na een maaltijd): de concentratie in ketonlichamen blijft constant, de GNG actief en de stikstofexcretie daalt naar een plateauwaarde. Lactaat is op dit moment de belangrijkste bron voor GNG (de helft), gevolgd door glycerol en dan aminozuren. Het einde van deze periode loopt fataal. Een longontsteking is hier nog al eens de oorzaak van: door afbraak van spieren is er onvoldoende afvoer van vocht uit de longen en maakt de long erg vatbaar voor infecties. Door te lage hoeveelheid circulerende antilichamen (eiwit) is bovendien de immuunrespons afgenomen. Een andere oorzaak van het overlijden kan een te lage bleodvolume zijn. Dit is het gevolg van een verminderde albumine aanmaak. De colloïd osmotische druk zakt sterk en er diffundeert veel vocht vanuit het bloed naar de weefsels. Het dier kan hierdoor in shock raken, en uiteindelijk overlijden. Hoorcollege 8: hongeren In principe is het mogelijk om al je lichaamsvet te gebruiken, maar je eiwitten niet. Door spierafbraak kun je bijvoorbeeld dan niet meer goed ademhalen of wordt het vocht niet meer goed afgevoerd waardoor je een longontsteking kunt krijgen. De beperking van eiwitverlies geschiedt ook door verminderde stikstofuitscheiding via de urine. Natuurlijk ga je ook dood wanneer alle vetvoorrasen verbruikt zijn (+/- 8-9 weken). In je lichaam heb je 3 bronnen voor glucose: exogeen, vanuit glycogeen en vanuit GNG. De stimulus hiervoor is een daling in de insuline/glucagon ratio. Na ongeveer 3 dagen kun je ketonlichamen gaan gebruiken. Daarbij is vetzuren het belangrijkste substraat, en andere weefsels zullen dan dus ook op vet overschakelen. Acetyl-CoA remt de glucose opname en oxidatie. Er wordt veel Acetyl-CoA gevormd wanneer er veel vrije vetzuren (NEFA s) zijn of veel ketonlichaam (die worden geoxideerd tot Acetyl-CoA). Na een tijdje doet ook de nier mee aan de GNG. Hierbij wordt ammonia gevormd. Normaal is dit giftig maar dat maakt in dit geval niets uit, want het wordt direct vanuit de nier uitgescheden en komt dus niet in het lichaam. Ammoniak is een base en is tevens handig om de zure ketonlichamen enigszins te neutraliseren. Bij hongeren daalt ook de plasma waarde van schildklierhormoon T3, waardoor het basaal metabolisme daalt en zo ook de eiwitafbraak. T3 wordt hierbij omgezet in het niet actieve reverse T3. Ook de immuunregulatie wordt stil gelegd, wat de eiwitbehoefte verder doet dalen. Inspanning De metabole adaptaties die bij inspanning nodig zijn, zijn veel extremer dan bij hongeren. Dit komt omdat er een veel snellere aanpassing nodig is, en daarbij het sympathisch zenuwstelsel en stress- 39

40 hormonen een grote rol spelen. Binnen enkele seconden neemt de glycolyse snelheid in de spieren met een factor 1000 toe! Ook tijdens duuractiviteiten is het energieverbruik 18x hoger dan in rust. Voor een marathon is bijvoorbeeld 69kg ATP nodig, terwijl de voorraden slechts 100gr bedragen. Recylcing is dus essentieel! Tijdens een korte sprint is de eerste bron van energie creatinine-fosfaat, dat wordt omgezet naar creatinine. Dit houdt echter maar enkele seconden in stand en dan is de overschakeling naar een anaeroob metabolisme noodzakelijk. Pas na enkele minuten komt het aerobe metabolisme op gang en dat speelt dus ook de grootste rol in de marathon. De ATP voorraden van het lichaam blijven ook slechts enkele seconden voldoende. Het gebruikte fosfocreatinine kan in rust weer terug worden gevormd. In het begin van een marathon worden de glycogeenvoorraden nog gebruikt, maar op den duur raakt dit op. De vetzuuroxidatie kan nadat het opgang is gekomen constant op hoog niveau doorgaan. Het gebruik van spierglycogeen wordt mede gecoördineerd door de spiercontractie. Na een zenuwimpuls komt calcium vrij wat zorgt voor een spiercontractie en daarmee de omzetting van ATP ADP + P. Het vrije calcium activeert echter ook het fosforylase kinase b waardoor deze actief wordt (a). Glycogeenfosforylase wordt hierdoor ook actief en dat zorgt ervoor dat samen met de vrije fosfaat glycogeen gebruikt kan worden. Werkcollege 7: Kijk hiervoor goed naar de ingevulde schema s op p

41 Vrije vetzuren die door het bloed worden getransporteerd doen dit gebonden aan albumine wanneer dit afkomstog is uit het vetweefsel. Vet uit de lever wordt in de vorm van VLDL getransporteerd. Na enkele dagen vasten treden er 2 problemen op: er is door ketonlichamen sprake van verzuring en de spierafbraak is ook niet ideaal. Na langer vasten wordt de spierafbraak door ketonlichamen geremd, door afbraak van ketonlichamen is er een ophoping van Acetyl-CoA wat de glycolyse remt via pyruvaatdehydrogenase. Het risico op acidose door de ketonlichamen wordt geremd door de ammonium die in de nier uit glutamine gevormd wordt. De twee NH groepen van glutamine worden aan 2 vrij protonen gebonden en vormen zo NH4. Glutamine is door de extra N-groep hier erg geschikt voor. Wanneer er een sprint getrokken wordt zijn er een aantal processen aan het werk. Hier moeten we denken aan verschillende types spiervezels, de brandstoffen die gebruikt worden en de metabole veranderingen. Type I vezels: hoge oxidatieve capaciteit en weinig glycolyse. Ze kunnen vetzuren dus goed verbranden en raken niet snel vermoeid. Deze vezels zijn goed doorbloed en de heemgroepen en de kleuren van de ademhalingsketen enzymen geven deze vezels een rode kleur. De contractietijd van deze spieren is langzaam, maar bezitten een goede aerobe verbrandingsmechanisme. Type II vezels: hebben een hoge glycolytische activiteit en afhankelijk van het type ook een oxidatieve capaciteit. De zenuwgeleiding en de aansturing van deze spieren is zeer snel. Bovendien is de tijd voor een contractiecyclus korter dan type I. Andere karakteristieken voor dit type vezel zijn echter ook een slechte doorbloeding, weinig myoglobine, weinig mitochondriën en weinig enzymen die betrokken zijn bij aerobe verbranding. Glycolytische enzymen en creatine kinase zijn wel in overmaat aanwezig. Door de slechte doorbloeding komt alle brandstof dus ook uit de afbraak van endogene substraten: creatine en glycogeen. De ATP/ADP verhouding reguleert de afbraka van fosfocreatine tot creatine. Adrenaline reguleert de afbraak van glycogeen. Sprinters hebben over het algemeen een hoog gehalte aan type II spieren, terwijl lange afstandslopers type I gebruiken. De vezelverhoudingen in het lichaam zijn bij de geboorte al bepaald, maar spiercellen kunnen door training wel groter worden. In de eerste seconden van een sprint wordt alleen fosfocreatine gebruikt. Hierna levert de anaerobe glycolyse nagenoeg alle energie. Dit komt omdat de glycolyse enige tijd nodig heeft om op te starten, de snelheid moet immers tot een factor 1000 omhoog. De snelle verbranding kan alleen door lactaatvorming. De processen waarbij uit glycogeen CO2 wordt gevormd, leverglycogeen of vetzuren aan de orde moeten komen gaan allemaal te langzaam voor sprintdoeleinden. De snelheid waarmee energie per gram glucose gevormd kan worden wordt bepaald door snelheidsbeperkende stappen. Voor de glycolyse is dit fosfofructokinase. De Krebs-cyclus, die algemeen langzamer gaat dan de glycolyse, wordt beperkt door het enzym oxoglutaraatdehydrogenase, welke de stap van alpha-ketoglutaraat naar oxaloacetaat katalyseert. Deze beperkende stappen zijn de oorzaak van een maximum snelheid op bijvoorbeeld de 100 meter. De reden is dus niet een substraat tekort. Wanneer je een persoonlijk record zou willen verbreken dan is het kweken van meer gram spier nodig en dus niet het bevorderen van de opslag van glycogeen bijvoorbeeld. Marathonlopen vergt hele andere aanpassingen dan sprinten. De lopers hebben veel type I vezels. Omdat deze vezels goed aeroob kunnen verbranden zijn de substraten ook glucose en vetzuren uit de bloedsomloop en glycogeen en TAG uit de spieren zelf. Om een marathon te kunnen lopen moet de verbrandingssnelheid van het substraat en het verbruik van substraat goed gereguleerd worden. De substraten worden door verschillende mechanismen gereguleerd; 41

42 - Spierglycogeen adrenaline - Leverglycogeen glucagon en adrenaline - Vet glucagon en adrenaline. Veel marathonlopers drinken een uur voor de wedstrijd zwarte koffie. Dit is nuttig omdat caffeïne het enzym camp-fosfodiësterase remt. Hierdoor wordt het camp in de cel ook geremd en glucagonafgifte gestimuleerd. Een plotselinge instorting kort na de marathon of tijdens noemen we ook wel een hongerklop. Dit is het gevolg van het opraken van de glycogeenvoorraden. Hierdoor raken ook de Krebscyclus intermediairen op. De energievoorziening gaat dan te langzaam. Een oplossing hiervoor is veel koolhydraat rijk voedsel eten. Thema 8: stoornissen in de glucose en vetstofwisseling Naast insuline en glucagon worden in het endocriene deel van de pancreas ook somatostatine en gastrine gevormd. De eilandjes van Langerhans zijn een klein deel van de pancreas maar met een grote functie. De hersenen beschikken over een Glut-3, een transporter met een zeer lage Km. De lever haalt hoge concentraties glucose weg en beschikt over de Glut-2, met een zeer hoge Km. De lever heeft in plaats van hexokinase ook een glucokinase. Een enzym wat glucose omzet tot glucose-6-fosfaat. Het verschil is echter dat dit enzym niet geremd wordt door zijn product en een hoge Km voor glucose heeft. Daarom kan de lever ook als wegneemvat dienen voor glucose. Het glucose kan worden opgeslagen als glycogeen, wat verder gestimuleerd wordt door insuline (dit stimuleert glycogeensynthase en remt glycogeenfosforylase). Bovendien wordt door insuline de glycolyse via het tandem enzym gestimuleerd ten opzichte van de gluconeogenese, dus van het glucose kan ook pyruvaat gemaakt. De metabole energie voor de lever zelf wordt echter voor het grootste deel door de oxidatie van vetzuren en aminozuren geleverd. (plaatje syllabus p. 72). Naast lactaat, aminozuren en glycerol kunnen herkauwers ook propionaat gebruiken voor de GNG. De GNG wordt gereguleerd door de aanvoer van substraten maar ook weer hormonaal door I/G ratio via het tandem-enzym. De glycolyse en de GNG zijn echter ook onderhevig aan lange termijn regulering. Insuline induceert bijvoorbeeld de synthese van glucokinase, maar remt de werking van PEPCK wat oxaloacetaat tot PEP omzet. Hierdoor wordt dus de glycolyse gestimuleerde en de GNG geremd. Glucagon en cortisol stimuleren juist de tegenovergestelde enzymen. Het door de hypofyse afgescheden groeihormoon heeft ook een stimulering van de GNG op lange termijn als gevolg. De lever en de pancreas spelen dus een zeer centrale rol. Na opname van vetzuren inde lever worden deze omgezet tot vetxuur CoA esters met een aantal verschillende doeleinden. Zo kunnen er naast de bèta-oxidatie voor eigen energie ook ketonlichamen van gemaakt. Door verestering aan glycerol-3-fosfaat kan er echter ook weer TAG gemaakt, wat in de vorm van VLDL wordt uitgetransporteerd. De balans tussen synthese van TAG en oxidatie van VZ wordt ook weer gereguleerd door I/G. De regulatie gaat op de carnithineshuttel waardoor het vetzuur het mitochondrion in kan. Deze wordt geremd bij hoge levels van malonyl-coa, een intermediair van de lipogenese. Wanneer insuline verhoogd is, stijgt ook het niveau van malonylcoa. De TAGsynthese vindt buiten het mitochondrion plaats. Naast vet en koolhydraten zijn aminozuren voor de lever ook heel erg belangrijk. Onder normale omstandigheden is dit ongeveer 50% van de energiebehoefte van de lever. Ook kunnen de aminozuren gebruikt worden voor de omzetting van het toxische NH3 en kunnen ze gebruikt worden voor de synthese van glucose, vetzuren en ketonlichamen. Uiteraard worden aminozuren ook gebruikt voor de eiwit-opbouw. De vetzuren die in vetweefsel zitten worden aan glycerol-3-fosfaat gezet, gemaakt uit glucose. Omdat vetcellen over een Glut-3 transporter beschikken is de concentratie van glucose in het 42

43 vetweefsel hoog wanneer de insuline hoog is (insuline afhankelijk). Dit is dus na een voedzame maaltijd. De vetzuren zijn afkomstig uit circulerende chylomicronen of VLDL, vrijgemaakt door LPLase op de capillairwanden (endotheel) van het vetweefsel. De expressie van LPLase wordt eveneens verhoogd wanneer insuline stijgt, wat een lange termijn regulering is (enkele uren). Plaatje p. 75. Afgifte van vetzuren aan het bloed komt voornamelijk door het hormoongevoelige lipase, gestimuleerd door glucagon en catecholamines. Aan het bloed afgegeven en gebonden aan albumine wordt het naar diverse weefsels vervoerd. Het glcyerol gaat naar de lever als substraat voor de GNG. Spieren hebben hun eigen LPLase en kunnen dus uit VLDL en chylomicronen ook vetzuren onttrekken. Verder hebben ze een eigen vet en glycogeenvoorraad en kunnen ze leven van glucose, ketonlichamen en vrije vetzuren. Insuline bevordert eveneens de opname van vertakte aminzuren (valine en isoleucine). Deze vertakte aminozuren worden voor een klein deel in spiereiwit ingebouwd maar voor een veel groter deel verbrand tot CO2, alanine en glutamine. Deze laatste twee worden aan het bloed afgegeven, het alanine wordt door de lever voor GNG gebruikt, glutamine als brandstof voor de nier, darmen en immuunsysteem. Zie p De eiwitopbouw in een spier in hormonaal gereguleerd. Insuline bevordert de opname. Ook groeihormoon doet dit indirect via IGF 1 en 2. Dit is een anabool effect, maar groeihormoon kan ook op directe wijze een katabole lipolyse bevorderen in het vetweefsel. De afbraak van eiwit tot aminozuren staat ook onder hormonale controle: cortisol en T3 met beiden een katabool effect (logisch!). Cortisol heeft het sterkste effect in skeletspieren en beenderen en bij een overmaat aan T3 of cortisol zoals bij de ziekte van Cushing is gekenmerkt door een verlies aan lichaamsmassa van spieren en beenden. Naast insuline en groeihormoon wordt eiwitsynthese ook gestimuleerd door testosteron, adrenaline en noradrenaline, maar deze effecten zijn meer specifiek. Clenbuterol is een voorbeeld van een stof, wat ook wel misbruikt werd in de rundveehouderij. Hypoglycemie Hiermee worden de ziektebeelden samengevat veroorzaakt door een te lage (<3mM) glucoseconcentratie in het bloed bedoeld. Omdat de hersenen hier vooral op aangewezen zijn veroorzaakt het met name neurologische verschijnselen. Het kan het gevolg zijn van een verminderde beschikbaarheid van glucose of een verhoogd gebruik. Aanbod-hypoglycemie kan het gevolg zijn van een verstoorde GNG, zoals gezien wordt bij leveraandoeningen en bij een tekort aan glucocorticoïden zoals het geval is bij de ziekte van Addison. Bij deze laatste aandoening ontwikkeld zich echter zelden een echte hypoglycemie. Wanneer het ziektebeeld zich wel voordoet is bij jonge dieren die onvoldoende moedermelk tot zich kunnen nemen. Dit komt omdat jonge dieren relatief veel glucose gebruiken, grote hersenen hebben en lage glycogeenvoorraden. Bovendien denkt met dat de GNG nog onvoldoende ontwikkeld is. Bij een hypoglycemie is er relatief te weinig insuline en dus meer glucagon de GNG, de ketogenese en de glycogeenafbraak worden bevorderd. Toch kan dit bij jonge dieren vaak niet afdoende zijn of de normoglycemie te handhaven. We zien een kleine donkere lever als gevolg van ontbrekende glycogeenvoorraden. Bij sommige dieren kan de lever juist bleek worden als gevolg van vetmobilisatie. Een hypoglycemie als gevolg van verhoogd verbruik treedt op bij hoge circulerende hoeveelheden insuline, bijvoorbeeld als gevolg van neoplasie van beta-cellen. Bij hond en fret is dit de belangrijkste oorzaak, maar we zien het ook bij het paard en de kat. Deze zogenaamde insulinomen zijn bij de hond vaak maligne en metastase in eerste instantie in regionale lymfeknopen en lever. Bij fretten metastaseren ze zelden. Een andere tumor, minder vaak voorkomend, is een neoplasie die een op insuline lijkend groeihormoon produceert IGF-2. Iatrogene hypoglycemie ontstaat door overmatige insuline toediening bij diabetes. 43

44 De verschijnselen van een hypoglycemie is neurologisch van aard: spierzwakte, trillingen, atactie en epileptoforme aanvallen. Dit beeld kan echter bij hypothermie overschaduwd worden, zoals in het vroege voorjaar bij jonge lammetjes (glucose tekort om warm te blijven). Bij een ketose kan het beeld worden beheerst door lethargie en coma. De eerste verschijnselen treden meestal op bij inspanning zonder eten, ook van neurologische aard. Het kan lang duren voor een tweede aanval wordt gezien, maar verergeren en nemen geleidelijk toe, waardoor ze later ook zonder inspanning optreden, wat het beeld kan hebben van een toeval met bewustzijnsverlies. Voor de diagnostiek is de anamnese allereerst heel erg belangrijk. Verder kun je het vaststellen bij een 3x per dag gemeten te lage glucoseconcentratie, zonder te vasten of wanneer geen resultaat nog een keer met een dag vasten. Wanneer in combinatie hiermee ook een te hoog insulinegehalte wordt gevonden staat de diagnose insulinoom vast, omdat dit dus autonoom functioneert en niet afhankelijk van de glucosewaarde. Beeldvorming kan ook voor een insulinoom worden vastgesteld. Bij pasgeboren dieren verdacht van hypoglycemie is het goed om na te gaan of de dieren genoeg gedronken hebben, anamnese, buikvulling en mastitis bij de zeug kunnen hierbij gebruikt worden. Bij pasgeboren dieren bestaat de behandeling uit droog maken (hypothermie) en colostrum toedienen. Alleen opwarmen is niet zinvol en zelfs tegenstrijdig, de hersenen gaan beter en maken nog sneller de glucose op dood. De behandeling van biggen is 4-6x daags glucose 5% 15ml oplossing toedienen en warme plek houden. Een hypoglycemische aanval kan tot schade aan de hersenen leiden en dus ook bij oudere dieren moet bij een aanval direct glucose worden toegediend. Omdat dit na 30-60min is verbruikt moet het dier direct worden gevoerd. Soms echter treedt direct na toediening een recidief op en dan is observatie en een intraveneus infuus nodig. Tot aan de operatie wordt verbetering bereikt door 4-5x per dag eiwitrijk voedsel, medicamenteuze ondersteuning met glucocorticoïden (prednison), de insulinesecretie en perifeer glucoseverbruik remmen (diazoxide Proglicem). Maar de definitieve behandeling is het verwijderen van de nieuwvorming in de pancreas, maar dit is een specialistische operatie. Er kan volledig herstel op treden, maar door metastasen treedt ook vaak recidief op. De prognose van jonge dieren is goed, de dieren sterven slechts soms bij niet-tijdige behandeling. Acetonemie bij herkauwers: De meeste problemen ontstaan in de eerste week na afkalven, daarna kan voor een goede voedingsbalans gezorgd worden. Omdat de energiebehoefte en opname in de droogstand veel lager is, zou het rund voor de melkproductie de opname in zéér korte tijd moeten vermenigvuldigen. Dat is, mede door de pens, niet mogelijk, er kunnen niet plotseling enorme hoeveelheden krachtvoer worden toegediend. Dus de melkproductie komt sneller op gang dan de energieopname, NEB. Vet en aminozuren worden gemobiliseerd, maar door het ontbreken van een feed-backmechanisme neemt de melkproductie niet af en de uier blijft de mogelijkheid hebben glucose op te nemen uit de circulatie. Wanneer er in de balans iets fout loopt kunnen we leververvetting en acetonemie treden meestal dan rond de 4 e week p.p. op. Enige mate van leververvetting aan het einde van de dracht is overigens fysiologisch. Acetonemie ontstaat wanneer de compensatiemechanismen uit de hand lopen. Dit door de melkproductie maar ook omdat de glucostase bij herkauwers in het bijzonder een delicate zaak is, volledig afhankelijk van de GNG als ze zijn. De GNG kan onvoldoende toereikend zijn in deze periodes, door een tekort aan precursors of een niet toereikende capaciteit van de GNG. Onder deze omstandigheden is er in elk geval sprake van: Hypoglycemie Hypoinsulinemie Hyperglucagonemie Versnelde proteolyse Verhoogde lipolyse veel NEFA s in bloed en lever 44

45 Leververvetting Ketogenese (intensief) Dit zijn normaal optredende processen bij koeien in een NEB en fysiologisch te noemen. Wanneer de concentratie van ketonlichamen echt stijgt (door het niet goed benutten van ketonlichamen voor de ATP productie om onduidelijke redenen) dan treden er klinische symptomen op. Subklinische ketose: dit is het proces van meer ketonlichaamproductie maar met een goede benutting. Er zijn dus ook geen verschijnselen. Acetonemie / klinische ketose/ slepende melkziekte: dit is als de compensatiemechanismen tekort schieten en er dus wel verschijnselen ontstaan. De vetzuurmobilisatie en ketogenese neemt door de hypoglycemie verder toe, en omdat de koeien de ketonlichamen niet goed gebruiken, waardoor stapeling van TAG in de lever kan optreden. Dit omdat de ketogenese en de VLDL productie al niet meer snel genoeg gaat om alle TAG af te voeren. Secundaire ketose/acetonemie; ontstaat wanneer andere aandoeningen de oorzaak zijn van een afgenomen eetlust NEB. Aan de nageboorte staan, pensfermentatiestoornissen en LDL zijn bekende oorzaken. Bij runderen treedt het vooral in de eerste 6 weken p.p. op en bij schapen met name tijdens de dracht bij meerlingdracht. Een andere benaming is drachtigheidstoxicose, en treedt vooral op in de laatste week van de dracht. We zien het zowel bij schapen in goede conditie als te magere dieren, maar gaat in het begin gepaard met hypoglycemie. In een later stadium is er juist sprake van een hyperglycemie, in combinatie met een lactaatacidose (komt bij het rund niet voor). Alimentaire ketose ontstaat niet door NEB maar door opname van kuilgras met boterzuur. De ketose gaat niet gepaard met een hypoglycemie en is meestal niet klinisch. Bij honden en katten komt het voornamelijk voor als complicatie bij diabetes mellitus. De verschijnselen van een acetonemie bij runderen is als eerste een afname van de eetlust, meestal erger voor krachtvoer dan ruwvoer. Pica kan gezien worden, en de melkgift daalt langzaam met een stijging van melkvetpercentage. De runderen zullen ook vermageren. De meeste dieren worden wat apathisch, slechte pensvulling en trage pensbewegingen, feces taai en slijmerig. Bij uitademing is er een geur van aceton en de melk heeft door ketonlichamen ook een andere smaak. Er is ook een nerveuze vorm van acetonemie en bestaat uit rillen, speekselen, hangen, loze kauwbewegingen, atalactie en likzucht. Overgevoeligheid kan bij deze dieren ook gezien worden. Bij schapen is het eerste verschijnsel het losmaken uit de koppel, apathie, onvoldoende drinken/eten, tympanie en regurgitatie soms. Neurologische verschijnselen kunnen worden waargenomen, later reageert het dier niet meer op visuele en auditieve prikkels (sneeuwblindheid) en raakt uiteindelijk in comateuze shocktoestand % gaat dood. Bij geiten verloopt het minder snel en luiheid valt eerst op. Dieren eten en drinken minder, mesten liggend en kunnen na verloop van tijd niet meer opstaan. Vlak na de lammering sterven de geiten regelmatig, acteonemie p.p. komt bij geiten wel voor maar niet veel. De diagnose is met de anamnese en het aantonen van verhoogde concentraties van ketonlichamen in melk, urine en bloed. Voor acetoacetaat en aceton zijn hier sneltesten voor. De acetonlucht kan soms ook geroken worden. De bloedglucose waarde is geen goede parameter voor de diagnostiek. Een rund met subklinische ketose hoeft niet behandeld, de secundaire ketose/acetonemie is gericht op de primaire aandoening. Wat betreft de primaire acetonemie, moet het glucosetekort worden opgeheven (substitutie). Deze toediening kan direct zijn door het inspuiten van glucose, of indirect door toediening van substraten voor de GNG (propyleenglycol). Glucocorticoïden kunnen ook 45

46 worden toegediend, welke een afname van glucose verbruik in de periferie (dus ook melk) geven. Bij het schaap is het wel gevaarlijk omdat het een abortus kan opwekken. Dit kan echter juist ook het gewenste effect inhouden, doordat daar de etiologie van het probleem zit. De benodigde dosering is dan wel zeer hoog en zal de lammeren doden. Een vroege diagnose geeft bij het schaap de mogelijkheid tot glucose toediening en propyleenglycol. Het succes is afhankelijk van het stadium van de dracht en ziekte. Geiten kunnen dezelfde behandeling krijgen. Het bedrijfsbeleid moet voor de toekomst worden aangepast. De prognose van primaire acetonemie bij het rund is goed, secundair afhankelijk van de oorzaak. Wanneer er een degeneratieve leververvetting heeft opgetreden, reageren de dieren vaak niet op de therapie. Voor schapen is de prognose afhankelijk van het stadium, bij een hyperglycemie is het slecht. Bij honden treedt het niet op omdat deze honden, afkomstig van de wolf, op langdurig vasten zijn ingesteld en de vetstofwisseling hierop is aangepast. Het komt dus met name voor bij dieren met een regelmatige voeropname. Hyperlipoproteïnemie en leververvetting Het is een abnormaal hoge concentratie van TAG in levercellen en soms bloedplasma. Bij een NEB kunnen bij een aantal diersoorten een leververvetting optreden door TAG waardoor een verdere negatieve spiraal kan ontstaan door verminderde leverfunctie. Bij de kat, de pony en de nerts treedt dit vaak op, rund, schaap en geit in mindere mate. Er is een aantal mechanismen dat een rol kan spelen, vaak in combinatie. Overvoeding en een te ruime energieopname: Te beperkte energieopname Verkeerde voersamenstelling Verstoringen van hormonen en enzymen betrokken bij de vetstofwisseling: tekort aan insuline of overmaat aan glucocorticoïden, groeihormoon, glucagon en schildklierhormoon. Het vet, TAG, in de lever kan in VLDL gezet worden of in de lever opgeslagen. Voor VLDL zijn apoproteïnen nodig afkomstig uit de aminozuurafbraak en onvoldoende essentiële aminozuren kan tot een ophoping van TAG leiden. Katten zijn extra gevoelig omdat ze een groot aantal stoffen niet kunnen maken, waarbij arginine in dit verband een grote rol speelt voor de vorming van apoproteïnen. Bovendien is vitamine B12 een belangrijke cofactor, en taurine speelt een rol bij de cholesterol afvoer (galzuren) uit het lichaam. Katten hebben bij een leververvetting meestal een hyperglycemie (ondanks de katabole toestand), mogelijk door het ontstaan van insulineresistenties door vetzuren in het bloed. Vooral te dikke katten ontwikkelen dan ook een leververvetting. Bij equiden komt het voor na langdurige NEB en we zien een overmaat aan vet in het bloedplasma, hypoglycemie en teveel VLDL in het bloed. Het wordt vooral gezien bij drachtige dieren, en met name koudbloedige paarden zoals de shetlander. Ook wordt het bij ezels gezien. Pony s hebben mogelijk een lagere glucosestofwisseling dan paarden = oorzaak voor predispositie. Alle andere omstandigheden die leiden tot een NEB kunnen leiden tot een hyperlipemie. Vaak wordt er ook een pancreatitis waargenomen, maar het verband met hyperlipemie is onbekend. Pony s krijgen vaak hyperlipemie aan het einde van de dracht, door een plotselinge vermageringskuur omdat ze te vet zouden zijn en dan minder gemakkelijk zouden veulenen. Bovendien ontwikkeld het ziektebeeld zich veel sneller in drachtige dieren. Dit komt omdat de vetzuren minder adequaat gebruikt worden voor de GNG, om onbekende reden. Het grootste deel wordt in VLDL ingebouwd, waardoor de NEB alleen maar verder versterkt wordt. De vicieuze cirkel laat de hyperlipemie alleen maar verder toenemen. De verschijnselen zijn niet specifiek. Meestal een overmatige of goede voedingstoestand, sloomheid en bewegingsarmoede, slechte eetlust, nauwelijks drinken, water knoeien. Hartritmestoornissen 46

47 kunnen door diarree en kaliumverlies optreden, stinkend beslag op de tong, droog mondslijmvlies. Terminale stadium kenmerkt zich door een cyanose en nerveuze verschijnselen (hepatoencephalopathie). Veel pony s hebben oedeem, cachectisch van aard en mogelijk het gevolg van bewegingsarmoede. Abortus kan optreden, gevolg door retentio secundarum. De waarschijnlijkheidsdiagnose stellen we aan de hand van anamnese en klinische verschijnselen. Macroscopisch bloedonderzoek geeft al een bevestiging, onstolbaar gemaakt bloed laat na 10 minuten bezinking een troebel plasma zien (VLDL). Het vetgehalte in het bloed is hoog, de hemoconcentratie vaak ook door diarree en minimale wateropname, het bloed ureum gehalte stijgt door hypovolemie en slechte lever en nierfunctie (vervetting en degeneratie). De leverenzymen activiteit is verhoogd, bilirubine slechts een klein beetje. De therapie heeft een aantal doelen: Onderdrukking van de lipolyse en stimulatie van de opname van FFA door vet en cellen. Insuline en glucose toediening helpt hierbij. Dwangvoeding verhoogd ook de bloedglucose spiegels. Bevordering van de afbraak van circulerende lipoproteïnen. Heparine breekt de lipase af van de endotheelcellen en vergroot het contact met VLDL. Bestrijding van de metabole acidose met natriumcarbonaat-oplossing en de hemoconcentratie met een fysiologische zoutoplossing. Behandeling van het primaire lijden. De behandeling is echter intensief en kostbaar, en de prognose blijft matig. De pony s die niet worden behandeld zullen allemaal sterven. Voor de prognose kan ook het zuur/base evenwicht gebruikt worden, lager dan 7,150 = infaust. Om deze reden speelt preventie ook een belangrijke rol. Niet op een kale weide lopen, waarbij zand kan worden opgenomen, goede verzorging tegen het einde van de dracht, tijdig bijvoeren, ontwormen, stressvolle situaties voorkomen, niet laten vasten van drachtige pony s. Hyperglycemie = diabetes mellitus Er is sprake van een absoluut of relatief insuline tekort en dit heeft een aantal belangrijke gevolgen: De glycogeenvoorraden worden afgebroken en de gluconeogenese wordt gestimuleerd Glucose wordt afgegeven aan het bloed Vanwege het gebrek aan insuline wordt opname van glucose in vet en spier belemmerd Lipolyse neemt toe en NEFA s gebonden aan albumine in het bloed neemt toe Dit leidt in de lever tot verhoogde bèta-oxidatie en door een overmaat aan acetyl-coa ketonlichaamvorming. De gevolgen zijn tegengesteld tussen intra- en extracellulair. Gevolgen van hyperglycemie Glycosurie: op het moment dat glucose de nierdrempel overschrijdt (10-14mM) ontstaat glycosurie. Door de osmotische diurese ontstaat polysurie en is eveneens de oorzaak van elektrolyten verlies. Polyurie: bij een onvoldoende tegemoetkoming hiervan kan hypovolemie met prerenale uremie ontstaan, wat de renale glucose excretie beperkt en de hyperglycemie dus versterkt. Osmotische diurese Hypokaliëmie: omdat kalium een belangrijke rol speelt bij de memraanpotentialen kan een verlies leiden tot spierzwakte en vertraagde gastro-intestinale motiliteit. Hyponatriëmie Hypofosfatemie; een lage concentratie fosfaat heeft met name invloed op de functie van de erytrocyten, omdat deze alleen ATP kunnen genereren uit de glycolyse. Fosfaat is hier een belangrijke factor in. Bovendien bestaan de membranen van erytrocyten uit veel fosfaat, waardoor de rigiditeit veranderd en de erytrocyten minder vervormbaar worden. 47

48 Hypertoon plasma Intracellulaire dehydratie Hyperglycaemische coma Glycering van eiwitten en vorming van sorbitol: dit is meer een lange-termijn effect. Dit is een normaal post-translationeel proces en draagt bij aan de structurele en functionele veranderingen van eiwitten. Wanneer er sprake is van te hoge glucoseconcentraties kan een niet-gereguleerde glycering ontstaan, met name voor lysine. De mate van glycering kan voor de diagnostiek gebruikt worden voor de ernst van de hyperglycemie. Glycering van eiwitten buiten de circulatie kunnen onderstaande aandoeningen geven. De glucose kan onder invloed van het enzym aldose-reductase omgezet worden tot sorbitol, een enzym aanwezig in de Schwann cellen en de retina. In de lens kan de sorbitolvorming leiden tot osmotische veranderingen, maar het is onduidelijk hoe dit tot de bekende onderstaande langetermijn problemen van diabetici leidt. Lenscataract Retinopathie Periferie neuropathie Gevolgen van te lage I/G-ratio Verhoogde lipolyse: deze VLDL vetten kunnen echter niet gevormd worden wegens het gebrek aan insuline. De oxidatie van vrije vetzuren in de lever vindt plaats. Gewichtsverlies Ketose: door een verhoogde productie van ketonlichamen verschuift het intra-cellulaire kalium en fosfaat naar de extra-cellulaire ruimte. Dit is op zich niet erg, maar hier moet wel rekening mee gehouden worden in de behandeling. Voorts kan hierdoor plots weer het kalium en fosfaat de cel in gaan, wat de al mogelijk bestaande hypokaliëmie en fosfatemie kan verergeren in het extra-cellulaire. Ketonurie Acidose Anorexie Braken Diarree Traagheid Zwakte Respiratoire compensatie Ketoacidotische coma: dit begint met ernstige verzwakking en dehydratie. Hyperlipemie (VLDL): ondanks dat de VLDL door de lage insuline concentratie toch niet goed gevormd zouden worden vinden we te veel VLDL in het plasma. Dit komt niet door extra synthese, maar doordat de eerder rond circulerende VLDL door het ontbreken van insuline deze niet met hormoon-gevoelige-lipasen uit het bloed kunnen worden getrokken. Hepatolipidosis: de activiteit van leverenzymen neemt in het bloed toe. Verhoogde gluconeogenese Verminderde eiwitsynthese Spierzwakte / gewichtsverlies Polyfagie Slechte wondgenezing Verhoogde gevoeligheid voor infecties Diabetes mellitus komt regelmatig voor bij katten en honden, en sporadisch bij fret, LH en P. Bij de kat is de belangrijkste oorzaak de type 2, waarbij ook frequent amyloïdose optreedt in de eilandjes 48

49 van Lanegrhans wat de situatie verder verergert door het verlies aan bèta-cellen. Bij de hond is type 1 de meest voorkomende oorzaak, en zowel bij hond als kat zien we type 3 nog wel eens. Een voorbeeld hiervan is de blootstelling aan progesteron/progestativa. Dit induceert groeihormoon afgifte uit de melkklieren, wat bij de hond aan de circulatie kan worden afgegeven. Deze overmaat aan GH leidt tot een verminderd transport van glucose naar spier- en vetweefsel waardoor de insulinebehoefte stijgt. Door uitputting van de bèta-cellen kan hierdoor een irreversibele diabetes mellitus ontstaan. Ook een overmaat aan endogene glucocorticoïden kan tot een verhoogde insuline behoefte en uitputting van de bèta-cellen leiden. Dit komt omdat het een verhoogde GNG en een perifere insulineresistentie zorgt. We kunnen diabetes dus zien in het verloop van de ziekte van Cushing. Een enkele keer kan ook een necrotiserende pacreatitis leiden tot diabetes, dus bij een paard met koliek moet je opletten. Wat betreft medicijnen kan hetzelfde gebeuren. Zo kan toediening van glucocorticoïden, progestagenen (intrinsieke glucocorticoïdwerking). Dit komt dus niet door de GH productie want dat komt bij de kat niet de circulatie in. Een overmaat aan GH kan wel door een tumor van de hypofyse ontstaan. Het komt vaker voor bij mannelijke dan vrouwelijke katten. Tot slot kan het bij het rund nog wel eens het gevolg zijn van een infectie met MKZ of BVD. De diagnose wordt in de praktijk vaak gesteld op basis van de glucosurie en de persisterende hyperglycemie. Omdat bij katten stress ook een oorzaak is van hyperglycemie is met name dan de bepaling van plasma fructosamine van belang, dit is de glycering van glucose met albumine. Ook de anamnese speelt hier natuurlijk een rol bij. Bij honden met een beginnende diabetes is er al wel een verminderde glucose-tolerantie maar nog geen glucosurie opgetreden. Het plasmaglucose van een nuchtere hond is dan wel al licht verhoogd en een intraveneuze glucose tolerantie test afwijkend. De behandeling van diabetes moet gericht zijn op de oorzaak. Dit kan in het geval van progesteronovermaat een verwijdering van de eierstokken zijn, wat bij tijdige behandeling de insulineresistentie kan voorkomen. Op een later stadium kan het echter ook nog zinvol zijn, omdat het antagonistische mechanisme wordt verwijderd wat de regulatie kan vergemakkelijken. Er moet altijd gedacht worden aan het syndroom van Cushing bij hond en kat, hoewel bij de hond de behandeling hiervan niet de diabetes doet verdwijnen. Bij een kat is dit na hypofysectomie wel vaak het geval. De behandeling van diabetes zelf geschiedt door het subcutaan toedienen van insuline preparaten op geleide van de glucoseplasma concentratie en gewicht van het dier. In Nederland wordt hiervoor Caninsuline gebruikt, met een bifasische werking. Bij de kat van 12 uur, dus 2x daags, bij de hond 17 uur dus 1x daags is meestal afdoende. Toediening van humane middelen heeft meestal geen effect en is bij honden zelfs gecontraïndiceerd. Bij de kat zou het theoretisch wel kunnen maar blijkt in de praktijk niet heel goed te werken. Bovendien is er bij de kat een kans op genezing bij adequate tijdige behandeling, dus aanmodderen is niet gewenst. Overgewicht moet worden beperkt en lichamelijke activiteit gestimuleerd. Bij de kat helpen bovendien mogelijk diëten met een laag gehalte aan koolhydraten en veel eiwitten. Wanneer zich als gevolg van de behandeling een hypoglycemie voordoet moet er direct glucose worden toegediend gevolgd door enkele kleine maaltijden. De behandeling van ketoacidose betekent de opvang van de patiënt voor een vloeistoftherapie en toediening van insuline. Intensieve begeleiding en laboratorium bepalingen zijn dan nodig. De prognose van diabetes is afhankelijk van de diersoort en de oorzaak. Bij teven in de luteale fase geeft het verwijderen van de eierstokken een goede prognose indien dit tijdig gebeurt. Echter ook als 49

50 het niet in een vroeg stadium gebeurt kan de prognose nog goed zijn, mits de eigenaar alle aanwijzingen nauwgezet opvolgt. Bij katten kan zelfs bij 25% de diabetes genezen na toediening van insuline, in combinatie met dieetmaatregelen, aanpak van obesitas en stimuleren van lichamelijke activiteit. Herkauwers en paarden hebben slechts sporadisch diabetes. Bij paarden zien we het in het verloop van een adenoom van de hypofyse of door een chronische pancreatitis. Meestal treedt dan echter koliek op de voorgrond en niet de polyurie. Bij het rund kan de pancreas aangetast worden door virussen van MKZ en BVD, waarbij een opvallend verschijnsel de vermagering is. Vaak is er ook sprake van polydipsie of polyurie maar niet altijd. De normale parameters zijn echter bij laboratorium wel degelijk afwijkend (glucose, ketonlichamen). Een glucosetolerantie test kan helpen bij de diagnose. Bij runderen wordt over het algemeen een insuline therapie niet ingesteld. Bij het paard kan de ziekte van Cushing adequaat behandeld worden en zo ook invloed hebben op de diabetes. Toediening van insuline zal alleen helpen als de oorzaak in de pancreas is, bovendien moet er vaak insuline van andere diersoorten gebruikt wat tot antilichaamvorming kan leiden waarbij het zelfs kan overslaan op het endogene insuline. Vogels hebben sporadisch ook diabetes. Er is veel discussie over I/G ration bij vogels, waarbij de glucagon verhoudingen erg hoog zijn bij zaadetende vogels. In dat geval lijkt glucagon een grotere rol te spelen dan insuline, maar dit is niet het geval bij carnivore vogels. Polyurie en polydipsie treden ook bij vogels op, maar door het ontbreken van een scheiding tussen feces en urine valt dit minder op. De diagnose kan wel gesteld worden op de glucosurie in combinatie met een hyperglycemie. Vogels hebben overigens normaal ook een vrij hoog glucose gehalte in het bloed. Door vogelspecialisten kunnen de vogels ook met insuline worden behandeld. Hoorcollege 9: kjetose en hypoglycemie Primaire acetonemie bij het rund Voor de diagnose van acetonemie spelen bij het rund een aantal factoren een rol: lactatiestadium, klinische diagnostiek en aanvullend onderzoek. Met name in de eerste 6-8 weken van het lactatie stadium kan de energie opname niet voldoen aan de behoefte die extra nodig is voor de melkproductie. Overigens is acetonemie niet alleen maar het gevolg van een verhoogde vraag voor de melkbehofte, primaire acetonemie. Het kan ook ontstaan door andere processen, zoals ziekten, die gepaard gaan met een NEB, secundaire acetonemie. De verschijnselen van acetonemie: Tegenvallende melkproductie: als gevolg van te weinig glucose Samenstelling melk Hoger vetgehalte Lager eiwitgehalte Groot conditieverlies: door hoge mobilisatie van vetten, kijken naar de koekoeksgaten bij de staart. Droge mest Penswoelen: dit betekent veel pensmotiliteit Acetongeur: als gevolg van verhoogde ketonlichaam productie Bij het aanvullend onderzoek kun je de diagnose verder uitwerken: Bloedonderzoek Verhoogd ketonlichamen: β hydroxyboterzuur Verlaagd glucose Urineonderzoek: aan de hand van spontane urine of katheterisatie. Bij het schaap is een ander mooi truucje even de neus dicht te houden, uit stress zal het schaap plassen. Een katheter is bij het schaap niet gebruikt. 50

51 Acetoacetaat Melkonderzoek Acetoacetaat β hydroxyboterzuur Nerveuze acetonemie Deze variant is ernstige dan de normale acetonemie en kenmerkt zich voornamelijk door neurale verschijnselen. De verschijnselen zijn: Pica Dromerig Zenuwachtig, excitatie Speekselen Dringen, atactisch: tegen de muur duwen als gevolg van slechte coördinatie Hyperaesthesie De behandeling van acetonemie bij het rund bestaat uit twee vormen: 1. Direct: infuus met glucose tijdelijke verhoging van insuline remming ketogenese. 2. Indirect: a. Propyleenglycol: is een precursor van glucose voor zowel de pens als de lever, kan gebruikt worden bij mildere vormen van acetonemie. In de pens wordt het omgezet tot propionaat, in de lever deels tot pyruvaat/lactaat (allemaal voor GNG). Insuline kan hierbij worden toegediend maar dat is niet geregistreerd voor het rund. Rekening moet worden gehouden dat een hoge dosis voor zowel rund als paard toxisch is. b. Hormonale therapie met corticosteroïden: de werking is mogelijk een stimulatie van de eetlust maar dat is niet bewezen. Bij sommige diersoorten stimuleert het de lipolyse maar dat is bij het rund beperkt. Het stimuleert waarschijnlijk wel de GNG en verminderd zeker weten de melkproductie. c. Eetlust bevorderen. Maar zoals met alles is voorkomen altijd beter dan genezen! De voeropname is belangrijk en rond het kalven moeten geen grote voerovergangen meer aangegaan worden. Echter, overvoeren is ook niet handig. Wanneer koeien té vet zijn, dan zullen ze minder droge stof eten en dus juist een verhoogde kans op acetonemie hebben. Wellicht kan het voederen van propyleenglycol voorafgaand aan de lactatiefase ook een preventieve maatregel zijn. Acetonemie bij kleine herkauwers: Bij het schaap komt het richting het einde van de dracht voor, met name bij tweelingdracht. Het is het gevolg van te weinig voedsel aanbod en het verminderen van de pensruimte door de lammeren. Slechte kwaliteit van het ruwvoer en stress (omweiden, sneeuw weinig gras te zien, ziekte) kunnen overigens ook de kans op acetonemie vergroten. De kenmerken bij het schaap zijn: Achterblijven in koppel / afscheiden Veel liggen Verminderd eten en drinken Sterrenkijken / sneeuwblindheid Krampen, achteruitlopen Comateus Acetongeur Tympanie, regurgitatie Snelle ademhaling Zwakke pols: door weinig glucose 51

52 Cyanotische slijmvliezen Wol laat los Anurie Ketonurie Uraemie Het heeft een slechte prognose voor zowel lam als ooi. De behandeling van het schaap geeft een aantal belangrijke dilemma s. Het toedienen van propyleenglycol heeft niet altijd voldoende effect. Het halen van de lammeren geeft risico voor de ooi, en bovendien zijn dan vaak de lammeren nog niet levensvatbaar. Het induceren van een normale partus brengt ook risico s voor de ooi mee. Een glucose infuus is mogelijk, maar standaard waarden hiervoor zijn nog niet bekend. Er is dus geen idee hoe lang en hoe vaak je dit moet doen. Bij de geit zien we het ook nog eens maar kan het zich ook nog tijdens het begin van de lactatie doorzetten. De verschijnselen zijn minder erg en bestaan uit: sloom, liggen en niet willen eten. Het verloop is bovendien minder snel dan bij het schaap, maar wel kan er sprake zijn van oedeemvorming. Wanneer de acetonemie al tijdens de lactatie optreedt dan zijn de verschijnselen gelijkend met het rund. Hypoglycemie: Dit is het meest bekend bij de big en het lam. Het is het gevolg van het geboren worden zonder vetvoorraad. In eerste instantie kunnen de dieren de kleine glycogeenvoorraad blijven gebruiken, maar dit raakt natuurlijk op. Wanneer de melk niet toereikend is in de vraag dan worden de kleine diertjes ziek. Een laag glucosegehalte van de melk kan bijvoorbeeld optreden als de zeug/ooi zelf ziek is, of als de moeder geen hoogwaardig voer krijgt. Kleine dieren hebben hier eerder last van omdat ze sneller warmte verliezen. Andere predisposities zijn het nat blijven na de geboorte en de omgevingstemperatuur. Het verloop is erg snel en de dieren sterven aan doodliggen door de zeug of de hypoglycemie zelf. De behandeling bestaat uit een aantal belangrijke stappen. Allereerst moeten de kleine diertjes worden opgewarmd om zo het energieverlies te beperken. Zowel oraal als IV kan dan glucose worden toegediend. Dit laatste is nodig omdat alleen warm maken natuurlijk de koolhydraatbenodigdheden niet aanvult! Werkcollege 8: ketose herkauwers De volgroeide herkauwer is voor de glucose voorziening compleet afhankelijk van de gluconeogenese. Dit komt omdat al het koolhydraat dat via het voer binnen komt, in de pens tot andere substraten worden omgezet. Deze substraten worden vervolgens opgenomen en dienen als substraat voor de gluconeogenese. Zowel primaire ketose (subklinisch) als acetonaemie (klinisch) treden tot ongeveer 6 weken na het kalven op, wanneer de negatieve energiebalans (NEB) op z n grootst is. Primaire ketose: is een NEB na het geven van melk waardoor de vraag naar energie groter wordt dan het aanbod. Secundaire ketose: is ook een NEB met als oorzaak de afname van de eetlust Acetonemie is de klinische variant van ketose. De NEB ontstaat bij een primaire ketose doordat de energievraag enorm toeneemt. De voeropname kan hier niet direct op inspelen. Bovendien heeft de koe kort voor de lactatieperiode tijdens het droogstaan relatief weinig energie opgenomen, dus de reserves zijn hier ook niet afdoende voor. Bij slepende melkziekte is dit zodanig uit de hand gelopen, waardoor er klinische verschijnselen ontstaan (klinische acetonemie). Bij een secundaire ketose is het verminderde aanbod de oorzaak omdat het dier als gevolg van een andere ziekte minder zal gaan eten. Natuurlijk is er voor de ziektebestrijding ook een gestegen vraag, maar dit speelt een minder grote rol. 52

53 Het tekort dat voornamelijk op de voorgrond treedt bij deze problemen is glucose. Het uier heeft namelijk veel glucose nodig voor de vorming van lactose. Omdat het uier een voorrang heeft op het ontnemen van glucose uit het lichaam hebben we in eerste instantie een tekort aan glucose. Normaliter zou je verwachten dat de energie balans zich hersteld met behulp van endocriene stofwisselingshormonen. Hier zou insuline een rol kunnen spelen, wanneer je deze waarden laag houdt, waardoor de hoeveelheid glucose in het bloed hoog blijft. Het uier kan dit echter weer vrijelijk opnemen. Het uier heeft een insuline onafhankelijke glucose transporter, Glut-1. De glucose opname door de andere weefsels wordt wel beperkt, omdat deze receptoren wel insuline afhankelijk zijn (Glut-4). Dit systeem werkt voor de uier dus niet, en de insuline is dus niet in staat om de glucose opname van de uier af te remmen. Hierdoor blijft de NEB bestaan. In het begin van de lactatie gebruiken koeien hun glycogeenvoorraad onder invloed van glucagon om de energievoorziening te voorzien. Deze is echter tussen 12uur en een halve week alweer op. Dit wordt versterkt door het lage insuline gehalte waardoor glucagon automatisch stijgt. Glucagon stimuleert naast dit ook de gluconeogenese. Voor herkauwers zijn de belangrijkste substraten hiervoor glutamaat, alanine, pyruvaat, proprionaat en lactaat. Aan het begin van de lactatie is proprionaat is het belangrijkste. Om de verdere energievoorziening te voorzien als de glycogeenvoorraad op is, wordt de mobilisatie van vetzuren uit vetweefsel gebruikt. Hierdoor zien we dus ook vetzuren in de circulatie verschijnen. De afbraak van vet (lipolyse) vindt plaats in het vetweefsel zelf met behulp van lipasen. Dit kan zich klinisch uiten in vermagering van de koeien. Bij koeien met acetonemie is de melkproductie gedaald omdat er nu daadwerkelijk te weinig glucose is voor de melkproductie. Er wordt simpelweg ook door de uier minder glucose opgenomen waardoor de melkproductie daalt. Na afbraak van TAG worden vetzuren (tijdelijk) in de lever opgeslagen. De vetzuren die hier komen, zijn afkomstig uit het vetweefsel. Dit is dus een andere herkomst dan uit de voeding wat via chylomicronen in het vetweefsel terecht komt. In de lever wordt het vet omgezet tot ketonlichamen, wat dan als energie kan dienen. Zolang de TAG in de lever opgeslagen is, is het aanbod kennelijk zo hoog dan dat de lever er nieuwe ketonlichamen van kan maken. Het duurt enige tijd voordat de ketonlichaam productie van de lever op de maximale capaciteit is. Tot die tijd is er dus sprake van TAG opslag in de lever. Wanneer er teveel ketonlichamen gaan produceren dan nodig zijn ontstaan klinische problemen zoals bij acetonemie. Teveel ketonlichamen zijn schadelijk. Een klein beetje beweging is dan wel goed, omdat de spieren dan de ketonlichamen kunnen gebruiken en de concentratie verlaagd. Bij een ernstige acetonemie is dit niet afdoende, dan zou de beweging zou groot moeten zijn dat er weer veel meer energie nodig is. En dit was natuurlijk het eerdere oorzakelijke probleem Om dieren met acetonemie te behandelen wordt echter vaker gebruik gemaakt van directe substitutie therapie. Hierbij wordt een infuus met glucose ingebracht. Bij een indirecte therapie kunnen bijvoorbeeld Krebs-cyclus intermediairen gegeven, die als goed substraat voor de gluconeogenese kunnen dienen. De vetmobilisatie neemt bij beide methoden af, de gluconeogenese kan weer toenemen en de hoeveelheid insuline in het bloed ook. Dit leidt ook weer tot een afname van de vettenmobilisatie. De opname van energie bij meerlingdracht bij schapen komt door de verhoogde vraag van de lammetjes naar energie. De opname is echter ook verminderd omdat de pens minder kan uitzetten. Dit kan ook weer leiden tot acetonemie. Als het heel erg wordt, zal een abortus nodig zijn. De ooi kan echter al uitgeput zijn van de dracht, dus zal misschien de operatie niet overleven. De lammeren zijn dan nog niet levensvatbaar, dus die zul je sowieso verliezen. 53

54 Een langdurige toediening van glucose is niet echt heel praktische uitvoer, en dat kost veel tijd en geld. Andere mogelijkheden voor behandeling zijn bewegen, propyleenglycol (niet bij nerveuze verschijnselen omdat het metabolisme dan toch al niet meer werkt). Hoorcollege 10: hyperlipemie en acetonemie bij het paard Wanneer de lipolyse in extreme mate toeneemt kan de lever verschillende dingen met de vrije vetzuren doen: TAG maken, VLDL maken, ketonlichamen produceren of oxidatie. Wanneer er een enorme overmaat is dan kan de gevormde TAG echter leiden tot een vetstapeling in de lever. Dit is dus het geval bij een periode waarin de lipolyse gestimuleerd wordt en de insuline laag is. Het rund heeft bovendien een tekort aan HMG-CoA-synthase waardoor de ketonlichaamproductie erg langzaam op gang komt. Hyperlipemie; Het komt voornamelijk voor bij drachtige dieren en dieren met een NEB. Het komt veelvuldig voor bij shetlandponies en andere koudbloedpaarden, evenals ezels. Ziekte en stress zijn predisponerende factoren. De verschijnselen zijn: Zeer goede tot overmatige conditie Sloom Slechte eetlust en stinkend tongbeslag Drinken nauwelijks, maar spoelen mond met water Beeld van dehydratie Ventraal oedeem Diarree Hartritmestoornissen De diagnose kan gesteld worden door de aantoning van een hypoglycemie in combinatie met een hyperlipoproteïnemie. Een andere optie is het aantonen van ketonlichamen in bloed, melk of urine. De therapie bestaat uit dwangvoederen, behandeling van eventueel aanwezig primair probleem, correctie van de vloeistof- zuur,base-, elektrolyten balans. Uietaard kan ook parenteraal glucose i.c.m. insuline worden toegediend of heparine. Insuline wordt toegediend om naast een snellere opname van de cel ook de lipolyse te remmen. Ondanks deze mogelijkheden kan 50% van de dieren toch niet gered worden. Regelmatig ontwormen, vaccineren, voorkomen van overmatige conditie, voldoende kwaliteit van de weide en stress vermijden zijn een aantal factoren die preventief een belangrijke rol kunnen spelen. Acetonemie: Dit wordt ook wel klinische ketose of slepende melkziekte genoemd. Bij een duidelijk aanwijsbare oorzaak noemen we het secundair, zonder dit is zonder te meer primair te noemen (dus ook als het onzeker is). Een allimentaire ketose kan optreden bij een opname van teveel boterzuur, maar dit gaat niet gepaard met een hypoglycemie. Bij herkauwers kan het dan ook nog eens optreden als complicatie bij Diabetes. De verschijnselen bestaan uit: Selectieve afname eetlust ( krachtvoer) Pica Apathie Slechte pensvulling en trage pensbewegingen Aceton foetor ex naso Langzame daling melkgift en stijging melkvet-% Vermagering 54

55 Nerveuze verschijnselen als loze kauwbewegingen, dringen en hyperaesthesie De behandeling is bij het paard in principe gelijk als bij het rund (indirect en direct). De prognose is bij verschillende diersoorten onder verschillende omstandigheden somber: somber igv hyperglycaemie bij het schaap somber igv hoge activiteit leverenzymen in bloed met name SDH en GGT (herkauwer) somber igv bloed ph lager dan 7,150 (equiden) In het gevolg van een hyperlipemie kan een acidose optreden. Hier zijn een aantal verschillende redenen voor: 1. (Vettige) nierdegeneratie: veel TAG in de nier verminderde nierfunctie verzuring (infauste prognose) 2. Toename melkzuurconcentratie in bloed 3.Toename VVZ in het bloed Werkcollege 9: hyperlipemie Hepatische lipidose: leververvetting. Naast paarden komt dit probleem ook voor bij katten (dwangvoeding), herkauwers (ketogenese) en vogels. Bij honden treedt het niet (snel) op. Hyperlipaemie komt sneller voor bij minder beweging, maar belangrijker is wat later in de winter, vroege voorjaar omdat dan de dieren aan het eind van de dracht zijn. Wat betreft paarden hebben shetlanders een predispositie, evenals andere koudbloedige paarden. Het ontstaat bij paarden die al enige vetvoorraden hebben en plotseling stoppen met eten. Verschijnselen De verschijnselen van leververvetting zijn niet specifiek maar omvatten sloom, niet eten, weinig drinken, oedeem, hebben van een goed doorvoede, overmatige lichaamsconditie, droge mond en stinkend beslag op de tong (knoeien met water), diarree. Deze verschijnselen zijn ook wel te verklaren. Sloom zijn komt door het ziek zijn, maar ook door een verminderde mate van alertheid als gevolg van te weinig glucose (normaal is 5mM, hier kan het dalen tot aan 2mM). Als gevolg hiervan gaat glucagon omhoog en insuline omlaag en dus de GNG omhoog, maar een consequentie hiervan is wel veel vetafbraak. De lipolyse neemt dus toe TAG NEFA s. De NEFA s gaan naar de lever en zorgen daar dus voor een leververvetting. De hele leverfunctie kan hierdoor op den duur beperkt worden. De leverfuncties waarbij je hier aan moet denken: ammoniak ontgifting. De stikstof excretie zal bij een verstoorde leverfunctie ook minder worden. Dit is belastend voor het dier, omdat een N-overschot tot een hepato-encephalopathie, wat een aandoening is van het zenuwstelsel. Hierdoor zal ook de sloomheid verklaard kunnen worden. Tot slot zal een overschot aan stikstof ook de Krebs-cyclus belasten, waardoor er te weinig ATP gevormd kan worden, en dus sloomheid optreedt. Het weinige eten en drinken kan ook komen door het ziek voelen, het hebben van weinig beweging. Bovendien wordt de eetlust voornamelijk geremd door leptines, aangemaakt door vetcellen. Wanneer er dus veel vet is, dan wordt de eetlust geremd. Het drinken hangt vermoedelijk samen met het eten maar is niet helemaal duidelijk te verklaren. De oedemen kunnen optreden als gevolg van weinig beweging. Bovendien zijn paarden tijdens de dracht überhaupt licht oedemisch. De diarree kan ontstaan door het algemeen van slag zijn van het darmkanaal, de gal zal mogelijk door de leververvetting minder goed worden uitgescheden. In andere organen stapelen bovendien ook TAG, hierdoor neemt de functie van deze organen af (denk hierbij van nier tot aan enterocyten). Een verminderde functie van deze enterocyten leidt uiteindelijk tot een suboptimale absorptie en dus stofwisseling. De laatste complicatie die kan optreden is een worminfectie (strongylose). Tijdens de diarree gaan vocht en elektrolyten verloren, waardoor kalium en bicarbonaat verloren gaan. Hierdoor zal de ph van het bloed dalen (dit was al eerder omdat door een verminderde microcirculatie door de VLDL de cellen hypoxisch worden en lactaat zullen uitscheiden). 55

56 !!! Een paard heeft een minimale ketonlichaamproductie en scheidt veel meer VLDL uit om voor een leververvetting te compenseren, in plaats van ketonlichamen. Koeien zijn hier wel erg bedreven in!!! Dit verschil geeft ook een verschil in de metabole verschijnselen. Diagnose: - Bloed afnemen: aan het plasma kun je al direct zien dat er veel vet in zit (macroscopisch). Door de rouleaux vorming zal namelijk de vervetting snel te zien zijn in de vorm van een blauwe waas. - Veel vorming van VLDL, minder afbraak, dus veel in het bloed aanwezig. - ph meting van het bloed, deze zal lager dan 7,4 uitvallen - Lactaat bepaling van het bloed - Lipiden in het bloed meten aan de hand van TAG-bepaling in het plasma, afkomstig uit VLDL in de lever. - Glucose bepaling van het bloed, deze zal laag zijn. - De NEFA s kunnen eventueel ook in het bloed gemeten worden. - Diersoortspecifieke leverenzymen om de leverfunctie te bepalen. Het doen van een leverpunctie is riskant. De lever is immers al ernstig vergroot door de vervetting en het aanprikken hiervan kan makkelijk voor een ruptuur zorgen. Een leverruptuur is dodelijk. Bovendien is er altijd een risico op bloedingen. Behandeling: De behandeling zal overbodig zijn bij een welhaast in fauste diagnose. Dit is het geval als de bloedph 7,15 of lager is. De prognose is dan zo slecht dat er geen behandeling meer nodig is. Bij een behandeling kun je: Insuline en glucose geven (altijd samen, anders een hypo/hyperglycemie). Door de insuline worden naast glucose ook de VFA s de vetcel ingesluisd (Glut-4). Bovendien wordt LPLase ook gestimuleerd door insuline, dus deze zal sneller de VLDL s afbreken. Tot slot wordt de lipolyse juist geremd. De snelst mogelijke werking is via een infuus, maar andere toedieningswijzen zou ook kunnen (IM). Dwangvoederen. Heparine om LPLase verder te activeren Behandeling van het primaire lijden Het afbreken van de dracht is erg lastig bij paarden met abortus opwekkende middelen. Bovendien gaat dit gepaard met extra risico s als bloedingen en de nageboorte dat blijft zitten. Dit kan voor infecties zorgen (retentio secundinarum). De belangrijkste complicaties die bij een leververvetting kunnen optreden zijn: - Leverruptuur: gevolg is een shock dus dat kan vastgesteld worden aan de hand van perifere slijmvliezen (bleek). - Hepatoencephalopathie (als gevolg van verminderde lever en nierfuncties): elektrolytenbepalingen kunnen deze diagnose geven. - Hartritmestoornis (kalium tekort als gevolg van diarree en acidose): elektrolytenbepalingen kunnen deze diagnose geven en een ECG. Ter preventie van leververvetting kun je een aantal stappen ondernemen: - Niet op een te kale weide zetten. Dit kan leiden tot zandkoliek. Het paard stopt dan met eten. - Voldoende beweging geven. 56

57 - Paarden niet te dik laten worden. - Oppassen met rantsoen overgangen - Paard niet laten vasten Een ezel valt ook onder de equiden en daar treedt ook leververvetting op. Endocriene klieren kunnen een oorzaak zijn van koliek. Hierbij wordt wel een defense musculaire gevonden, maar geen bevindingen bij rectaal onderzoek. Het meest waarschijnlijke is dat er dan sprake is van een pancreatitis. Dit kan het gevolg zijn van maagzweren of worminfecties. Het gevaar hiervan is dat insuline niet meer wordt aangemaakt. Het paard wordt vergelijkbaar met een diabetes patiënt. Een gevolg hiervan kan een leververvetting zijn. Dus bij een leververvetting moet je altijd bedacht zijn op een onderliggend primair probleem. Nadat de koliek van deze pancreatitis is opgelost kunnen we wel blijvende verschijnselen van diabetes blijven zien. Hieronder vallen hyperglycemie, veel drinken en veel plassen. De diagnose stel je door het glucose gehalte te bepalen, een hyperglycemie. Een behandeling is bijna niet mogelijk, omdat de prognose heel erg slecht is. Eventueel is insuline in te brengen maar waarschijnlijk vanuit praktische overwegingen wordt dit nagenoeg nooit gedaan. Hoorcollege 11: endocriene pancreas en glucose stofwisseling Diabetes mellitus is zowel een endocriene aandoening als een stofwisselingsaandoening. Het heeft met glucose en de pancreas allebei te maken, maar zijn natuurlijk wel aan elkaar gelinkt. Het is in principe een aandoening van de endocriene pancreas (eilandjes van langerhans), hormoonproducerend gedeelte. Hier vinden we verschillende typen cellen, o.a. de bètacellen voor insuline (anabool hormoon). Alpha cellen produceren bijvoorbeeld glucagon (katabool hormoon). Aan de bèta cellen kunnen verschillende dingen aan de hand zijn, namelijk te veel of te weinig insuline productie. Insulinoom is te veel en diabetes mellitus is te weinig. Dit is direct verbonden met hyper of hypoglycemie. Diabetes mellitus wordt ook wel gedefinieerd als een persisterende hyperglycemie. Dit wordt gemeten in het veneuze plasma van een nuchter dier, en dit moet boven de nierdrempel uitkomen. De nierdrempel is de maximale capaciteit waarbij de nieren de glucose nog uit het urine kunnen terug filteren. Boven de nierdrempel betekent dus ook een deel dat via de urine verloren gaat aan glucose = glucosurie. Hier kun je voor de diagnostiek dus ook gebruik van maken, en dit leidt ook tot lange termijn complicaties. Suikerziekte kun je indelen aan de hand van: - Insuline afhankelijk of onafhankelijk: aan de hand van de insuline behoefte. Dit kan echter ook in elkaar overslaan, dus deze indeling is niet erg scherp. - Aan de hand van de pathogenese, huidig gebruikte indeling Primair, type 1: aandoening binnen de pancreas, meestal het gevolg van immuun-gemedieerde afbraak van de bètacellen. Dit kan op jonge of latere leeftijd en heeft als gevolg te weinig insuline productie. Is de meest voorkomende oorzaak (60%) bij de hond. Secundair, type 2: aandoening buiten de pancreas. Het probleem begint met insulineresistentie. Dit is niet een ongevoeligheid voor insuline, maar een verminderde gevoeligheid. Méér insuline nodig voor hetzelfde effect. Dit is voornamelijk het gevolg van leefstijlfactoren (overgewicht, lichamelijke inactiviteit). Deze factoren leiden tot de insuline resistentie (hoe precies weten we nog niet), waardoor de vet/spiercellen minder gevoelig zijn voor insuline. Het glucose gehalte gaat hierdoor stijgen, het lichaam gaat weer meer insuline produceren. Het probleem ontstaat bij een maximale insuline productie van de bètacellen. De cellen gaan degenereren bij 57

58 een te hoge insuline productie. En dit leidt tot een relatief te kort aan insuline. Het insuline gehalte is relatief hoog, maar in het lichaam toch niet voldoende. Na genoeg degeneratie leidt dit tot een absoluut insuline gebrek. Een tweede fenomeen wat een rol speelt bij dit type suikerziekte is amyloïdose in de eilandjes van Langerhans. De bètacellen maken naast insuline ook een ander eiwit, IAPP, wat in hetzelfde secretieblaasje wordt uitgescheden. Meer insuline productie leidt ook tot meer productie van dit eiwit (amyloïdose), dit gaat dan klonteren en maakt op die manier de bèta cellen kapot. Beide processen leiden tot een tekort aan insuline suikerziekte. Bij 80% van de diabeteskatten komt deze vorm voor. Overige specifieke types, type 3: ook het gevolg van insuline resistentie maar niet door leefstijl. Het is het gevolg van medicijnen of bijvoorbeeld een andere ziekte. Progestagenen (synthetisch hormoon wat lijkt op progestaron) en corticosteroïden zijn voorbeelden van schadelijke medicijnen. Door ziekten veroorzaakt kennen we de volgende voorbeelden: acromegalie (overmaat aan groeihormoon), syndroom van Cushing, leververvetting, maar ook anderen. Het varieert of deze processen reversibel zijn. Zwangerschapsdiabetes, type 4: de hormonen die tijdens de zwangerschap geproduceerd worden kunnen insuline resistentie veroorzaken. Bij honden kun je vergelijkbare situaties krijgen zonder dracht in de luteale fase, dit is de fase dat de hond loops is. Na de eisprong vindt productie plaats van progesteron, dit is onafhankelijk van het drachtig zijn of niet, het gebeurt altijd gedurende 2 maanden. Dit hormoon heeft het effect dat in de melkklieren het groeihormoon wordt geproduceerd, wat ook naar het bloed kan lekken. Dit kan tot insuline resistentie leiden. Het hormoon wordt geproduceerd in de eierstokken, dus wanneer je snel (binnen 3 weken) de eierstokken verwijdert, kan je de diabetes nog tegen gaan. Een absoluut of relatief tekort aan insuline leidt tot een lagere insuline/glucagon ratio. Het effect hiervan is op de koolhydraat, eiwit en vetstofwisseling. 1. Koolhydraatstofwisseling: Remt opname van glucose uit bloed in de vet en spiercellen, dus te hoog gehalte in bloed. Stimuleert de gluconeogenese Stimuleert de afbraak van glycogeen en remt de glycolyse. 2. Vetstofwisseling Remt opname van vetzuren in vetcellen, hyperlipemie. Remt vorming van vetzuren Remt glycolyse (dus minder glycerol-3-p) Stimuleert lipolyse afbraak TAG in de vetcel, krimpen van vetcellen vermagering In de lever toename van de synthese van TAG leververvetting Stimuleert de ketogenese. ketose 3. Eiwitstofwisseling Remt eiwitsynthese minder afweer, spieratrofien (vermagering) Afbraak van de eiwitten 58

59 3 redenen voor vermagering is dus brandstofverlies via de urine, afbraak van vet en afbraak van eiwit. Door veel glucose in de urine wordt ook water aangetrokken die met de urine verloren gaat. Suikerziekte veel plassen en veel drinken. Ook de elektrolyten worden meegetrokken en er ontstaat een tekort aan elektrolyten (kalium, natrium, fosfaat). Door het hoge glucose gehalte in het bloed wordt het glucose gekoppeld aan eiwitten glyvering eiwitten en de eiwitten hebben minder functie. Er wordt ook sorbitol gevormd, wat leidt tot allerlei vormen van weefselschade (retinaschade, neuropathie, nefropathie, cataract). Dit zijn lange termijn complicaties en treden pas na jaren op. Bij gezelschapsdieren zien we dit meestal niet omdat ze niet oud genoeg worden. De schade treedt niet alleen in de weefsels maar ook in het bloed op. Bijvoorbeeld door fructosamines kan het hemoglobine geglyceerd worden. Behandeling, voorbeeld type 2. Stimulatie van de insuline secretie, maar werkt bij heel veel katten niet o Sulfonylureumderivaten o Extra amyloidvorming o Betacellen hebben eigenlijk rust nodig Dieetmaatregelen, laag koolhydraat, veel eiwit Stimuleren van de lichamelijke activiteit Insuline substitutie met Caninsuline. Werkt maximaal 12 uur bij de kat, dus 2x daags. De dosis is afhankelijk van lichaamsgewicht en de plasma glucose concentratie bij diagnose. Voeding o In veel kleine beetjes voeren o Als de kat er niet dik van wordt o Kan dit niet, dan voeding koppelen aan insulinegift. Controle door meten van de plasma concentratie ongeveer 4 uur na de insuline gift. Te veel is ook niet goed omdat dit kan leiden tot een hypoglycemie. Aanpassen afhankelijk van dit resultaat. Ochtend en avonddosering apart controleren (controles door eigenaar zelf). Na een tijdje hoef je niet meer te controleren, maar dit is wel riskant, dus minimaal 1x per 2-3 weken blijven controleren. Ook de fouten van de eigenaar bij de toediening van de insuline kan een rol spelen. De caninsuline kan ook een andere werkingsduur hebben. Er kan sprake zijn van insuline resistentie. Al deze mogelijkheden worden echter gemeten door een hyperglycemie. Somogyi-effect: is het geven van teveel insuline, glucose gehalte daalt sterk, stress hormonen zorgen er echter voor dat het glucose gehalte dan ook weer heel snel stijgt. Dit is een hele gevaarlijke, omdat op de meting alleen je juist meer insuline zou gaan geven. De curve bepaald welk van de onderliggende oorzaken er aan ten grondslag ligt. Werkcollege 10: Diabetes mellitus / hypoglycemie Wanneer er sprake is van glucosurie dan kunnen hier een aantal oorzaken voor zijn. Hyperglycemie (nier kan niet meer alles resorberen in de proximale tubulus omdat het aanbod veel te hoog is glucose in de urine. De grens voor terugresorptie ligt op 14 mm per liter = nierdrempel) o Veroorzaakt door stress: hormonen zoals cortisol en adrenaline zijn verhoogd bij stress en zorgen hierdoor voor een verhoogde GNG en dus een hyperglycemie o Diabetes mellitus 59

60 Nierfalen: het probleem zal waarschijnlijk in de proximale tubulus liggen, de nier is niet meer in staat om alle glucose terug te resorberen. Dit zal zich niet uiten in een hypoglycemie, door alle regulatiemechanimsen, zoals een verhoging van de GNG. Om tot een diagnose te komen is de eerste stap het nemen van een bloedje en het glucose gehalte hierin te bepalen. Wanneer een hyperglycemie wordt gevonden is er nog steeds geen onderscheid te maken tussen stress en diabetes. Daarom is het beter om de plasma fructosamine waarde te meten. Fructosamine bestaat uit albumine en glucose, welke altijd aanwezig zijn in het bloed en hebben een half-waardetijd van maar liefst 2,5 week. Wanneer je veel glucose in het bloed hebt, dan heb je ook veel fructosamines in het bloed gevormd. Dit gaat alleen vrij langzaam, dus bij acute stress zal dit niet gebeuren. Op deze wijze kun je een onderscheid maken tussen diabetes en stress, omdat een verhoogd fructosamine een lange termijn product is. Een praktische methode is na een paar dagen nog een meting op glucose in de urine verrichten, wanneer er geen sprake is van stress. Acute stress zal namelijk met een paar dagen wel verdwenen zijn. De symptomen van diabetes ontstaan door een relatief te laag insulinegehalte, dus de boventoon wordt gevormd door katabole processen (Insuline is immers een anabool hormoon): TAG: Hierdoor wordt in de lever TAG afgebroken tot vetzuren en glycerol. De glycerol wordt voor de GNG gebruikt, en de vetzuren gaan naar de lever zelf o in de lever kunnen deze in de Krebs-cyclus voor de lever zelf o ketogenese gedaan worden. o Ook kunnen de vetzuren in VLDL gestopt om naar andere weefsels getransporteerd te worden (wanneer dit laatste verhoogd is, is er sprake van hyperlipemie). Met name de GNG houdt de hyperglycemie in stand. Glycogeen: glycogeen wordt afgebroken en de hyperglycemie wordt hierdoor nog extra in stand gehouden. Eiwitten: worden afgebroken tot aminozuren welke ook weer voor de GNG gebruikt worden. Ook dit houdt dus de hyperglycemie in stand. Gedurende deze periode kunnen de spiercellen geen glucose opnemen omdat zij een insulineafhankelijke GLUT hebben. Ook de LPLase in de spieren is insulineafhankelijk dus ook dat zal lastig gaan. Om deze reden gaan spieren over op ketonlichamen, maar hierdoor is er kans op verzuring ketoacidose. Zie WC10, p Bij de behandeling van diabetes krijgt de hond vaak 2x per dag een halve maaltijd. Daarnaast moet ongeveer een kwartier na de ochtend maaltijd insuline worden toegediend. Hiervoor gebruik je cadinsuline wat een piek geeft op 4 uur met het kortwerkende deel en een piek op 11 uur met het langwerkende gedeelte van het preparaat, maar deze is wel minder sterk. Verder meten we het glucose gehalte ongeveer een half uur voor de middagmaaltijd omdat we dan verwachten dat het glucosegehalte op zijn laagst is. Wanneer dan te hoge waarden worden gemeten (>8mM) weten we dat het glucose echt te hoog is meer insuline geven. Het preparaat werkt ongeveer (individuele verschillen) 17 uur, je dekt dus net geen 24 uur met dit medicijn, maar dat is nog wel ok. Een kat moet meestal 2x per 24uur geprikt worden. Wanneer een dosis van insuline niet werkt zijn er een aantal oorzaken die hieraan ten grondslag kunnen liggen: Doet de eigenaar het wel goed? Er zal niets veranderen aan de glucose spiegel na een injectie. 60

61 Er wordt nog steeds te weinig insuline gegeven, ondanks dat je denkt dat het genoeg is. Dan zal na een injectie de plasma concentratie wel iets dalen maar niet afdoende. Somogy effect: dit is een levensbedreigende situatie. De insulinepiek is eerder dan verwacht en eerder uitgwerkt. Daardoor is tijdens de meting de glucose concentratie alweer iets hoger, en zul je dus extra insuline gaan geven om toch binnen de glucose referentiewaarden te komen dit leidt tot een hypoglycemie stress hormonen stijging van de glucose waarden. Dit kun je ondervangen door een glucose-concentratie dagcurve te maken en iedere 2 uur een glucose meting te doen. Bij diabetes mellitus kan ook bloedarmoede ontstaan. Door het verlies van elektrolyten wordt ook veel fosfor verloren. Er is een tekort aan fosfolipiden hierdoor en dus minder goede celmembranen. Erytrocyten zijn erg gevoelig voor dus er is sprake van hemolyse. Bij hypoglycemie kan er sprake zijn van spierzwakte en tremoren, maar hersteld van dit soort aanvallen wel snel. Verder kan de hond in goede voedingstoestand zijn. De verschijnselen beperken zich in het bijzonder tot het centraal zenuwstelsel omdat deze afhankelijk zijn van glucose. Ketonlichaamproductie duurt ongeveer 1,5 dag dus dit kan het niet ondervangen. Om de diagnose te kunnen stellen kun je het glucosegehalte van het bloed bepalen, iedere 2 uur. Een mogelijke oorzaak is een insulinoom, een tumor van de pancreas. Het gehalte zal in dat geval continu laag zijn, met kleine piekjes 4 uur na de maaltijden. De hond verkeerd in goede voedingstoestand omdat er teveel insuline is. Dit is een anabool hormoon waardoor de opbouw van de stoffen wel voldoende is goede voedingstoestand. Een behandeling kan alleen tijd rekken omdat een insulinoom een zere slechte prognose heeft. Diasoxide is een medicijn wat nog een beetje kan rekken, omdat het de insuline secretie remt. Hierdoor kan de hypoglycemie nog een beetje tegen gegaan. Verder is het verstandig om kleine maaltijden en koolhydraat arm te geven. Koolhydraat arm lijkt een paradox, maar je wilt de insuline afgifte zo min mogelijk induceren, dus niet te veel suikers geven. Thema 9; inleiding in de endocrinologie De hypothalamus is het gebied waar het neurale deel met het endocriene deel verbonden wordt, en speelt dus ook een belangrijke rol in de endocriene regulatie. De hypthalamus scheidt 7 hormonen uit die gezamenlijk de hypofysiotopines genoemd worden. Deze hormonen worden uitgescheden door neuronen en in het portale systeem richting de adenohypofyse getransporteerd. De hormonen omvatten: prolactine, GH, FSH/LH, TSH, ACTH, MSH. Twee andere hormonen, die niet onder de hypofysiotropines vallen, zijn oxytocine en ADH. De hormonen worden direct door neuronen uit de hypothalamus in de neurohypofyse afgegeven. De hypofyse bestaat dus ook uit de adenohypofyse (pars distalis, tuberalis, intermedia) en de neurohypofyse. Het portale systeem is de bloedverbinding tussen de hypothalamus en de adenohypofyse. De hormonen uit de hypothalamus stimuleren daar weer de synthese en secretie van hypofyse hormonen. Het voordeel hiervan is dat de hormonen uit de hypothalamus niet door de circulatie hoeven en daar verdund worden. De hormonen uit de hypofyse komen in de circulatie en stimuleren daar secundaire klieren om hormonen af te geven (zoals schildklier). Deze processen zijn uiteraard gereguleerd; 1. Bijnier loop: gericht op adaptaties tijdens stress op metabool en vasculair gebied, maar alleen de afgifte van cortisol uit de bijnier wordt vanuit de hypofyse gereguleerd. Hypothalamus corticotropine-releasing-hormoon CRH adenohypofyse ACTH cortisolreceptor op bijnier cortisol remming hypothalamus en hypofyse. 2. Schildklier loop: belangrijkste functie is de regulatie van metabolisme. De schildklier kan T3, T4 en calcitonine uitscheiden. Hypothalamus thyrotropine-releasing-hormoon (TRH) 61

62 hypofyse TSH schildklier T3,T4 secretie remming hypofyse en hypothalamus. De regulatie van calcitonine secretie hangt van bloed-glucose levels af en niet de hypofyse. 3. Overia loop: belangrijk om de ei ontwikkeling te doorlopen en de afgifte van hormonen door de eierstokken. Hypothalamus GnRH hypofyse FSH/LH follikelontwikkeling en oestrogeensecretie en ovulatie gele lichaam ontwikkeling progesteron productie remming van hypothalamus en hypofyse. 4. Testikel loop: hypothalamus GnRH hypofyse FSH/LH sperma formatie en testosteron secretie remming van hypofyse en hypothalamus. 5. Groeihormoon loop: hypothalamus groeihormoon-releasing-hormoon (GHRH) hypofyse GH lever IGF-1 productie remming op hypothalamus en hypofyse. 6. Prolactine (Pr): hypothalamus Pr-releasing hormoon (PRH) hypofyse Prolactine remming hypothalamus alléén bij excessieve waarden. Prolactine kan echter ook zonder de stimulatie van de hypothalamus worden afgegeven. 7. Melanocyt stimulerend hormoon (MSH): afzetting van pigment. MSH en ACTH hebben overlappende activiteiten en MSH wordt in de middenkwab ook gevormd uit ACTH. Daarom kunnen dieren met veel ACTH ook veel pigment hebben. 8. Oxytocine loop: melk ejectie door contractie en baarmoedercontracties tijdens de partus. Bij mannen mogelijk helpend bij de ejaculatie. Hypothalamus Oxytocine en ADH via neurocriene wijze neurohypofyse bloedstroom. Het is een open systeem en heeft geen feedback. De reactie houdt door metabolisme van oxytocine weer op. Het kan via een neuroendocriene reflex worden uitgescheden. 9. Anti-diuretisch hormoon (ADH): belangrijkste functie is het terug resorberen van water naar het lichaam uti de tubulus. Osmoreceptoren kunnen de secretie van ADH verhogen. Er is een feedback mechanisme van de osmotische waarde in het plasma en de afgifte van ADH. Hormoonreceptoren kunnen een aantal eigenschappen toebedeeld krijgen; 1. Zeer specifiek voor een ligand, hoewel binnen één familie enige overlap kan zijn. 2. Hoge affiniteit 3. Mogelijkheid tot verzadiging door een beperkt aantal bindingsplaatsen 4. De binding van een hormoon is niet-covalent en reversibel. 5. De activatie geeft een biologsiche respons afhankelijk van dosis en tijd relatie. De receptoren kunnen zowel intra-cellulair als op het plasmamembraan zitten. Steroïden hormonen en T3 en T4, kunnen de cel in. Receptoren op het plasma membraan zijn bijvoorbeeld insuline en adrenaline. De binding van een hormoon kan een allosterische reactie geven of bijvoorbeeld een fosforylatie. Receptoren zijn mobiel maar hebben een gelimiteerde levensduur. Sommige receptoren, zoals insuline, worden via endocytose na de binding in de cel opgenomen. Wanneer ze aan de lysosoom weten te ontsnappen zullen ze weer op de celmembraan komen, maar anders worden ze vernietigd. De halfwaardetijd van bijvoorbeeld insuline receptor ligt rond de 10 uur. De regulatie van het aantal aanwezige receptoren gaat via down-regulatie (verhoogde afbraak) en up-regulatie (verhoogde aanmaak) afhankelijk van de omstandigheden. Dit mechanisme kan ook bijdragen aan de desensitisatie wanneer een stof herhaaldelijk in hoge dosis wordt toegediend. De down-regulatie gaat dan aan het werk. Officieel is endocrinologie de leer van een klier die een stof afscheid dat effect heeft op een cel. Echter paracriene signalen zijn vergelijkbaar en worden dus ook vaak meegenomen. Endocriene stoornissen ontstaan door een tekort of een overmaat aan hormoon en kunnen effect hebben op één of meerdere orgaansystemen. Ook kan een stoornis het gevolg zijn van het niet reageren van de doelwitorganen op hormonale stimuli. We kunnen binnen de stoornis onderscheid maken tussen een aantal oorzaken: 62

63 Primair hypo-hyperfunctie: ontstaan door iets mis met de endocriene klier zelf. Hyper vaak door een neoplastische ontaarding, hypo vaak door gebrekkige aanleg of destructie (immuun). Secundaire hypo-hyperfunctie: oorzaak door iets anders, een verhoogde of juist verminderde stimulatie van secretie. Tertiair; bijvoorbeeld als het probleem in de hypothalamus zit hypofyse endocriene klier. Hormoon resistentie: verminderd vermogen om te reageren op een hormoon Dyshormogenese: verminderde synthese door een defect in het gen voor het hormoon of voor het enzym van de katalyse. Syndromen veroorzaakt door weefselhormonen: secretie door een hyperplasie of nieuwvorming die niet uitgaat van de oorspronkelijke klier. Iatrogene ziekten; ontstaan door overmatige toediening van hormonen of verwijdering van klieren. Hypofyse: Bestaat uit 3 onderdelen: de voorkwab, de middenkwab (samen adenohypofyse) en de achterkwab (neurohypofyse). De voorkwab wordt via de hypothalamus op hormonale wijze gereguleerd. De middenkwab wordt neuraal gereguleerd waarbij voornamelijk dopamine een grote rol speelt. De achterkwab is een voorbeeld van neurosecretie, waarbij de hormonen uit de hypothalamus in de neurohypofyse komen en daar in granula opgeslagen worden en na adequate prikkeling de circulatie in kunnen komen. De hormonen uit de neurohypofyse, oxytocine en vasopressine, hebben een werking op de gladde spiercellen en dus op de uteras, mammae, bloedvaten en niertubuli. De adenohormonen spelen een rol bij groei, voortplanting, metabolisme, productie van melk en stress. Een defect van de hypofyse kan dus ook leiden tot hyposecretie. Bij het rund zien we een aangeboren aplasie nog sporadisch, maar de meest voorkomende is de congenitale GH-deficiëntie bij de hond. Onder de hypersecretie kennen we een aantal aandoeningen. Een toegenomen secretie van porlactine tijdens de tweede helft van de luteale fase bij de teef kan tot schijnzwangerschap leiden. Dopamine agonisten helpen hier effectief bij de behandeling. Wanneer een endocrien orgaan wegvalt en dus geen negatieve feedback meer kan uiten leidt dit nog wel eens tot hypersecretie van het hypofyse hormoon wat dat endocriene orgaan stimuleert. Hypertrofie en hyperplasie is in de hypofyse ook mogelijk, na castratie bijvoorbeeld een hyperplasie van LH/FSH vormende cellen en tijdens dracht en lactatie een hypertrofie en hyperplasie van GH- en prolactine vormende cellen. Neoplasieën komen bij oudere dieren voor, metastaseren vrijwel nooit maar kunnen wel een verdrukking of door productie van het hormoon een destructie van de niet neplastische hypofysecellen geven met klinische verschijnselen. Het meest zien we neoplasieën bij honden, katten en paarden. Bij de hond voornamelijk in de voor en middenkwab voor GH en ACTH. Bij de kat zelden ACTH maar wel GH en bij het paard de middenkwab en dus ACTH. Bij landbouwhuisdieren is het uiterst zeldzaam. Diagnostiek van endocriene aandoeningen: Met uitzondering van de testikels en de bijschildklieren kunnen ze bij lichamelijk onderzoek niet onderzocht worden. Andere gevolgen kunnen natuurlijk soms wel achterhaald worden. Vaak berust de diagnostiek op het bepalen van de hormoonconcentraties in het bloed, maar een enkelvoudige bepaling kan een onvolledig beeld geven door: 1. Geen afgifte in de systemische circulatie 2. Pulsatiele afgifte 63

64 3. Eiwit binding aan het bloed wordt mee gemeten maar dat zegt niets over de vrije (actieve) fractie 4. De spreiding van de referentiewaarden is soms nogal groot. Wanneer het hormoon via de nieren wordt uitgescheden kan het ook in de urine bepaald worden, en dat geeft een mooie afspiegeling van de gemiddelde bloedconcentratie over een tijdsperiode. Functietesten geven echter vaak de meeste informatie over het endocriene systeem. We kunnen een onderscheid maken tussen stimulatietesten en suppressietesten, waarbij de eerste bij een hypo en de tweede bij een hyperfunctie het beste dient. Met een stimulatietest onderzoek je de mogelijkheid tot afgifte na stimulatie, bij een suppressietest of de negatieve feedbacksystemen nog intact zijn. Naast de functietest kan soms ook een hormonenpaar worden bepaald, en tot slot kan ook beeldvorming een idee geven over eventueel afwijkende endocriene klieren. Hoorcollege 12: inleiding in de endocrinologie. Bij kikkers speelt het schildklier hormoon een grote rol bij de metamorfose. Signalen kunnen door het lichaam doorgegeven op neurogene of endocriene wijze. Neurotransmitters kunnen echter ook op hun beurt weer hormoonafgifte stimuleren. Adrenaline is een voorbeeld van een stof die afgegeven worden op neurogene en endocriene wijze. Bovendien is het effect van adrenaline fysiek op de spieren (rillen) en endocrien voor bijvoorbeeld de stofwisseling. We noemen dit dan ook een neurohormoon. Feromonen zijn vluchtige stoffen, die een rol spelen in de communicatie tussen organismen, hormonen van cel tot cel binnen één organisme. De meeste hormonen worden in klieren gemaakt, maar er zijn ook individuele cellen die hormonen maken. De definitie van hormoon: stof die afgescheiden wordt door cellen, getransporteerd wordt door het bloed, het bindt op een receptor en bij lage concentraties al effect heeft. Het is een lange termijn regulator van lichaamsfuncties. Wanneer een cel geen receptor voor een hormoon heeft zal er uiteraard niets gebeuren. - Paracrien: effect op een cel die naburig van de cel die de stof gemaakt heeft ligt. Een belangrijk voorbeeld hiervan is histamine of cytokines. De signalen diffunderen naar het doel en gaan dus niet via het bloed. - Autocrien: een stof die effect heeft op de cel die de stof zelf gemaakt heeft. Algemeen is het reactiepatroon van een cel: signaal receptor intra-cellulair signaal doeleiwit respons eventueel een feedback respons om het signaal weer af te remmen. Bij hypofyse, schilklier en hypothalamus produceren hormonen die zelf het signaal weer via een negatieve feedback afremmen. Lipofiele (hydrofoob) hormonen kunnen makkelijk door de celmembraan komen en dus een intracellulair effect hebben door binding aan een receptor in de cel. Voorbeelden hiervan zijn steroïden. Bovendien zijn deze stoffen hydrofoob dus moeten aan eiwitten gebonden worden om door het bloed getransporteerd te worden. Lipofobe (hydrofiel) zijn wel makkelijk oplosbaar in het bloed maar kunnen niet door de celmembraan heen en binding dus op een receptor buiten de cel. Hypothalamus hypofyse endocriene klier hormoon feedback vanuit hormoon. Terugkoppeling is op de hypofyse of de hypothalamus. Het hormoon uit de hypofyse kan overigens ook al direct de hypothalamus remmen. (hypofyse is pituitary). De hormonen die naar een andere hormoonklier gaan noemen we ook wel trofe-hormonen. Tussen de voorkwab hypofyse en de hypothalamus zit een ader die elkaar direct met elkaar verbindt, hierdoor is de signaal overdracht zeer efficiënt. Nog efficiënter is de verbinding tussen de hypothalamus en de achterkwab van de hypofyse, welke met elkaar via een neuraal systeem verbonden zijn. De signalen uit de achterkwab 64

65 van de hypofyse (bijvoorbeeld toeschieten van melk) verlopen dan dus ook veel sneller. Vanuit de hypofyse gaan ze de grote circulatie in. Thyrotroof = schildklier Somatotroof = groeihormoon Soms wordt al tegelijk met de afgifte van een hormoon de remmer hiervan afgegeven. Dit is bijvoorbeeld het geval bij TSH en de afgifte van dopamine. Van de schildklier is de biologische actieve vorm T3. Echter hebben zowel T3 als T4 een remmend effect op de hypofyse. (jodium is nodig om het schilklierhormoon te maken). Een struma is een ernstig vergrote schildklier. Bij bloedonderzoek naar hormonen moet je een aantal zaken in acht nemen dat een hormoon als eigenschap kan hebben, hierdoor kan de meting beïnvloed worden: - Beperkt in de circulatie aanwezig - Binding aan transporteiwitten - Omzetting van hormonen in onwerkzame vormen - De hormonen kunnen de circulatie niet bereiken - De excretie is pulsatief en niet constant - De referentiewaarde tussen dieren verschillen heel erg Cortisol zorgt voor de beschikbaarheid van glucose. Bij paarden met Cushing disease is het cortisolniveau constant hoog, in plaats van alleen in de ochtend zoals normaal is. Het dag en nachtritme van het paard is dan ook flink verstoord. Toch is het meten van de plasma waarden om eerder genoemde reden niet heel waardevol. Lipofiele hormonen: - Transport eiwiteen - Lange halfwaarde tijd - Intra-cellulaire receptoren - Binding aan regio s van DNA transcriptie mrna. - Vaak cholesterol afgeleiden (steroïden) - Kan ook aan de buitenkant van de cel binding snellere signaal transductie. Schildklierhormoon zorgt voor een verhoogde stofwisseling, dus ook een verhoogde ventilatie, afname van spier en vetmassa door benodigde substraten, cardiac output gaat omhoog, meer warmteproductie, meer ureum, meer nier functie. Lipofobe hormonen (kleine eiwit hormonen): - Relatieve korte half waarde tijd - Geen transporteiwitten nodig - Binding aan plasmamembraan - Activatie 2nd messengers bijv. fosforylering eiwit respons - Vaak aminozuurafgeleiden zoals catecholamines, eiwitten en polypeptiden. Neurohormonen: - Belangrijk voorbeeld de catecholamines van de bijnier, en de hormonen van de hypothalamus naar de hypofyse voorkwab en de achterkwab van de hypofyse vanuit de hypothalamus. 65

66 Een cel krijgt signalen van verschillende hormonen tegelijk. De optelsom van deze signalen zorgt voor de uiteindelijke respons. Bij een pathologische afwijkingen en een signaal van bijvoorbeeld een te grote hoeveelheid, moet je goed bedenken dat de oorzaak hiervoor op verschillende niveaus van de signaaloverdracht en feedback kan zijn. Zo kan het probleem zijn in de hypothalamus, hypofyse (secundair probleem) of bijvoorbeeld de bijnier zelf. Dit kun je niet aan de hormoonwaarden van elkaar onderscheiden. Echter het hormoon wat voor de signaal overdracht tussen de hypofyse en de hypothalamus zorgt of voor de overdracht tussen bijnier en hypofyse zal dan wel een afwijkende waarde aannemen. Dit is niet als het probleem in de bijnier zelf zit. (dit voorbeeld voor cortisol). Thema 10: stoornissen in de GH-IGF-I-as Groeihormoon heeft invloed op een aantal belangrijke zaken zoals de glucose huishouding en de calciumhuishouding. Glucose: lage glucose concentratie worden door de hypothalamus geregistreerd en dat leidt tot de afgifte van groeihormoon-releasing-factor en natuurlijk dan GH door de hypofyse. Hetzelfde gebeurt bij een hoge aminozuurconcentratie in het bloed. In het vetweefsel wordt de lipolyse gestimuleerd door het groeihormoon en tegelijkertijd wordt dus ook de lipogenese geremd. Verder wordt ook de glucose opname geremd door het vetweefsel door dit weefsel in receptoren resistent te maken voor insuline. Ook in de spieren verminderd GH de gevoeligheid voor insuline. Het is dus eigenlijk anabool voor spieren, waarbij de degradatie wordt voorkomen en de opbouw gestimuleerd. Wanneer het dier in een NEB verkeerd is het effect van GH op de spieren echter niet aanwezig. Verder kan het GH de gluconeogenese stimuleren, de glycogeen opbouw en de opbouw van triglyceriden in de lever inhiberen. is zo genoemd omdat het effect heeft op de groeischijven: het stimuleert chondrocyten om te prolifereren. Verkeerde hoeveelheden hiervan kunnen dan ook resulteren in dwerggroei of acromegalie. Het effect op groei lijkt voort te komen via het effect van insulinelike-growth-factor (IGF), wat in reactie op GH in de lever wordt geproduceerd. GH wordt afgegeven door de hypofyse voorkwab. De regulatie van de pulsatiele afgifte gebeurt met name door de hypothalamus, via CHRH en somatostatine. De pulsen zijn dan voornamelijk aan CHRH toe te schrijven en de basale waarden aan somatostatine. De afgifte door de hypofyse wordt echter ook door andere hormonen bepaald, bijvoorbeeld uit het maag-darmkanaal. De effecten van GH zijn in 2 categorieën op te delen; 1. Snelle katabole effecten: het is het gevolg van een insuline antagonistische werking, met een verminderd glucose transport over celmembranen en een verhoogde lipolyse. 2. Langzame anabole effecten: deze komen vooral tot stand via insuline-achtige stoffen, IGF, welke door een negatieve feedback de afgifte van GH remmen. Er is bij melkkoeien veel onderzoek gedaan naar de effecten van GH, in NL is toediening wel verboden. Men gaat ervan uit dat het toedienen van GH leidt tot een andere distributie van energie over het lichaam, waarbij de uier meer glucose krijgt. Het leidt tot een groter signaal van de homeostase als er een tekort is waardoor de reservemobilisatie versterkt. Daarnaast blijkt de afname van kliercellen in de uier o.i.v. IGF minder groot. Bij dieren in een NEB vindt dit echter niet plaats, een toename van GH leidt in dat geval namelijk niet tot een toename van IGF s. Hypofysaire dwerggroei Dit wordt ook wel een congenitale groeihormoon deficiëntie genoemd en komt het meeste voor bij de Herdershond. Er is een mutatie van het gen dat een belangrijke rol speelt in de ontwikkeling van de hypofyse voorkwab. Er is dus ook een tekort aan andere hormonen, hoewel de secretie van ACTH wel normaal lijkt te verlopen. Het klinische beeld is naast de proportionele dwerggroei vaak ook 66

67 vachtproblemen (late verdwijning van de puppyvacht) en de romp kan goeddeels kaal zijn. Met een stimulatietest kan de plasma GH waarde bepaald worden en de diagnose gesteld. Wanneer de groeischijven nog niet gesloten zijn zou een (kostbare!) toediening van GH kunnen helpen. Voor de functie van de vacht en de nieren blijft dit ook na het sluiten van de groeischijven nuttig. Als alternatief kunnen de honden ook behandeld worden met progestagenen, wat bij de hond de afgifte van GH uit de melkklieren stimuleert. Wel kan dit leiden tot bijwerkingen zoals melkkliertumoren. Vanwege de secundaire hypothyreoïdie zullen de dieren bovendien behandeld moeten worden met schildklierhormoon. Verkregen hypofysaire hyposecretie kan het gevolg zijn van drukatrofie, destructie of een hypofysectomie. Een purulente hypofysitis kan bij runderen nog wel eens een oorzaak zijn na een sinusitis na hoornamputatie. Hormonale uitvalsverschijnselen worden dan echter niet waargenomen. Hypersecretie van GH (Acromegalie bij de hond en kat): Dit wordt gekenmerkt door vergroting van de ledenmaten (acra) ten gevolge van langdurige overproductie van groeihormoon. Bij honden zien we het vaker bij oudere teven. De pathogenese tussen de hond en de kat verschilt sterk. Kat: het berust op een GH-producerende neoplasie in de hypofyse. Het betreft vaak katten met diabetes en v vooral de stijgende insuline behoefte valt op. Dit is het gevolg van een insuline resistentie door GH-overmaat. Omvangstoenames van kop, poten en onderkaak kunnen aanwezig zijn, maar moeilijk waar te nemen. Hond: vaak veroorzaakt door endogeen progesteron in de luteale fase of exogeen progestative ten behoeve van oestruspreventie, en de melkklier is dus de productieplaats van de melkklier-geïnduceerde GH, wat in een aantal gevallen de circulatie kan bereiken. Bij de hond zijn de verschijnselen een inspiratoire stridor (door groei van weke delen), verminderd uithoudingsvermogen, PU/PD, overmatige huidplooivorming en op de langere termijn een toename van de buiomvang en uitgroei van de kaken. Door het uiteindelijk zwaarder worden van de ledematen en romp hebben de dieren een trage en stijve gang. Tijdens de luteale fase kennen we bij teven ook een soortgelijk ziektebeeld waarbij met name de PU/PD en hijgerig gedrag en de acromegalie minder op de voorgrond treedt. Na de luteale fase verdwijnt dit maar komt de volgende cyclus weer terug. Het gaat gepaard met een hyperglycemie en kan dus tot suikerziekte leiden (type III). Meestal kun je uit het lichamelijk onderzoek, de anamnese en licht laboratoriumonderzoek genoeg gegevens krijgen voor de diagnose. Voorbeeld van laboratoriumonderzoek is IGF en GH plasma concentratie, maar bij de hond is dit zelden nodig. Om een door GH geïnduceerde diabetes mellitus vast te stellen moet je tenminste de glucose waarden bepalen. Hond: de therapie is gericht op het opheffen van de invloed van progesteron, dus de eierstokken verwijderen. De weke delen herstellen binnen een paar weken en ook de eventuele diabetes kan weer verdwijnen. Echter de benige veranderingen blijven aanwezig. Kat: er is geen medicamenteuze behandeling maar een hypofysectomie is een goede uitkomst. Hiervoor moet wel de grootte en uitbreiding van de hypofysetumor eerst goed in beeld worden gebracht. Hoorcollege 13 Afwijkingen in de groei kunnen ontstaan door niet-endocriene oorzaken: 1) Malnutritie, malabsorptie, or maldigestie 2) Hartfalen 3) Leveraandoeningen 4) Nieraandoeningen 5) Skeletaandoeningen 6) Biologische variatie 7) onverwachtte paring met zeer kleine honden 67

68 Endocriene oorzaken komen ook voor: 1. Groei hormoon deficiëntie 2. Te weinig schildklier hormoon (hypothyroïdisme) 3. Diabetes mellitus 4. Hypercorticisme Bij duitse herders komt deze aandoening verreweg het meest erfelijk voor. Het is een enkelvoudige recessieve aandoening. Het groeihormoon wordt uiteraard ook gereguleerd. Het groei hormoon wordt pulsatief afgegeven, met als belangrijkste stimulator GHRH en als belangrijkste remmer somatostatine. Het groeihormoon heeft 2 effecten: 1. Directe remming van de afgifte van insuline: hierdoor neemt de glucose van de concentratie in het bloed toe en vindt afbraak van vetten plaats katabool effect. 2. Indirect effect op het groei bevorderende proces. In allerlei weefsels wordt IGF gemaakt met een lokaal effect en zorgen daar voor groei. IGF wordt echter met name in de lever gemaakt, waar het dient voor de gehele circulatie. Wanneer er veel IGF aanwezig is, dan wordt ook het groeihormoon via somatostatine geremd. De pulsatiele afgifte is van belang bij de diagnostiek. Meestal is de concentratie van GH namelijk laag, ook in gezonde honden. Wanneer je net op de piek zou meten, zou je denken dat de concentratie GH weer te hoog is. Er zijn functietesten nodig om iets te zeggen over de waarden van GH. Bij de diagnostiek kijken we naar de volgende zaken: - Uiterlijke kenmerken Geproportioneerde dwerggroei (de hond is in verhouding), wel grote oren Retentie van puppyvacht en niet vervangen door primaire dekharen en plaatselijke alopecia. - Plasma IGF-I concentratie en verhoogde plasma creatinine concentratie. De nierfunctie is slecht ontwikkeld nierfalen verhoogde creatinine niveaus. - GHRH stimulatie test: dit hormoon zorgt in het lichaam zelf ook voor stimulatie. Het hormoon wordt ingespoten en door het nemen van een monster kun je kijken of er sprake is van een stijging. Bij dwerggroei is er geen stijging te zien van het groeihormoon. - CT/MRI van de hypofyse 68

69 Behandeling: De prognose zonder behandeling is beroerd. Dit komt door een progressief verlies van hypofyse functie, de cysten in de hypofysen nemen steeds in omvang toe. Het nierfalen is bovendien ook progressief. Je zou groeihormoon bij wijze van behandeling kunnen toedienen (humaan en runder), maar zijn bij de hond niet succesvol. Er is sprake van antilichaam-formatie tegen deze stoffen en bovendien is de behandeling ontzettend duur. Er is dus onderzoek gedaan om tot nieuwe behandelmethoden te ontwikkelen, aan de hand van een andere stoornis: acromegalie. Acromegalie: hierbij is er sprake van een groeihormoon overmaat. Dit is een stoornis waarbij de buikomvang toe neemt. Er is sprake van vaginale uitvloeiing, een hees stemgeluid. In de bek kun je zien dat de tong veel te groot is, de kaak uit elkaar komt te staan, hyperplasie van tandvlees. Acromegalie kan ontstaan door een tumor van de hypofyse (adenohypofyse) op jonge leeftijd als de groeischijven nog niet gesloten zijn. We zien dan een totale reuzegroei = gigantisme. Het kan echter ook (en vaker) ontstaan als de groeischijven al wel dicht zijn en dan zien we uitgroei van lichaamsuiteinden (mogelijk ook door een tumor van adenohypofyse) = acromegalie. Een tumor van de adenohypofyse heeft een slechte prognose en is algemeen de oorzaak van acromegalie. De hond in het hoorcollege had echter vaginale uitvloeiing wat duidt op een ander probleem, mycometra. De hond werd behandeld met progestagenen om loopsheid te voorkomen, wat tot deze problemen kan leiden. De baarmoeder en de eierstokken werden verwijderd, de loopsheid werd hierdoor automatisch uitgesteld en de behandeling met progestagenen was niet meer nodig. De hond herstelde spontaan na 3 jaar, ondanks de verwachting dat er nog steeds een onderliggende tumor van de hypofyse zou zijn. Dit was niet het geval, en de oorzaak kon gezocht worden in de toediening van progestagenen productie van GH. Dit gebeurt met een bepaalde aantal kenmerken: - Geen pulsatiele afgifte - Niet gevoelig voor stimulatie met GHRH of clonidine - Niet geïnhibeerd door somatostatine. - Verdwijnt niet na het verwijderen van de hypofyse en is dus niet afkomstig uit de hypofyse. De productie van groeihormoon bleek plaats te vinden in de melkklier (foci van hyperplastisch van ductulair epitheel). Er wordt dus lokaal heel veel groeihormoon geproduceerd wat mogelijk een grote rol speelt bij het ontstaan van tumoren in het melkklierweefsel (borstkanker). Bij de hond (anders dan de kat en mens) kan het echter ook naar andere weefsels lekken, waardoor er acromegalie kan ontstaan. Na het verwijderen van de melkklier is het GH niveau weer tot normaal gedaald. Bij honden is deze oorzaak aan acromegalie tegenwoordig het meest voorkomend, in tegenstelling tot de eerdere gedachte van een adenohypofyse tumor. De kennis omtrent dit meganisme van acromegalie kan gebruikt worden voor de behandeling van dwerggroei. Het toedienen van progestagenen zou bijvoorbeeld een goede uitkomst bieden. Dit is dan ook getest, en het GF bleek te normaliseren. Ook de IGF waarden kwamen weer tot wat je normaal zou verwachten. Hierbij moet je natuurlijk wel goed op de dosis letten, anders kan er zelfs sprake zijn van acromegale dwerggroei. Onderhand weten we dat varkensgroeihormoon exact gelijk is aan die van de hond, er worden dus geen antilichamen tegen geproduceerd. Het probleem is echter dat GH niet in Europa geïmporteerd mag worden (omdat het in de vleesindustrie misbruikt kan worden), alleen voor wetenschappelijke doeleinden mag het wel geïmporteerd. 69

70 Werkcollege 11: stoornissen in de GH-IGF-I as Zie schema op p. 55 werkcollege. De belangrijkste functies van groeihormoon zijn: Metabool o Lipolyse o Hyperglycemie o Eiwit synthese Niet-metabool o Stimulatie van de groei van kraakbeen (chondrogenese) o Groei Een veulen van 1,5 maand staat wat raar op de benen en blijft achter in de groei. Hierbij is de haargroei achtergebleven (zie foto WC). De positie van de benen is wat vreemd, en op de kogels lijkt hij wat doorgezakt te zijn. Het veulentje is niet in proportie te klein, de benen zijn relatief te kort en het hoofd is wat te groot. De redenen die aan dit beeld ten grondslag kunnen liggen (achterblijven in de groei): 1. Tekort aan groeihormoon / IGF-1 productie (minder vaak) 2. Digestiestoornissen van het veulen (bacteriële darmontsteking) 3. Pallato schizis wat de voedselopname beperkt (melk loopt via de neus terug) 4. Enzymdeficiëntie (lactasedeficiëntie) 5. Hypothyreoïdie 6. Leverproblemen 7. Hartfalen door congenitale afwijkingen 8. Parasieten (strongyloïdes westerii, spoelwormen) Wanneer je toch vermoed dat GH het probleem is, zou je de GH-as kunnen testen. Ook dit kun je op een aantal manieren doen. Bijvoorbeeld met een GHRH stimulatie test, of door een meting van plasma IGF-1. GH kun je in het plasma niet bepalen omdat het pulsatiel wordt afgegeven. Alleen bij echt hoge waarden zul je geen deficiëntie verwachten, maar lage waarden zeggen niets. Wanneer je bloed hebt afgenomen is dus alleen de IGF-1 bepaling zinvol. Een andere methode is het toedienen van GH, maar dat is niet meer verkrijgbaar wegens weinig effecten bij het Friese paard met disproportionele dwerggroei. Bij andere dieren eventueel wel. Progestagenen werken alleen bij de hond, omdat dat de enige diersoort is die het in de circulatie brengt vanuit het melkklierweefsel. Dus disproportionele dwerggroei kun je bij het Friese paard niet behandelen. Bij een proportionele dwerggroei (dus wel als gevolg van GH) help het wel, waarbij je het parentaal moet toedienen en via het voer niet mogelijk is en dat het diersoortspecifieke eiwitten zijn, dus hier op letten. (GH is een stress hormoon, dus heeft een anabool en katabool effect koolhydraatsparend) Wanneer er sprake is van een GH-stoornis worden ze proportioneel kleiner en dat is bij dit paard niet het geval. Dus waarschijnlijk geen probleem met GH. Een kat heeft een breed hoofd, drinkt en plast de laatste tijd erg veel en is 12 jaar oud. Deze kat heeft acromegalie omdat de groeischijven al gesloten zijn. Het hele dier wordt niet groter maar de lichaamsuiteinden zullen buiten proportie geraken. Bij gigantisme is er nog geen sprake van de sluiting van groeischijven en is het hele dier vergroot maar wel in proportie. De glucoseconcentratie van bloed en urine zal toenemen door een overmatige productie van groeihormoon. Dit kan een insuline resistentie veroorzaken en dus diabetes mellitus type 3 geven. De insuline en de glucosegehaltes zullen bij een plasma meting dus beiden hoog zijn. 70

71 De klinische diagnose van acromegalie kun je bevestigen door meermalen een GH-bepaling van het plasma, door de pulsatiele afgifte, te doen welke dan extra hoog zal uitvallen. Voor een IGF-bepaling, die ook hoog zal zijn, is meestal één meting voldoende, dit wordt niet pulsatiel afgegeven. Bij de kat zien we voornamelijk een neoplasie van de hypofyse (hypofyse adenoom, goedaardig) als oorzaak van overmatige GH-productie. Bij de hond is het meestal het gevolg van progestaron/progestagenen in het melkklierweefsel. Voor de kat zul je dus de hypofyse het meest waarschijnlijk moeten verwijderen in combinatie met suppletie van bepaalde hormonen. Bij de kat kun je ook somatostatine toedienen om de boel enkel te remmen. Bij paarden zou je een dopamineachtige stof kunnen geven wat de hypofyse remt, wat ACTH en groeihormoon afremt. Bij een hond met acromegalie zou je bij voorkeur de eierstokken weg halen (ovariohysterectomie/ovariectomie) of progestaron antagonisten geven. Thema 11: biosynthese van melk De melkklier is een secundair geslachtsorgaan van epitheliale oorsprong. Vanuit evolutionair perspectief is het een gemodificeerde zweetklier. Bij een embryo ontwikkelen de melkklieren zich uit een verdikking van het ectoderm, de melklijst. Bij de geboorte is het dan zowel bij mannen als bij vrouwen rudimentair ontwikkeld. Tijdens en na de puberteit vind pas de verdere ontwikkeling plaats, beperkt tot de klierbuizen en het stroma (vascularisatie). De lokatie van de melkklieren verschillen van pectoraal (borst), abdominaal (buik) en inguinaal (onderbuik/liezen). Sommige dieren hebben ze alle drie (zoals de hond, kat, varken en knaagdieren) en deze dieren zogen in de regel liggend. De vorming van melk wordt hormonaal gereguleerd en is een echte kliersecretie. Aanvoer van stoffen uit het bloed is nodig en energie omdat er arbeid wordt verricht, de doorbloeding moet dus heel goed zijn. De mammogenese is de ontwikkeling en de differentiatie van de melkklier, die post-puberaal en in het bijzonder tijdens de dracht wordt voltooid. De melkproductie noemen we lactogenese en begint al peri-nataal. De galactopoiese onderhoudt vervolgens deze productie tijdens de zoogperiode. Melkgift en afname kan zowel actief als passief plaatsvinden. Actief, wanneer het gaat om de reflectoire reactie van de myoepitheelcellen rondom de alveolen en melkgangen. Passief als het gaat om de processen van melken en zuigen. Toch zijn deze twee onderdelen niet te scheiden, omdat ze met een reflexboog zijn verbonden. Onder de directie van de hypothalamus worden een aantal endocriene hormonen afgescheden die alle processen van mammogenese, lactogenese en galactopoiese reguleren. Endocriene regulering Bij de meeste dieren vindt rond de bronstperiode verdere ontwikkeling van de melkgangen plaats. Dit is onder invloed van oestrogenen uit het ovarium, prolactine en somatotropine (= GH) uit de adenohypofyse. Bij een langdurige cyclus met een effectief corpus luteum (gele lichaam) stimuleert ook progesteron de uitbouw. Een regressie volgt wanneer geen bevruchting optreedt. Pas wanneer een dier drachtig is groeit het daadwerkelijk uit tot het functionele melkklierweefsel en dit is na de 1 e helft van de dracht voltooid. Lactatie treedt pas op aan het einde van de dracht, maar door de melkvorming neemt het weefsel al eerder in omvang toe. Prolactine wordt in de hypofyse voorkwab gemaakt en net als de andere hypofyse homronen pulsatiel afgegeven gereguleerd door de hypothalamus. Er is uiteraard een balans tussen stimulatie, seretonine, en remming, dopamine. Prolactine speelt een belangrijke rol bij de voortplanting, bijvoorbeeld voor het instand houden van de corpus lutea en dus het instandhouden van de progesteron productie in de ovaria. Ook bij de ontwikkeling van melkklierweefsel speelt prolactine een belangrijke rol, zowel de ontwikkeling, als het op gang komen als het onderhoud. 71

72 In het drachtige dier functioneert de placenta ook als endocrien orgaan en kunnen zo de ontwikkeling van melkklierweefsel beïnvloeden. Bijvoorbeeld het hormoon chorionic mammatrofine lijkt op prolactine. Tijdens de lactatie is de functie van progesteron en oestrogenen met name de sensibilisatie door inductie van receptoren van de melkklier voor de hormonen uit de adenohypofyse (GH, IGF, PL, cortisol en insuline). Progesteron heeft echter een blokkerende werking voor prolactine, zolang er progesteron is, zal de receptor van de melkklier voor prolactine geblokkeerd zijn. De overgang naar de werkelijk melkproducerende (lactogene) fase aan het einde van de dracht wordt dus ook deels veroorzaakt door het wegvallen van de blokkade van progesteron. Melken voorafgaand aan de partus levert in het algemeen lactatie op. De mechanische stimulatie op de tepels, gaat via neurale wegen naar de hypothalamus waardoor prolactine en ACTH worden afgegeven. Om de melkgift de gehele lactatie periode vol te houden, moeten het aantal alveolaire cellen en de synthese-activiteit constant zijn.hiervoor is een mix van anabole hormonen nodig. Oxytocine stimuleert specifiek het schieten van melk. Door een neuro-endocriene reflex zorgt het voor contractie van de myoepitheelcellen en dus de uitdrijving van melk naar de uier-cysterne. Deze reflex kan echter ook visueel (zien van de boer) of auditief (huilen van baby) worden. Andere prikkels kunnen de reactie ook blokkeren, zoals pijn of geluid en het dier trekt dan de melk op. Naast oxytocine speelt ook adrenaline in dit laatste een rol, door middel van vasoconstrictie van melkgangen en bloedvaten. Oxytocine kan hierdoor de epitheelcellen überhaupt niet bereiken. Groeihormoon: heeft een dosis afhankelijk effect op de melkproductie. Het stimuleert de groei van het melkklierweefsel, waardoor verhoudingsgewijs meer energie uit het lichaam naar de melksynthese kan gaan. Paraathormoon; dit komt uit de bijschilkliertjes en stimuleert de calciumopname door de melkklier. Tetanie kan optreden door een tekort aan calcium bij de mens, rund, hond en varken. De melkgift van een koe is afhankelijk van meerdere factoren, maar als de koe niet meer gemolken wordt zal de melkgift vanzelf stagneren. Vermoedelijk is dit een autocrien effect van prostaglandines die in de MKC worden aangemaakt. Daar tegenover staat dat onbeperkt melken de melkgift ook niet oneindig gaande kan houden. De extra melk die je zult verkrijgen bij extra melken, wordt met elke melkbeurt minder. De lactatie duurt ongeveer 300 dagen. Wanneer de koe niet drachtig wordt duurt deze periode langer. Biosynthese van melk: In de melkklier vindt synthese plaats van verschillende producten. De grondstoffen hiervoor komen uit het bloed. Sommige onderdelen van melk komen rechtstreeks uit het bloed, en dan dient de MKC als doorgeefluik. Glucose wordt lactose, vetzuren wordt TAG, aminozuren voor melkeiwitten zoals caseïnes, en zijn voorbeelden van gesynthetiseerde stoffen. Serumalbumine, globulines, calcium, fosfaat, andere zouten en mineralen, sporenelementen, vitamines en water komen direct uit het bloed. De biosynthese capaciteit is ongeëvenaard. Er is geen andere cel die zo snel, zo n grote hoeveelheid vet, koolhydraat en eiwit in elkaar kan flansen. De enzymen hiervoor nodig worden in het begin van de lactatie periode geïnduceerd, voornamelijk o.i.v. peptidehormoon PL. (is dit prolactine?) Vet: melk is eigenlijk vet is een iso-molaire zoutoplossing en omdat de vetdruppeltjes het licht verstrooien is melk ondoorzichtig en wit. De vetbolletjes hebben een TAG-kern, met daaromheen een membraan, met een dubbele laag (dus anders dan bijv. VLDL). Het lipidenbolletje is ook rijk aan vetoplosbare vitamines. De vetzuren van de TAG is afkomstig uit het bloed of door de MKC gemaakt door lipogenese. De vetsamenstelling verschilt tussen 72

73 dieren afhankelijk van de groeisnelheid (snel = meer vet) en het dieet van de moeder. De lipogenese in de MKC wijkt af van normale lipogene cellen. Er kunnen namelijk naast lange keten ook korte keten vetzuren gemaakt. Dit komt omdat in de MKC ook de omgekeerde bèta-oxidatie kan plaatsvinden, waardoor uit acteyl-scoa ook korte keten vetzuren (butyraat, hexanoaat, octanoaat) kan worden gemaakt. Het enzym wat de laatste stap in de TAG synthese katalyseert accepteert bovendien ook de gevormde korte keten vetzuren, anders dus dan in de normale cel. Eiwitten: de eiwitten in het melk zijn deels afkomstig uit het bloed, maar het grootste deel wordt in de MKC geproduceerd. 80% van het eiwit is caseïnes, en verder vinden we nog albumines, globulines en penton. De scheiding tussen caseïnes en de rest kan door aanzuren (ph < 4,6) waardoor de caseïnes schiften en de rest in serum blijft. Caseïne is ook met rennine te stremmen. Bij het verhitten zullen daarentegen de globulines en albumines opkoken, terwijl de caseïnes hitte stabiel zijn. De caseïnes kunnen in alpha, bèta en k-caseïne gedeeld worden. alpha/beta: deze hebben een hydrofobe staart en de andere zijde is door een fosfaat groep opgerold. k-caseïne: hebben ook een hydrofobe staart maar de andere kant is hydrofiel, zonder fosfaatgroep en dus geen negatieve lading. Deze vorming tussen de clusters bruggetjes: sub-micellen. Tussen deze sub-micellen worden calciumbruggen gevormd (calcium-fosfaat bruggen) wat we dan de caseïne clusters noemen. Door het afknippen van de hydrofiele staarten van k-caseïne kan rennine de clusters opheffen en zo de melk stremmen. Melksuiker: melk bevat een specifieke koolhydraat component: disaccharide lactose, met daarin galactose en glucose door een 1,4 verbinding. De binding hiervan vindt plaats in het Golgi-lumen en wordt gekatalyseerd door twee enzymen: N-ALS en alpha-lactalbumine welke samen een lactose-synthase complex kunnen vormen. De twee enzymen samen zorgen voor de reactie tot lactose. - N-AlS: UDP-galactose + N-acetylglucosamine N-acetyllactosamine + UDP - Complex: UDP-galactose + glucose lactose + UDP Door de complexvorming wordt de Km van N-ALS heel erg verlaagd voor glucose. Het Golgimembraan is impermeabel voor lactose. Colostrum: dit wordt afgescheden voorafgaand aan de melksecretie, van kort voor tot kort na de partus. Het droge stofgehalte van colostrum is 2x zo hoog door de grote hoeveelheid globulines en in mindere mate albumines. Er zitten verder veel vitamines in, weinig lactose. De mogelijkheid tot opname van globulines duren ongeveer 1-2 dagen. Melk bevat in principe alle voedingsstoffen die de neonaat nodig heeft, maar het gehalte aan vitamine D, ijzer en koper is relatief laag. Tussen diersoorten zijn er echter grote verschillen, maar over het algemeen zit er veel vet in de melk. Naar mate de groeisnelheid toeneemt neemt ook de hoeveelheid vet en eiwit toe, en bij dieren die in groeisnelheid vergelijkbaar zijn, kunnen ze ook melk van de andere diersoort drinken. Door het moederdier anders te voeren kan de melksamenstelling ook enigszins aangepast worden. Bijvoorbeeld krachtvoer bij het rund minder acetaat dan propionaat en minder vet in de melk. Wanneer de hoeveelheid aan het einde van de lactatieperiode afneemt, neemt ook de samenstelling af, de melk wordt meer alkalisch en wrang van smaak en het hypertrofe klierweefsel komt tot rust Involutie van de melkklier. Hoorcollege 14: biosynthese van melk 73

74 Omdat de microflora in het digestiestelsel van de koe alle nuttige stoffen opgebruiken is de koe heel erg afhankelijk van de gluconeogenese. Melk bevat koolhydraat, eiwit, vet en mineralen. Melkbelangen De functie voor het jonge zoogdier is: Garantie voor instant voedsel (optimale samenstelling, temperatuur, steriel) Aangepast aan de digestie van de zuigeling (caseïne als eiwitbron, stremmen) Bescherming tegen infecties (gamma-globuline in de biest tijdens de eerste 1-2 dagen). De functie voor de moeder: Melkgift belemmert het opnieuw drachtig worden geboorteregeling Voor beiden: Symbiose tussen moeder en jong Is door de evolutie ingebouwd Essentieel voor de postnatale ontwikkeling Hormonaal en biochemisch gereguleerd Voor de mens Intensieve melkveehouderij (hoogwaardige voedselbron) Zuivelindustrie (boter, kaas) Biotechnologie (stier Herman, iets nuttig maken in de melk, bijv. Lactoferrine) Melksamenstelling: Melk van zoogdieren is kwalitatief overeenkomstig (TAG, caseïne, lactose). Melk is wit doordat het vet in de melk niet oplosbaar is. Het is dus een suspensie van vetboletjes in een waterige oplossing. Hierdoor worden de vetten in VLDL s getransporteerd, en dit heeft een witte kleur. Je kunt niet door de melk heen kijken omdat het dus stampvol zit met bolletjes met een dubbele membraan, fosfolipide bilaag VLDL (normale VLDL heeft een enkele membraan, monolaag). Verder is melk isomolair met bloed, hierdoor wordt het ontzettend goed en snel opgenomen. Melk is osmotisch actief door de aanwezigheid van lactose, kationen, anionen. Osmotisch inactief zijn vet, eiwitten, viatmines en sporenelementen. Kwantitatief zijn er echter grote verschillen tussen dieren. Het vetgehalte in de melk kan ontzettend tussen dieren verschillen. Dit heeft ook invloed op de groei van dieren. Melkvorming De melk wordt in de melkblaasjes gevormd en in het lumen uitgescheden. In het blaasje vinden we alveolaire melkkliercellen (AMKC). Doordat de vetbol de cel uit gaat middels exocytose en hierdoor door de lipide bilaag heen gaat heeft ook de vetbol een lipide bilaag om zich heen. Alle stoffen die in de melk moeten komen, komen via het bloed aangevoerd naar de cel toe. Runderen krijgen alleen maar volledig verzadigde vetzuren binnen, door de microflora in de pens, en hoe verzadigder hoe minder vloeibaar. Om deze reden doen koeien in de melk dan ook korte-keten vetzuren in de melk, en dit maakt de melk weer beter vloeibaar. Naast de verzadigde vetzuren komen ook actetaat, butyraat en proprionaat. Van de acetaat en butyraat kunnen korte-ketenvetzuren gemaakt (tot C8 ongeveer). Meestal doet het rund op de eerste twee plekken van TAG lange keten vetzuren, maar omdat het enzym gebruikt voor de laatste stap van de TAG synthese ook affiniteit heeft voor korte keten vetzuren. Dit enzym is niet bij andere diersoorten te vinden zoals de mens. Dit proces vindt niet plaats in de lever maar in het vetweefsel of in de melkklieren. De melkkliercel is dus niet simpelweg een doorgeefluik maar kan ook deelnemen in processen zoals lipogenese. [kijk in syllabus voor schema!] Lactosamine wordt gebruikt voor de acetylering van andere eiwitten. 74

75 UDP-lactose is net zoals bij glucose de actieve vorm van lactose. Overzicht van melkeiwitten Koemelk is te stremmen (met bijvoorbeeld rennine) of te schiften (door ph). Melk bestaat nameluijk uit een serum (albumines, globulines en pepton) voor 20% en tot een aggregaat voor 80% met caseïne (alpha, beta, kappa). Dit laatste speelt een essentiële rol omdat dit alleen door de alveolaire melkkliercel gemaakt wordt. Caseïne heeft een polair en apolair gedeelte voor de aplha en beta variant en vormt in oplossing als vanzelf micellen. De buitenkant is negatief geladen en kan aan de buitenkant calcium binden. De k- Caseïne staarten zijn niet hydrofoob en vormen een staartje aan het einde van de micellen. De staartjes kunnen binden met een andere micel via de calcium ionen aan de buitenkant. Hierdoor worden er clusters van micellen gevormd. Omdat de staartjes aan de buitenkant van zo n cluster voorkomen dat alle clusters samenvallen, en de stof blijft oplosbaar. Rennine knipt de staartjes van de clusters af alle clusters kunnen samen plakken melk is gestremd. [zie plaatje van college]. Het gevolg hiervan is dat de melk langer in de maag blijft zitten betere vertering en betere passage. Werkcollege 12: biosynthese van melk. De melkklier is anders dan andere lipogene cellen ook gespecialiseerd in het maken van korte keten vetzuren. De reden dat een rund veel minder onverzadigde vetzuren zal uitscheiden in de melk, is omdat de microflora van onverzadigde vetten een verzadigd vet zal maken. Om deze reden ook hebben mensen dus veel meer onverzadigde vetten in de melk, dan runderen of andere herkauwers. Zeehonden hebben zelfs heel veel poly-onverzadigde vetten omdat ze veel vis eten. In vis zitten veel poly-onverzadigde vetten en dat is terug te vinden in de melk. Colostrum en gewone melk verschilt in samenstelling, in het begin is het eiwitgehalte en vitamine-a gehalte veel hoger, dus in de biest. In de biest vinden we qua eiwitten veel gamma-glubulines bijvoorbeeld. Belangrijk bij het rund omdat deze dit niet via de placenta op kunnen nemen. Ook het vitamine A is verhoogd, omdat het dier nog geen reserve heeft kunnen opbouwen, is het van belang dit in het begin extra toe te dienen. Vitamine A is belangrijk bij huid-, retinaontwikkeling etc. Na enkele dagen gaat het colostrum over in gewone melk en blijft vanaf dan in samenstelling gelijk. Wel is er een groot verschil tussen diersoorten, dit komt door de relatieve groeisnelheid. Om snel te groeien is een opbouw van eiwit nodig, dus er zal veel eiwitten in zitten. Voor de energie nodig voor dit anabool proces zal er ook wel wat meer vet in zitten, maar dit is niet consequent. Nestblijvers zullen veel sneller groeien dan de nestverliezers. Lactose is een koppeling van galactose en glucose. Deze koppeling wordt door 2 moleculen gekatalyseerd: N-ALS en alpha-lactalbumine. Wanneer N-ALS alleen aanwezig is, is de Km voor glucose hoog, dus de affiniteit laag (5mM). Door binding aan alpha-lactalbumin neemt de Km (0,1mM) met een factor 50x af en de affiniteit neemt dus met 50x toe. De affiniteit heeft uiteraard invloed op de snelheid van de synthese van lactose. Met een michaelis-menten grafiek kun je dit aflezen. 75

76 Dit zal nagenoeg 100% bij de complexvorming en een standaard omgevingsconcentratie van 1mM in het Golgisysteem. Bij geen complexvorming, alléén N-ALS zal dit slechts 10%. De complexvorming laat de snelheid dus met een factor 10 toenemen. Wanneer er meer glucose wordt gevormd zorgt dit ook voor een volume glucose toename in het Golgi systeem. Omdat niet alles er uit kan en osmotisch actief is, krijgt het Golgi-systeem meer water binnen, het volume zal dus toenemen. In die zin, is dus ook glucose een belangrijke factor bij het bepalen van het volume van melk. Bovendien kan je door deze volumetoename meer vetten uitscheiden (er is immers dan ook meer membraan). met dubbele membraan. Bij I = eiwitten ; bij II is melkvet druppel Bij de afscheiding van vetten krijgen deze een dubbele membraan. De celmembraan wordt echter niet kleiner, omdat het Golgi dit aanvult tijdens de uitscheiding van de eiwitten. Het Golgisysteem moet dus de fosfolipiden weer toevoegen. Uiteindelijk wordt een heel membraan vervangen door Golgimembraan, dit gebeurt een keer in de 3-4 minuten, dus dat is enorm veel! In melkserum vinden we ook aplha-lactalbumine. Deze heb je echter in het Golgi nodig om de lactose snel te kunnen vormen. Het is dus eigenlijk niet handig om dit naar buiten te doen en in het melk te stoppen. Gelukkig worden ze door de cel zelf opnieuw aangemaakt. Het signaal hiervoor is hormonaal, door prolactine. Runderen met een hoge melkproductie hebben een hoge stofwisseling. Koeien worden om deze reden 2 maanden droog gezet. Dit is nodig om het uierweefsel te laten herstellen van de hoge melkgift. Gedurende de lactatie vindt een verlaging in lichaamsgewicht plaats. Dit komt door de NEB 76

77 die ontstaat door de enorme productie, de vraag naar energie is enorm verhoogd en de koe en de voorraden houden dit niet meer bij. GH zorgt voor een proliferatie van melkklierweefsel (lijkt op prolactine) dus dit toedienen leidt tot een nog verhoogde vraag naar energie wegens anabole processen. Geen goed plan dus, maar in NL mag het wegens de uitscheiding via de melk sowieso niet. Naast een daling in lichaamsgewicht zien we ook een daling in calcium-plasmaconcentratie. Omdat calcium normaal een heel constante waarde in het bloed heeft gaat er hier iets mis. De aanvulling kan plaats vinden uit voer en uit botten. Het probleem hier is dat de botstofwisseling bij oudere koeien langzamer gaat, dus er kan minder Ca2+ uit de botten vrij gemaakt worden, dus een plasma tekort (er gaat veel naar de melk). Het hormoon wat hiervoor kan compenseren is paraathormoon (PTH), dat de calciumopname uit het voer en botten reguleert. Als het calciumniveau hoog wordt dan gaat ook het paraathormoon omhoog. Om deze reden kun je ook niet goed een extra calciumopbouw doen tijdens de droogstand. Het PTH zou hier direct voor compenseren. Een directe daling van calcium in het bloed noemen we melkziekte spierzwakte, tetanie. Het verschil van deze aandoening met slepende melkziekte is dat de laatste wordt veroorzaakt door een NEB en treedt ongeveer na 6 weken op. Melkziekte heeft met calcium te maken en treedt direct aan het begin van de lactatie op. Voor de regulering van de lactatie speelt naast prolactine ook oxytocine een belangrijke rol. Deze hormonen verschillen op een aantal gebieden van elkaar. Endocriene bron: o Oxytocine: neurohypofyse o Prolactine: adenohypofyse Stimulatie afgifte: o Oxytocine: stimulatie door de tepelreflex, overdracht door een neuraal signaal o Prolactine: hormonale stimulatie, o.a. seretonine is hier belangrijk voor. Effecten op de lactatie: o Oxytocine: melk laten schieten en zorgt tijdens de partus voor de contractie van de baarmoeder (weeën). o Prolactine: melkproductie en secretie uit de MKC. Tijdens de dracht zorgt het voor de melkklier ontwikkeling. Structuur: o Oxytocine: heeft een zeer snelle werking en is daarom ook heel klein. Slechts 9 aminozuren, kan dus makkelijk door het bloed, makkelijk gesyntetiseerd en makkelijk afgegeven. o Prolactine: heeft een langzamere werking dus een grotere structuur, 198 aminozuren. Dit is nog steeds klein, maar een stuk groter dan oxytocine. Onafhankelijk of honden en wolven drachtig zijn blijft het gele lichaam 2 maanden in stand. Hierdoor krijg je een melkklier synthese en melkproductie, de honden krijgen een nestdrang en van andere honden kunnen ze zelfs pups zogen. Dit is functioneel van belang in een groep wilde wolven, omdat ook andere teven in de roedel de pups kunnen zogen. Ook de gedragsverandering is nuttig, omdat dit voor minder agressiviteit zorgt bij de andere dieren. Meestal krijgt alleen het alpha-vrouwtje puppies, maar de andere wolven zullen deze niet doden. Voor de huishond is dit gedrag niet altijd gewenst. Sterilisatie is een optie, maar ook hormonen kunnen toegediend worden. Dopamine remt de prolactine, dus dopamine agonisten zouden kunnen helpen. Voor de neonaat is de koe-kalf binding van groot belang om voeding binnen te krijgen. Hier is uiteraard ook een systeem voor, het zogen heeft kennelijk een effect op de binding, zowel voor het kalf als voor de koe. Zodra het kalf drinkt komt er via de tepelreflex oxytocine vrij. Dit heeft naast het 77

78 melk schieten ook het effect dat het de aanmaak van endorfines stimuleert blij gevoel. Doordat het kalf blijft drinken krijgt deze caseïne binnen en worden in de circulatie van het kalf omgezet in stoffen die aan opiaatreceptoren receptoren binden (morfinen) blij gevoel. Thema 12: stoornissen in de bijnierschorsfuncties De functie van bijnieren zijn gerelateerd aan de bescherming van het lichaam tijdens stress door middel van cardiovaculaire en metabole adaptaties. De bijnier scheidt cortisol (glucocorticoïd), aldosteron (mineralocorticoïd) en een kleine hoeveelheid sekse steroïden vanuit de schors en een catecholamines vanuit het merg. Van al deze hormonen is alleen cortisol afhankelijk van de regulering van ACTH uit de hypofyse en scheidt zonder ACTH dus ook alle hormonen uit, behalve cortisol. Via het portale system komt vanuit de hypothalamus CRH, wat de secretie van ACTH uit de hypofyse stimuleert. Het bijniermerg scheidt vervolgens cortisol af. De doelcellen van cortisol hebben hier specifieke receptoren voor en cortisol geeft een negatieve feedback op zowel de hypothalamus als de hypofyse en de negatieve feedback wordt opgeheven door te lage niveaus van cortisol. De bijnieren: Het syndroom van Cushing is een hyperadrenocorticisme en veroorzaakt: polyurie/polydipsie, polyfagie, bilaterale alopecia, dunne huid, pigmentatie van de huid, slechte wondgenezing, gedragsveranderingen. Een hypoadrenocorticisme (ziekte van Addison) gaat gepaard met anorexie, braken, dehydratie, lethargie en pigmentatie van de huid. Beiden laten het wijdverspreide effect van de bijnieren zien. De rechter bijnier is gehecht aan de vena cava, wat verwijdering van deze klier bemoeilijkt. Voor de linker bijnier geldt dit niet. De cellen van het bijniermerg kunnen moeilijk regenereren, van de schors kan dit wel. Aan de andere kant is het merg niet essentieel voor leven, de schors wel. De schors ontstaat van mesodermale oorsprong, het merg van neuro-ectodermale oorsprong. De secretie van ACTH is niet continu, maar pulsatiel. Het patroon verschilt wel per diersoort. De binding van ACTH aan de receptor van de bijnier in de zona fasciculata-reticularis wordt adenylcyclase geactiveerd. De hierdoor ontstane camp geeft een actieve kinase A, wat door fosforylatie weer een cholesterol ester hydrolase activeert. Vanuit cholesterol wordt in de mitochondriën pregnenolone gevormd en vervolgens in het ER een variant van cortisol. In de mitochondriën wordt er vervolgens echte cortisol gevormd. Via een zenuwplexus kan cortisol ook de afgifte van adrenaline stimuleren. Ondanks dat cortisol vrij in het bloed getransporteerd kan worden, is het meestal gebonden aan CBG of albumine. De vrije vorm is echter wel de actieve vorm van cortisol. De functies van de dragers zijn bescherming tegen eliminatie door lever en nieren, wateroplosbaarheid vergroten, dynamische opslag te bieden en de beschikbaarheid te reguleren. Levercellen elimineren cortisol door een irreversibele omzetting. Glucocorticoïden (cortisol) worden veel gebruikt als immunosupressor, omdat ze verschillende effecten hebben op vertraagde immuniteit, lymfoïde organen en lymfocyten. Ook hebben ze ontstekingsremmende werking door verschillende mechanismen. De term glucocorticoïd is echter afkomstig van de effecten op koolhydraatmetabolisme, hoewel ze ook eiwitten en mineralen kunnen beïnvloeden. De algemene rol is het meer toegankelijk maken van glucose voor hart, hersenen en skeletspieren. Dit is bereikt door een verhoogde glycogeensynthese, GNG en anti-insuline effecten wat in het voordeel is van het CZS (geen insuline afhankelijke transproters) maar wel voor insuline resistentie kan zorgen. Glucocorticoïden zorgen voor een negatieve eiwit energie balans en dus een verhoogde afbraak. Wel zorgen ze gelijktijdig voor de synthese van enzymen voor de GNG, aminozuur metabolisme en cortisol afbraak. 78

79 Voor wat betreft de vetten zorgen ze in een shift, waardoor op de ene locatie meer lipolyse plaats vindt en op de andere plaats juist lipogenese. De extremiteiten krijgen minder en het hoofd, nek en abdomen meer. Verder zorgt cortisol ervoor dat er natrium wordt vasthehouden en kalium wordt uitgescheden. Een ander hormoon uit de bijnier, aldosteron, doet dit echter nog veel effectiever. Cortisol zorgt wel voor mindere opname van calcium uit de darmen en verhoogd de mobilisatie uit de botten. Osteoporose is ook een complicatie bij langdurige behandeling met glucocorticoïden. Glucocorticoïden bevorderen de excretie van water. Mineralocorticoïden (aldosteron): zoals eerder gezegd zorgt aldosteron voor het vasthouden van natrium en een verhoogde uitcsheiding van kalium en waterstof door de nieren. Ook de uitscheiding via zweet, speeksel en interstinaal epitheel wordt bevorderd. Een deficiëntie van aldosteron leidt dus ook tot hypovolemie, hyponatriëmie en een verhoogde bloedviscositeit door dehydratie. Een overmaat aan aldosteron kenmerkt zich door een hypokaliëmie, maar niet door een hypernatriëmie. De uitscheiding van aldosteron is onafhankelijk van de hypofyse en dus anders dan cortisol. Wanneer een tekort van bloedvolume of natrium ontstaat wordt rennine afgegeven. Dit wordt gedetecteerd in het juxtaglomerulaire apparaat in de nieren. Hierdoor: rennine angiotensinogeen angiotensine I angiotensine II (door ACE) stimulatie aldosteron secretie & vasoconstrictie. Aldosteron houdt natrium en daarme water vast. Zodra de waarden weer zijn genormaliseerd wordt ook rennine afgifte gestopt. Aldosteron speelt dus ook een grote rol bij de beheersing van de bloeddruk, aldosteron verhoogd deze. Een directe stimulatie kan plaatsvinden door een overmaat aan kalium. In de nier wordt natrium vastgehouden en kalium uitgescheden door synthese van eiwitten en activatie van NA/K-ATPase. Catecholamines (adrenaline/noradrenaline); ook deze komen uit de bijnier, maar het merg en daarbinnen uit de chromaffine cellen van neuro-ectodermale oorsprong, en stimuleren een flightfight resposn. Op het gebied van metabolisme betekent dit: afbraak van glycogeen in lever en spieren, mobilisatie van vetten en de stimulatie van het basale stofwisselingsniveau (omhoog). De afgifte wordt gestimuleerd door acetyl-choline uit sympathische zenuwen waardoor de calcium kanalen open gaan staan. De granule secretie van catecholamines wordt bevorderd. Onderzoek van de werking van dit endocriene systeem kan met een ACTH en CRH stimulatietest. Ook kan een synthetische vorm van glucocorticoïd, dexamethasone, gebruikt worden om juist ACTH en CRH te onderdrukken. Alle hormonen uit de bijnierschors worden ook wel corticosteroïden genoemd en ontstaan allemaal uit cholesterol. Dit wordt gevormd door afsplitsing van een zijketen van cholesterol tussen het 21 ste en 22 ste C-atoom, waardoor pregnenolon ontstaat. Door cytochroom p-450 worden alle stoffen gevormd, en bevatten allemaal 21 C-atomen. De drie lagen van de bijnierschors produceert eigen hormonen: 1. Zona glomerulosa: buitenste laag mineralocorticoïden 2. Zona fasciculata: middelste laag glucocorticoïden, is de dikste laag (voor het fret is niet cortisol maar corticosteron het belangrijkste hormoon) 3. Zona reticularis; productie androgenen. Deze lagen zijn zo onderscheiden omdat ze elk hun eigen enzymenset hebben. Zoals alle steroïd producerende cellen kunnen ook de bijnieren de hormonen niet opslaan. Ze gaan direct het bloed in, gebonden aan corticosteroïd-bindend globuline CBG / transcortine of albumine. Androgenen en aldosteron binden met een lage affiniteit, wat ook hun relatief lage plasmaconcentratie verklaard t.o.v. cortisol. ACTH wordt afgegeven op stimulatie van de hypothalamus met CRH en arginine-vasopressine (AVP). Hiervoor wordt een voorloper (POMC) geknipt tot ACTH. In de voorkwab van de hypofyse leidt dit 79

80 direct tot afgifte. In de melanotrope cellen van de middenkwab gebeurt dit ook, maar wordt de stof verder geknipt tot aplha-msh waardoor het niet (onder normale omstandigheden) naar buiten kan treden. De endocriene cellen van de middenkwab worden bovendien voornamelijk neuraal gereguleerd (en niet hormonaal via de poortader), met als belangrijkste remmer dopamine. De neuro-endocriene controle van de secretie van glucocorticoïden bestaat uit: 1. Cerebrale / hypothalame invloed, pulsatiel ritme. 2. Reactie op stress 3. Terugkoppeling door cortisol: hier zijn twee soorten receptoren op de hypofyse voor, Mineralocorticoïd Receptor (MR) voor de basale activiteit en Glucocorticoïd Receptor (GR) voor het uitdoven van een stress reactie. Deze receptoren zijn niet op de middenkwab te vinden dus bij pathologische omstandigheden zal cortisol ook de middenkwab niet remmen. 4. Immunologische factoren. De stimulatie van de GNG gebeurt door glucocorticoïden met name door de transcriptie van DNA dat codeert voor de 4 sleutelenzymen van de GNG (pyruvaat-carboxylase, PEP-carboxylase, F-1,6- bifosfatase en Flucose-6-fosfatase). Een overmaat kan echter dus ook leiden tot een hyperglycemie verhoogde insuline afgifte remming lipolyse & insuline resistentie is mogelijk. De MR receptor is gevoelig voor zowel cortisol als aldosteron. Omdat de plasma concentratie van aldosteron veel lager is, moet er ingegrepen worden om aldosteron een kans op de receptor te binden. Dit gebeurt door cortisol (tijdelijk) om te zetten in 11-ketoverbinding cortison. Lokaal kan dit stofje weer tot cortisol worden omgezet met een iso-enzym. Hypofunctie: Dit kan primair of secundair zijn. Een tekort aan glucocorticoïden kan aanleiding geven tot malaise, maar de symptomen worden voornamelijk bepaald door de mineralocorticoïden. Hypotone dehydratie door natrium verlies staat hierbij centraal. Door de hypotensie gaat ook de uitscheiding van de nieren voor alles achteruit (slechte filtratie) en ureum en creatinine kunnen oplopen prerenale urmie. Braken, anorexie, misselijkheid zijn dan de belangrijkste problemen. Door gedeeltelijke depolarisatie van celmembranen door de ontstane hyperkaliëmie onstaat functieproblemen in skeletspieren en hart, bradycardie en spierzwakte. Ziekte van Addison: er wordt een complete atrofie van de bijnierschors gevonden, vaak als gevolg van een auto-immuunreactie. Een iatrogene vorm kennen we als gevolg van de behandeling van de ziekte van Cushing met chemotherapie. Het komt voornamelijk voor bij teven tussen de 2-6 jaar en sporadisch bij andere dieren en dan bijvoorbeeld als gevolg van chronische ontsteking zoals TBC. Andere oorzaken zijn necrose, bloedingen en degeneratie, bacteriële sepsis met DIS, amyloïdose (rund). De iatrogene variant wordt veroorzaakt door het stoppen met glucocorticoïden na langdurige behandeling wat leidt tot een ACTH tekort. Bovendien is de zona fasciculata al reeds geatrofieerd. De mineralocorticoïden ondervinden er geen invloed van. Pas na lange tijd zijn de problemen weer hersteld, maar eerder al kunnen levensbedreigende situaties ontstaan. Een ACTHstimulatietest zal dus ook negatief zijn. De patiënten zijn gevoelig voor stress, waaraan ze zich dan slecht kunnen aanpassen, en cortisol moet dan ook flink worden toegediend tijdens stressvolle situaties. De klinische verschijnselen treden vreemd genoeg pas in de laatste fase op: toenemende traagheid, spierzwakte, anorexie, braken en uiteindelijk een snelle verlechtering tot shock. Weinig specifiek dus. De combinatie van prerenale uremie, hyponatriëmie en hyperkaliëmie zijn de eerste aanwijzingen. Hypovolemie, hypotensie, hypoglycemie en soms acidose zijn verdere aanwijzingen. Het ECG is door de kalium waarden veranderd. De definitieve diagnose is op basis van de ACTH stimulatie test die negatief is en dus te lage cortisolwaarden geeft. 80

81 De behandeling is afhankelijk van de toestand. In shock is directe vloeistoftoediening. Voorafgaand aan de toediening moet wel bloed afgenomen voor de natrium, kalium, ureum en creatinine bepaling. De verdere therapie komt neer op toediening van NaCl, gluco- en mineralocorticoïden. Vocht toedienen helpt bij de hypovolemie, 10-15% van het lichaamsgewicht. Een levenslange onderhoudstherapie is noodzakelijk. Indien dit allemaal goed gebeurt is volledig herstel mogelijk. Dit moet wel dagelijks gebeuren anders kan het voor grote problemen zorgen (eigenaar injectie leren). Hyperfunctie (syndroom van Cushing) Vaak veroorzaakt door een hyperplasie van de bijnier. Hond en kat: het komt vaak voor bij de hond, maar bij katten slechts zelden. Vaak is het hypofyse afhankelijk door te veel ACTH door een neoplasie van de hypofyse (adenoom). De remmende werking van cortisol op deze neoplastische cellen is verminderd en er is dus ook geen feedback. Wel is de neoplasie vaak goedaardig en zaait dus niet uit. Een neoplasie van de bijnierschors komt ook voor, heeft een autonoom karakter en induceert atrofie van het niet neoplastische weefsel in de bijnierschors. Een andere oorzaak is iatrogeen door de langdurige behandeling met corticosteroïden en hier moet dus voorafgaand aan de keuze al goed over nagedacht zijn. Orale kortwerkende steroïden zoals prednisolon kunnen het risico verkleinen. Bij een aantal auto-immuunziekten is deze dosis echter niet voldoende werkzaam en moeten de langer werkzame en sterkere corticosteroïden worden gebruikt. De meeste verschijnselen zijn terug te voeren op verhoogde GNG en lipolyse. Het wordt gekenmerkt door centripetale vetzucht en atrofie van spieren, huid en haren omdat deze veel eiwit bevatten. Spierzwakte, dunne vacht en huid zijn het gevolg. De verhoogde insuline secretie leidt tot herverdeling van het vet, vetraagde wondgenezing, polyurie en dipsie door een verminderde afgifte en dus werking van ADH op de nieren. Goede eetlust is een kenmerk. Verder kunnen we glycogeenstapeling in de lever, adipositas, warmte intolerantie, uitblijven van de oestrus, een naar voren geplaatste oogbol (exophthalmus), osteoporose en calcinosis cutis zien. Bij het iatrogene syndroom van Cushing zien we dit allemaal + een diabetes mellitus type 3. Uit de laboratorium diagnostiek komen een groot aantal waarden. De diagnose kan echter worden bevestigd door hormoonbepalingen in het bloed of een suppressie test met dexamethason. Dieren met het syndroom van cushing zijn hier minder gevoelig voor en de cortisolniveaus zullen nauwelijks dalen. Bij dieren met een probleem in de hypofyse kan er echter wel (niet altijd!) een onderdrukking plaatsvinden, waarmee je dus een lokatie onderscheid kunt maken in oorzak in de bijnier of hypofyse. Een makkelijke en goedkopere manier is echter een urinetest op cortisol/creatinine ratio, soms in combinatie met een dexamethason test. Urine geeft een geïntegreerd beeld, onafhankelijk van de soms wisselende cortisol concentraties. Een verhoogd basaal C/K ratio op het gemiddelde van 2 monsters kan de diagnose stellen. Een onderscheid tussen de locaties kan hiermee ook gemaakt worden, als het 3 e monster minder dan 50% van het 2 e monster is dan is het een hypofyse oorzaak. Bij meer dan 50% kan het onderscheid met behulp van dexamethason gemaakt worden, waarbij het ACTH gehalte wordt bepaald. Is dit te laag dan is de oorzaak in de bijnier, is deze te hoog, dan is de oorzaak in de hypofyse. Een echo kan verdere informatie geven over de neuoplasie, evenals metastasen. Een iatrogene vorm kan al op basis van de anamnese redelijk worden vermoed. Een ACTH stimulatie test leidt dan bovendien tot een verminderde cortisol productie dan verwacht mag worden. Er zijn 3 veelgebruikte behandelingsmethoden: 1. Hypofysectomie 2. Remming van de productie van bijnierschorshormonen met trilostane 3. Destructie van de bijnierschors met een chemotherapeuticum o,p DDD 81

82 Zonder behandeling is de prognose slecht. Paard: het wordt meestal bij oudere paarden waargenomen, meestal door een adenoom van de hypofyse middenkwab. Het iatrogene syndroom is slechts zelden beschreven, maar paarden worden wel behandeld met corticosteroïden. De paarden hebben een goede eetlust en goede conditie en het opvallendste verschijnsel is moeite de wintervacht te verliezen en lang krullend haar. Paarden kunnen veel transpireren. De paarden zijn gevoelig voor secundaire infecties en een slechte wondgenezing. Zonder diabetes treedt bij het paard echter geen polyurie/dipsie op. Hoefbevangenheid en diabetes zijn de 2 belangrijkste complicaties. De plasma concentratie ACTH is wel verhoogd maar het basale cortisol meestal niet. Wel verdwijnt de circadiane variatie in cortisol niveaus, gekenmerkt door een hoog cortisolniveau in de ochtend, wat leidt tot een cortisolverhoging in de avond. Hyperreactiviteit van de bijnierschors kan met een ACTH stimulatietest worden aangetoond. Een suppressietest met dexamethason heeft geen effect en kan zelfs leiden tot hoefbevangenheid. De behandeling kan tijdelijk met een dopamine of seretonine antagonist, maar op termijn is de prognose infaust. De hypofyse kan namelijk niet chirurgisch worden verwijderd. Hyperaldosteronisme bij de kat: wanneer bij de kat de bijnier hyperactief is leidt dit sneller tot verhoogde aldosteron niveaus dan cortisol. De belangrijkste oorzaak is neoplasie of idiopathisch, waarbij de laatste gekenmerkt wordt door een bilaterale hyperplasie van de zona glomerulosa. De excessieve secretie leidt tot een reabsorptie van natrium en uitscheiding van kalium, verhoogd. Dit kan leiden tot arteriële hypertensie en hypokaliëmie. Dit laatste kan leiden tot spierzwakte, de kop niet meer overeind kunnen houden. De hoge bloeddruk kan leiden tot oogproblemen. De diagnose berust op beeldvorming van de bijnieren en de verhoogde ratio aldosteron/rennine. Bij een eenzijdige tumor kan de bijnier verwijderd, bij een beiderzijds probleem kunnen we een aldosteron receptorblokker gebruiken in combinatie met een bloeddrukverlager en/of kaliumsuppletie. Hoorcollege 15: hypercortisolisme (=syndroom van Cushing) Dit is een aandoening van het bijnierschors. In de bijnier worden een groot aantal hormonen geproduceerd: Bijnierschors: Mineralencorticoïden: aldosteron, van invloed op de mineralen huishouding (Na,K) Glucocorticoïden: cortisol, van invloed op de glucose huishouding stimuleren gluconeogenese Androgenen; geslachtshormonen, lage hoeveelheden bij de hond en kat Bijniermerg: Catecholamines: adrenaline In de bijnierschors produceert elke laag zijn eigen type hormonen, zie HC16. Alle hormonen in het bijnierschors worden gemaakt uit hetzelfde voorloper molecuul, cholesterol. Elk van deze stapjes wordt gekatalyseerd door een enzym, en elke laag heeft zijn eigen set van enzymen. Daarom verschillen de lagen van elkaar in producten. In de bijnierschors kunnen hormonen niet worden opgeslagen, dus er zit erg veel cholesterol in als voorloper. Wanneer er een prikkeling is in de bijniercellen door ACTH dan wordt het cholesterol pas omgezet. Aandoeningen van de bijnierschors (functionele): Hyperfunctie 82

83 o Mineralencorticoïdovermaat (veel bij de kat): bij zpierzwakte denken we al snel aan problemen met het kalium gehalte omdat dit een grote rol speelt bij het actiepotentiaal. o Glucocorticoïd overmaat (syndroom van Cushing, veel bij de hond) Hypofyse-afhankelijk Bijnierschorsafhankelijk Iatrogeen o Androgenenovermaat (veel bij de fret) Hypofunctie o Primair (ziekte van addison) o Secundair Onder normale omstandigheden is ACTH afkomstig uit de hypofyse voorkwab (het wordt echter ook gemaakt in de middenkwab als tussenproduct). De regulatie van de productie en afgifte van ACTH hier worden gereguleerd vanuit de hypothalamus door CRH en ADH (vasopressine). ACTH komt in de circulatie en stimuleert daar de binnenste lagen van de bijnierschors cortisol. Uiteraard hebben we ook te maken met terugkoppeling door cortisol op de voorkwab en hypothalamus. Ook ACTH zelf heeft een remmende werking op de hypothalamus. De hypofyse bestaat uit 3 delen die elk verschillend gereguleerd worden: Voorkwab: endocriene regulatie, bijvoorbeeld door hormonen vanuit de hypothalamus (poortadersysteem) Middenkwab: neurale regulatie via neurotransmitters. Dit is bijna altijd een remming, en een belangrijke factor is dopamine. Wanneer de remming dus niet aanwezig is, is er hormoonproductie. Dopamine zorgt er ook voor dat in de middenkwab de cellen geen receptoren hebben voor cortisol, dus cortisol heeft in principe geen negatieve feedbackfunctie op de middenkwab. Achterkwab: neurosecretie, neurohormonen worden in de hypothalamus gemaakt en gaan via uitlopers tot in de hypofyse door. 83

84 Definitie van hypercortisolisme: de lichamelijke en biochemische veranderingen die het gevolg zijn van een chronische glucocorticoïd overmaat. Bij een overmaat aan cortisol wordt de GNG gestimuleerd hyperglycemie verhoogde insuline afgifte anabool hormoon start anabole processen toename vetsynthese. Ook meer cortisol verhoogde eiwitafbraak de GNG in voor glucogene aminozuren hyperglycemie verhoogde insuline afgifte anabool hormoon start anabole processen toename vetsynthese. Ook meer cortisol verhoogde eiwitafbraak ketogene aminozuren verhoogde vetsynthese. De balans tussen katabole (eiwit) en anabole (vet) processen bepalen het beeld. Er is een herverdeling van vet. Bovendien worden eiwitten afgebroken, dus huid en haar kan dun worden. Verder: toename van buikomvang, vergrote lever (vetvorming in lever en belangrijker overmaat aan cortisol geeft een glycogeenstapeling in de lever), dunne huid, polyurie/polydipsie (terugkoppeling van cortisol zorgt voor minder antidiuretisch hormoon), polyfagie, verminderd uithoudingsvermogen, spieratrofie, diabetes mellitus (cortisol overmaat leidt tot meer insuline afgifte insulineresistentie), kaalheid, calcinosis cutis (kalkneerslagen). Hoe ontstaat hypercortisolisme (glucocorticoïden)? Iatrogeen: toegediend door de dierenarts, behandeling met steroïden. Hormonen in de hypothalamus wordt onderdrukt, net zoals de ACTH afgifte in de hypofyse voorkwab. Dit zorgt ervoor dat er minder cortisol geproduceerd gaat worden, en er ontstaat een troof effect. Er is geen stimulatie meer van de cellen in de bijnierschors atrofie. Dit is geen probleem zolang de medicatie wordt toegediend, er is dan voldoende. Maar als je stopt, dan is er dus geen cel meer over die cortisol kan produceren. Dus langzaam medicatie afbouwen. Hypofyse-afhankelijk hypercortisolisme (85%) 84

85 o Voorkwabtumor: er wordt teveel ACTH afgegeven, zie hieronder. o middenkwabtumor: wanneer er sprake is van een tumor in de middenkwab, kan deze ineens ACTH gaan afgeven. Er wordt dan teveel ACTH afgegeven. Hierdoor komt er teveel cortisol in de circulatie. Het tweede wat gaat gebeuren is het trofe effect cellen gaan enorm groeien en de bijnierschors is dan vergroot. De tumor zelf is over het algemeen goedaardig, maar geeft wel een probleem omdat het binnen de schedel zit. Afhankelijk van de grootte kan de massa van de tumor problemen geven, zoals druk op de hersenen. Dit kan leiden tot neuronale verschijnselen. Functionele bijnierschorstumor (15%): hierbij gaat het niet altijd om goedaardige tumoren. o Adenoom: goedaardig, teveel cortisol gemaakt. o carcinoom: er wordt teveel cortisol geproduceerd door de bijnierschors. De normale cellen van de andere bijnier produceren geen cortisol meer en deze cellen worden atrofisch. Je ziet dus één sterk vergrote bijnier en één kleine. Hiermee is dus goed onderscheid te maken met een probleem in de hypofyse, waarbij we 2 vergrote bijnieren zullen zien. Bovendien is het ACTH hoog in dieren met een hypofyse tumor, en niet bij een bijniertumor. Met beeldvormende technieken kun je ook de tumor in kaart brengen. Uitzaaiingen van de tumoren (kwaadaardig) gaan voornamelijk naar de lever en de longen. Diagnose: Bij een normale hond is de cortisolafgifte pulsatiel, omdat ACTH ook pulsatiel is. Je kunt de plasma waarden dus niet zomaar gebruiken voor de diagnose van Cushing. Diagnose hypercortisolisme: Corticoid/kreatinine ratio in de urine Lage-dosis dexamethason suppressie test (ACTH stimulatie test) Differentiatie tussen verschillende oorzaken: Hoge-dosis dexamethason suppressie test Plasma ACTH concentratie Diagnostische beeldvorming Behandeling; 1. verwijdering van de gehele hypofyse (bij een hypofysetumor). Dit kan alleen gedaan worden als er eerst een CT-scan is gedaan, omdat de chirurg moet weten waar de hypofyse zit (schedels verschillen nogal eens). Via de mond naar de keel door het palatum kun je bij de hypofyse komen. En daarna wordt het gaatje weer afgedicht. 2. Verwijderen van 1 bijnier bij een tumor: eerst zeker weten dat er geen uitzaaiingen zijn, omdat het anders niet zinvol is. Hierbij moet je ook realiseren dat wanneer je de slechte bijnier weg haalt, je de atrofische bijnier over houdt. Daarom kan de hond niet direct na operatie de goede bijnier gebruiken en zul je tijdelijk medicamenteus moeten ondersteunen. 3. Lysodren: totale destructie van de bijnierschors. Hierdoor ontstaan andere tekorten dus je moet substitutie doen met de hormonen waar tekorten aan ontstaan. Dit is ook geschikt bij metastasen omdat deze door het stofje ook worden vernietigd. 4. Trilostane (Vetoryl): wordt verreweg het meeste gebruikt. Het geeft een remming van het enzym dat cholesterol omzet in cortisol. Hiermee rem je overigens ook aldosteron en testosteron, maar de sterkste remming is op cortisol. Eenmaal daagse toediening is meestal voldoende. Als dierenarts moet je dus rekening houden met een aantal zaken. Is het hypofyse, of bijnierafhankelijk. Patiëntgebondenfactoren zoals leeftijd, grootte van de tumor en bijkomende ziekten, mede om het nut te bepalen. De eigenaar is overigens ook belangrijk, financieel (het is een 85

86 prijzige behandeling), zwangerschap/jonge kinderen (in verband met chemotherapie) en persoonlijke overtuigingen. En tot slot, zijn de medicijnen wel beschikbaar? Vetoryl is het enige medicijn geregistreerd. Werkcollege 13: hypercortisolisme Cortisol wordt eigenlijk aangezet in stress-situaties. Een remming is niet nodig omdat het een systeem is dat alleen aan zal gaan als het nodig is. Casus 1: Een kleine teef van 9 jaar oud heeft een steeds een dunner wordende vacht, en veel drinken en plassen. De hond is bovendien dikker geworden en lijkt de laatste maanden hongerig te worden. De hond is al 10 maanden niet loops geweest, en bij bloed onderzoek wordt een verhoogde waarde van alkalische fosfatase (AF) gevonden, dus een leverafwijking wordt vermoed. Bij lichamelijk onderzoek wordt een actieve, ietwat dikke pincher gezien, kaal op de flanken, en de rest van de romp heeft een dunne beharing. Er is een vermoeden dat er sprake is van het syndroom van Cushing. Dit wordt veroorzaakt door tumoren van de bijnier, de hypofyse voorkwab of de hypofyse middenkwab. Om de diagnose te stellen dan kun je onderscheid maken tussen de verschillende lokaties: Bijnier: overmatige productie van cortisol door het tumoreuze weefsel. Hierdoor zal de hypothalamus en de hypofyse minder gaan produceren. Hierdoor wordt eigenlijk ook weer het bijnierweefsel teruggekoppeld en geremd. Dit betekent dus ook dat er pas symptomen optreden wanneer de tumor in z n eentje al meer cortisol dan normaal produceert. Bovendien gaat het normale weefsel in regressie, door het gebrek aan ACTH stimulatie. Dit zal dus leiden tot één grote en één kleine bijnier. Middenkwab tumor: ACTH in het bloed gaat omhoog door de productie van de tumor. De bijnier zal meer cortisol gaan produceren en de bijnier groeit door het trofe effect. De bijnieren zullen dus bilateraal vergroot zijn. De voorkwab wordt ook hier weer geremd, dus eerst geen symptomen en pas als er meer dan normaal aan cortisol geproduceerd wordt (dit duurt maanden). De ACTH producerende cellen gaan dan ook in regressie. Voorkwab tumor: ACTH gaat omhoog, de cortisol productie van de bijnieren gaat omhoog. De bijnieren vergroten. Door de feedback vindt er remming vanuit de hypothalamus plaats, de voorkwab wordt via cortisol en via de hypothalamus geremd. Ook hier weer pas een beeld na maanden. Het onderscheid tussen de laatste twee maakt voor de therapie niet uit, wel voor de diagnostiek. Om de diagnostiek goed uit te voeren moet je 1) goed onderscheid kunnen maken tussen ziek en normaal en 2) tussen de locatie van de tumor. Echter om punt 1 te onderscheiden is een cortisol meting niet echt zinvol. Dit omdat honden onder stress sowieso al een verhoogd cortisol hebben (zoals bij de dierenarts) en cortisol/ ACTH wordt pulsatiel afgegeven. Bij honden hebben we ook geen dag/nacht-ritme (paarden wel!). Zelfs als je het gemiddelde zou nemen leidt dit tot niets want de waarden bij het syndroom van Cushing verschillen tussen maximaal en minimaal heel erg, maar het gemiddelde blijft gelijk. Wat je wel zou kunnen doen is het uitvoeren van een dexamethason remmingstest. Dexamethason is een synthetische variant van cortisol, en dit gebruiken we omdat het dan niet meegemeten wordt in de cortisol testen. Bij een normale hond zal het de hypofyse voorkwab en de hypothalamus remmen, ACTH gaat omlaag en bijnierschors wordt geremd. Bij een hond met een bijnierschorstumor blijft de hypofyse en de hypothalamus geremd, maar dit was al het geval, de ACTH zal ook laag moeten maar dat was ook al. Er veranderd dus niets en het cortisol blijft hoog. Middenkwabtumor zal ook leiden tot steeds verhoogde waarden. Alles blijft zoals het was, want de middenkwab heeft geen receptoren voor cortisol (dexamethason). 86

87 Voorkwab: de tumor zal in principe wel cortisolreceptoren hebben maar deze zijn minder gevoelig. De cortisolniveaus zouden dus zeker wel geremd kunnen worden, als je maar genoeg dexamethason toediend. Dat kan dus heel erg lijken op een normaal gezonde hond. Door een heel klein beetje dexamethason kan je wel onderscheid maken: lage dosis dexamethason suppressie test. Door de mindere gevoeligheid van de tumorcellen zal je bij een lage dosis bij een normale hond wel een verlaging van cortisol vinden, maar bij een tumor door de verminderde gevoeligheid geen effect. Een andere manier is om de cortisol concentratie in de urine te meten, maar ook hier is de afgifte pulsatiel. Gelukkig maakt dit niet uit, omdat in de blaas van uren lang wordt verzameld gemiddelde cortisolwaarde. Hierbij moet je natuurlijk wel rekening houden met de polyurie, waardoor de cortisolconcentratie verdund wordt en dus laag zal worden. Hierdoor moet je creatinine erbij meten, want dit wordt niet meer teruggeresorbeerd en werkt dus precies hetzelfde als cortisol. Ondanks het vele plassen zal de creatinine/ cortisol verhouding onveranderd blijven en dus een goede maat voor cortisol blijven = corticoïd/kreatinine ratio (C/K ratio). Je mag deze test natuurlijk alleen gebruiken wanneer dit gebeurt zonder stress. Dit kan de dierenarts nooit doen, maar dat moet de eigenaar doen, en het liefste ochtendurine. Ook bij andere aandoeningen kun je zien dat de cortisollevels omhoog gaan en dat geeft dus ook een verkeerde test uitslag. Wanneer je door de goede testen hebt vastgesteld dat er sprake is van Cushing, dan is het ven belang de locatie te gaan bepalen, dus stap 2). Dit onderscheid kun je maken door: ACTH-bepaling: hypofyse hoog, bijnier laag. Dit is wel pulsatiel, maar bij hypofyse hoog pulsatiel en bijnier juist laag pulsatiel dus dit onderscheid is te maken. Als dierenarts heb je hier niet veel aan, omdat het heel gevoelig is voor temperatuur (koelen, invriezen en naar laboratorium) en het is dus niet heel praktisch. Echo: één grote en één kleine bij bijniertumor, twee grote bij hypofyse tumor. Hier is echter wel een opleiding voor nodig, dus het is voor een standaard dierenarts moeilijk uit te voeren. Wel, als dit goed gebeurt, is het goed ook om de tumorgrootte en metastasen vast te stellen. Hoge dosis dexamethason suppressie test: met de bijniertumor blijft de cortisol hoog, want deze heeft helemaal geen cortisolreceptoren. Een voorkwabtumor zal wel geremd worden, ACTH omlaag en cortisol omlaag. Echter, bij een middenkwabtumor gebeurt er ook niets, deze heeft immers ook geen cortisolreceptoren. Alleen bij een positieve test voorkwabtumor. Negatieve test middenkwab of bijnier of ongevoelige tumor van de voorkwab. Wel komen de voorkwab tumoren verreweg het vaakst voor, dus de test blijft zinvol. De eigenaar kan deze test zelf doen, 3 opeenvolgende dagen ochtendurine. De eigenaar geeft op dag 2 een pil met hoge dosis dexamethason, 3 e dag is de urinewaarde dus bij een hypofysevoorkwab tumor verlaagd. In de endocrinologie kliniek kan een echo en een ACTH bepaling gedaan worden om het onderscheid te maken tussen hypofyse middenkwab, bijnier en ongevoelige hypofyse voorkwab. Er zijn natuurlijk wel eerst wat redenen dat je een hond verdenkt van het syndroom van Cushing: Glucose: omhoog omdat de GNG gestimuleerd wordt afgifte aan het bloed. Ook kan deze glycogeen omhoog, dus er treedt gelijktijdig glycogeenstapeling op. Door de lipolyse krijg je ook glycerol uit de GNG, dus verdere stijging van GNG. Een tweede reden is de inusline resistentie die optreedt door een verhoogde cortisolconcentratie. De verhoogde concentratie insuline leidt in het lichaam tot anabole reacties. Deze hyperglycemie is echter nog niet gigantisch, bij slechts 10% leidt dit werkelijk tot suikerziekte type III. Bij de andere 90% is dus ook de polyurie en polydipsie niet veroorzaakt door de lichte hyperglycemie. De oorzaak van polyurie en polydipsie is door remming van 87

88 ADH (Anti-diuretisch hormoon), wat daarnaast ook nog eens minder werkt door de cortisol overmaat. Vetzuursynthese/afbraak: door meer insuline is er meer vetvorming, vaak o.a. in de buikholte. Cortisol zelf zal echter leiden tot afbraak. De receptoren die in verschillende lichaamsgebieden zitten bepalen dus of er in dat gebied afbraak op opbouw plaats vindt herdistributie van vet. De lever kan met de TAG door de lipolyse (door cortisol) ook in VLDL stoppen. In het bloed zullen we dan dus een hyperlipemie zien. Verder kan ook de lever het vet opslaan en dat kan leververvetting veroorzaken. Door de grote hoeveelheid insuline zullen er geen ketonlichamen gevormd worden uit het vet, dus dat maakt het erger. Door de vervetting EN de glycogeenstapeling zullen de cellen vergoten (lever wordt groter) en uiteindelijk knappen er levercelletjes. Er komt veel alkalisch fosfatase in het bloed. Bovendien bij de hond zorgt cortisol ook voor een verhoogde transscriptie van AF en deze enzymen zijn net iets anders dan het echte AF. Het iso-enzym kan heel goed tegen verhitting gebruik van maken tijdens de diagnostiek, verhitting geeft normaal AF weg, Cushing AF is aanwezig na verhitting (op 65 graden : AF65) Eiwitten: zullen door de cortisolovermaat afgebroken worden, deze worden tot aminozuren afgebroken en gebruikt voor de GNG. Je zult dus kaalheid, spierafbraak als gevolg van eiwit afbraak zien. De dikke buik bij Cushing komt door: redistributie van vet en leververgroting. Ook breken de buikspieren af, dus de buik gaat meer hangen. Bij het paard is het syndroom van Cushing meestal het gevolg van een adenoom van de hypofyse middenkwab. De testen zouden dan nog een beetje anders zijn:dexamethason: dosis maakt niet uit, cortisol blijft heel hoog. Wel risico op hoefbevangenheid! Bij het paard is het niet mogelijk de hypofyse weg te halen. Wel kun je een dopamine agonist of een serotonine antagonist geven. Therapie bij de hond: Bijnierschorstumor: eerst belangrijk om uitzaaiingen (lever, longen) vast te stellen. Indien afwezig kun je de tumor operatief verwijderen door de bijnier te verwijderen. Hierbij moet je al tijdens de operatie en na de operatie cortisol blijven toedienen, omdat de goede bijnier veel kleiner was geworden. Na ongeveer 6 weken is de medicatie niet meer nodig. Wanneer er wel sprake is van uitzaaiingen heeft opereren geen zin, maar chemotherapie zou wel kunnen helpen. Hiervoor is een medicijn dat specifiek alle bijnierschorscellen kapot maakt en dus ook de uitzaaiingen. Omdat door de verwijdering een Addison patiënt ontstaat moet er cortisol en aldosteron toegediend worden. Hypofysetumor: hypofyse verwijderen (kan van de hele wereld alléén in Utrecht). In prinicpe kan je alles missen behalve TSH en ACTH zul je wel schildklierhormoon en cortisol moeten toedienen. In de rest van de wereld is een optie om hetzelfde chemotherapeuticum toe te dienen weer een Addison patiënt van maken. Het vaakst (behalve in Utrecht) wordt er echter gebruik gemaakt van triostane. Dit is een enzym remmer, wat de omzetting van cholesterol naar cortisol remt. Voor een bijniertumor zou je dat ook kunnen gebruiken maar dan is het verwijderen van de tumor en de behandeling van de metastasen toch de eerste keus van behandeling. Casus 3; dikke kat, dorre vacht met excrementen van ectoparasieten. De kat wordt met progestageen behandeld tegen kaalheid met jeuk (fout!). Kat plast en drinkt veel. Echter die progestagenen grijpen aan op de cortisolreceptor en werken als hele sterke glucocorticoïden. Deze stoffen werken heel goed bij verschillende aandoeningen, maar kunnen ook voor het syndroom van Cushing zorgen. De hypothalamus wordt immers geremd voorkwab geremd ACTH omlaag veel minder cortisol regressie van bijnieren en hypofyse 88

89 hypocorticisme. Zolang het dier behandeld blijft is er geen probleem, maar als je stopt acute hypocorticisme. Deze katten zullen ook veel gaan drinken door dezelfde ADH-remming en minder effect op nierniveau. Een andere mogelijkheid voor de PU/PD is diabetes als gevolg van insuline resistentie door de medicatie (type III). De laatste verklaring is dat de progestagenen mogelijk tot baarmoederontsteking en kan leiden tot veel drinken en plassen. Hoorcollege 16; overige aandoeningen bijnierschors. De bijniermerg bestaat uit 3 verschillende lagen. Een andere functie van het bijnierschors is ook de afgifte van mineralen. Natrium is nodig voor het instandhouden van voldoende circulerend volume. Dan krijg je een activatie van RAAS: dus ook meer aldosteron. Hierdoor houd je meer natrium vast en dus gaat de concentratie omhoog. Aldosteron zorgt daarentegen juist voor een lagere kalium concentratie door verhoogde uitscheiding. 89

90 Het circulerende volume in de nieren wordt gemeten door juxtaglomerulaire cellen. Wanneer het volume te laag is wordt rennine afgegeven angiotensine I (vanuit ansiotensinogeen) angiotensine II (ACE) effect, o.a. vosoconstrictie. Het effect is onder andere dat aldosteron wordt afgegeven in de distale tubulus wordt meer natrium teruggehaald en meer kalium uitgescheden. Hypadrenocorticisme: o Primair (ziekte van addison): een probleem met het bijnierschors zelf. Heeft effect op de secretie van alle bijnierhormonen (gluco- en mineralocorticoïden). Er wordt te weinig cortisol afgegeven en dat zal leiden tot een hoge waarde van ACTH. Je hebt dus een laag cortisolgehalte en een zeer hoog ACTH. De destructie van de bijnierschors is progressief door immuungemedieerde afbraak. Andere opties zijn een infectie zoals tuberculose, of iatrogeen bij de behandeling van hyperadrenocorticisme met een verkeerde dosis. Normaal is de diekte van de bijnierschors net zo dik als het bijniermerg. Bij de ziekte van Addison is echter de bijnierschors praktisch afwezig. De gevolgen van een mineralentekort zal leiden tot verlies van natrium via de nier (hyponatriëmie). Omdat dit het circulerend volume normaal in stand houdt heb je ook te maken met een te weinig circulerend volume. Hypovolemie, verminderde renale doorbloeding, prerenale uremie. Door de verminderde filterfunctie van de nieren en het achterblijven van afvalstoffen zien we braken, zwakte en anorexie. De kaliumretentie leidt tot effecten op geleiding. Zo zien we spierzwakte, hartritmestoornissen, lage hartfrequentie en hartstilstand. Een tekort aan glucocorticoïden leidt tot een verminderde GNG, een verminderde productie van rode bloedcellen (glucocorticoïden zijn nodig) en ook weer anorexie, lethargie en zwakte. Door de basale cortisolconcentratie kan ook hier niet de diagnose gesteld worden. Je hebt dus functietesten nodig en in dit geval een stimulatietest. Hiervoor maak je gebruik van ACTH, wat normaal een stijging van cortisolgehalte moet geven. Bij de ziekte van Addison zal je echter geen verschil zien in cortisollevels. De therapie bestaat uit het toedienen van glucocorticoïden, mineralencorticoïden en zout. Zout omdat de toediening iets minder krachtig is dan het eigen aldosteron. o Secundair: een laesie van de hypofyse of een overmaat aan glucocorticoïden medicijnen leidt tot een te lage secretie van ACTH. Ook, hoewel in mindere mate, kunnen stoffen zoals progestagenen dus een invloed hebben. Dit leidt tot atrofie van de zona fasciculata en dus ook alleen een effect op glucocorticoïden, deze is te laag. Hier zal je dus te weinig ACTH in het bloed zien in combinatie met een laag cortisol. Mineralencorticoïdtekort (veel bij de kat): bij spierzwakte denken we al snel aan problemen met het kalium gehalte (hypokaliëmie) omdat dit een grote rol speelt bij het actiepotentiaal. De belangrijkste oorzaken hiervan zijn te weinig opname, een shift van kalium van extracellulair naar intracellulair, suikerziekte omdat glucose de cel in gaat met behulp van kalium o.i.v. insuline, verlies van kalium via braken en diarree, verlies via de urine door de nieren. Normaal wordt 90% van het kalium al heel snel uit de urine gefilterd op autonome wijze en ook de laatste 10% wordt verderop op gereguleerde wijze teruggefilterd. Dit laatste gebeurt o.i.v. aldosteron, dit zorgt ervoor dat er teveel kalium wordt uitgescheden. Verlies via de nieren kan komen door osmotische diurese, gebruik van bepaalde medicijnen (furosemide), teveel mineralecorticoïdeactiviteit (aldosteron) en aangeboren afwijkingen aan de nieren. Bij een overproductie van aldosteron zul je een hoge bloeddruk kunnen krijgen door het RAAS en het vasthouden van natrium. Het gevolg van een te hoge bloeddruk kan leiden tot blindheid. 90

91 Wanneer je de diagnose wilt stellen moet je altijd kijken naar de combinatie van rennine en aldosteron. Door negatieve feedbackmechanismen zal je bij hoge aldosteron niveaus een erg laag rennine gehalte vinden aldosteron producerende tumor. Een kat waarbij sprake is van mydriasis (beide pupillen vergroot) en spierzwakte, ataxie, anisocorie, netvliesloslating en een te hoge bloeddruk wordt onderzocht. Er wordt bij deze kat wel een hypokaliëmie gevonden. Maar het aldosteron gehalte is normaal. Toch is hier niet te zeggen dat het aldosterongehalte bij deze kat goed is. Door de hypokaliëmie zou je totaal geen aldosteron afgifte verwachten, dus als het onder druk van de hypokaliëmie binnen de referentiewaarden valt is het dus feitelijk een té hoge afgifte = hyperaldosteronisme. Een manier om deze tegenstrijdigheid te ondervangen is de ratio van aldosteron en rennine te nemen. Op deze manier kom je wel tot geschikte vergelijkingswaarden. Hyperadrenocorticisme kan resulteren in een te hoge hoeveelheid androgeen. Het komt bij gecastreerde fretten veelvuldig voor. De dieren beginnen ondanks de ingreep toch weer typische geslachtshormoon veranderingen te tonen. De mannetjes krijgen de typische geur en worden aggresief, de vrouwtjes krijgen een opgezwollen vulva. De relatie met castratie is dat na castratie er heel weinig geslachtshormonen zijn. Dit heeft effect op de hypothalamus, omdat de negatieve feedback wegvalt. Hierdoor wordt heel veel LH en FSH afgifte. Als gevolg hiervan vindt expressie plaats van LH receptoren in de bijnier verhoogde afgifte van androgeen. (abnormale situatie). Werkcollege 14: Casus 1:een 4-jarige terriër wordt in zeer slechte toestand aangeboden. De hond eet de laatste dagen niet meer, het gedronken water wordt meestal uitgebraakt, en verder wordt er ook slijmerig vocht gebraakt. Het dier is uitgedroogd en lage frequentie en zwakte van de pols. In het bloed worden te hoog ureum, te hoog kreatinine, te laag glucose, te laag natrium en te hoog kalium gevonden. De uitdroging moet op geheven worden met een vocht infuus en herstel van de elektrolyten balans. Oorzaken van bradycardie/trage pols: - Verhoogde parasympaticotonus (vagotonus): respiratoir probleem (ECG), probleem in het centraal zenuwstelsel (CT-scan) en digestieproblemen (echo). - Hypothyreoïdie: vast te stellen door een scintigrafie, maar hier voorafgaand aan kun je de bloedwaarden bepalen (T4). - Hyperkaliëmie: bloedwaarden bepalen en een ECG laat geen P-toppen zien en te brede QRS-complexen. - Problemen in de signaal overdracht (AV-blok): ECG maken. Dus in totaal ga je als eerste de bloedwaarden bepalen en een ECG maken. Naar aanleiding van het ECG denken we aan een hyperkaliëmie. In het bloedonderzoek wordt bovendien een te hoog ureum en creatinine gehalte te zien. Dit kan het gevolg zijn van nierfalen of juist de dehydratie. Dit laatste omdat er te weinig circulatie in de nieren is dus de filtratie zal afnemen, de waarden in het bloed zullen omhoog gaan. Verder vinden we dat er een hypoglycemie is, natrium omhoog is en de kalium omhoog gaat. De hond kan een kalium tekort oplopen door de ziekte van Addison (aldosteron tekort). Ook zijn er andere oorzaken die wijd uiteen lopen, maar bijvoorbeeld een obstructie van de urinewegen. Om de oorzaak te achterhalen kun je bijvoorbeeld aan de eigenaar vragen of de hond kan plassen. Dit is wel het geval dus obstructie kunnen we uitsluiten. Dus we blijven met Addison over. Om de diagnose definitief te maken kun je twee dingen doen: ACTH-stimulatietest: hierbij meet je het cortisol gehalte na stimulatie met ACTH. Bij een dier met de ziekte van Addison zal na stimulatie het cortisol gehalte laag blijven. Bij de ziekte van 91

92 Addison is de hele bijnierschors kapot, dus de cortisol kan diagnostisch gebruikt worden om iets te zeggen over het aldosteron gehalte. Aldosteron en rennine ratio in het bloed meten. Bij een hond met Addison zal het rennine wel omhoog gaan maar de aldosteron niet, dus de ratio gaat omlaag. Bij een uitdroging zonder Addison zal de ratio gelijk blijven, omdat zowel rennine als aldosteron omhoog gaan. Als behandeling is het een goed idee om te zorgen dat de hyperkaliëmie verdwijnt. Dit kun je doen door mineralocorticoïden (aldosteron) toe te dienen. Omdat het cortisol te laag is bij de ziekte van Addison is het nodig om ook glucocorticoïden toe te dienen. Androgenen zijn niet zo nodig om toe te dienen. Verder moet je kijken of alle problemen die de hond heeft met Addison verklaard kan worden, want anders moet je nog iets gaan behandelen: Laag natrium; verklaard door Addison, te weinig aldosteron Hyperglycemie: verklaard door Addison, cortisol stimuleert de GNG en glycogenolyse in de lever en dit is dus te laag. Verhoogd ureum / creatinine: door de te lage natrium waarden wordt er te weinig water vast gehouden minder filtratie van de nieren verhoging van U/K. Bovendien is het mindere plasma volume al een hogere waarde (minder verdunning). Bradycardie: te hoog kalium gehalte Braken: een verhoogd ureum stimuleert het braakcentrum braken Anorexie: pijn in de maag door het braken (???) en misselijk worden van ureum. Braken wordt ten slotte ook veroorzaakt door hypotensie als gevolg van de hypovolemie. Wanneer de hond behandeld blijft met mineralocorticoïden, glucocorticoïden en zout is de prognose goed. Door de synthetische aldosteron wordt kalium wel goed gereguleerd, maar natrium veel minder. Daarom moet je zorgen dat je nog wat zout (NaCl) bijgeeft om ook de natrium op peil te houden. In stress situaties zou je de dosering van het cortisol kunnen verhogen. Casus 2: 12 jaar oude kat bij de dierenarts met cervicale ventroflexie (hoofd hangt richting de borst) en door de achterpoten zakken. Daarnaast is de kat beiderzijds blind, geen verminderde eetlust, braken of diarree. Het plasma kalium gehalte is veel te laag, maar de urine is normaal en vrij van glucose. De probleemlijst is: Cervicale ventroplexie: veroorzaakt door spierproblemen door kalium tekort of calcium tekort of magnesium tekort (bloedonderzoek); neurologisch probleem (neurologisch onderzoek doen); spieratrofie; specialistisch probleem. Beiderzijds blind: kan veroorzaakt worden door een hypokaliëmie. Dit komt omdat door de uitscheiding van kalium, natrium meer wordt vastgehouden samen met vocht verhoogde bloeddruk kan leiden tot blindheid doordat het netvlies los laat. Door de achterpoten zakken Bij het onderzoek wordt een veel te laag kalium gehalte gevonden, maar calcium en magnesium zijn wel in orde. Bij een te laag plasma gehalte aan kalium kunnen we een aantal oorzaken onderscheiden: 1. Te veel aldosteron: onderzoeken met het aldosteron/rennine ratio (nooit alléén aldosteron meten!!!)de ratio zal omhoog gaan, rennine blijft normaal en aldosteron omhoog. 92

93 2. Kaliumverlies door een gatro-intestinaal probleem of via de nieren. Er zijn echter geen signalen dat er een probleem is met het GE stelsel. Een probleem met de nieren zou nog kunnen. Maar de urinewaarden waren gewoon normaal, dus ook niet waarschijnlijk. 3. Syndroom van Cushing, maar komt bij katten niet vaak voor. Bovendien zouden ze dan type III diabetes snel krijgen en daar is geen sprake van (hypokaliëmie ontstaat bij de ziekte van Cushing. Het teveel aan cortisol kan de mineralocorticoïden receptor blokkeren hypokaliëmie). 4. Verminderde opname: braken, GE probleem. De kat eet echter niet slecht, dus onwaarschijnlijk. Een verhoogd aldosteron gehalte is dus het meest waarschijnlijk. Een verhoging van de aldosteron waarden kan komen door een tumor van de zone glomerulasa. Een hyperplasie van de zona glomerulosa kan ook de oorzaak zijn. Dit is met echo in beeld te brengen, een tumor is meestal eenzijdig en een hyperplasie is altijd beiderzijds. Bovendien verschilt een tumor in morfologie van de hyperplasie, maar een 100% onderscheid kun je niet maken. Wanneer het een tumor is, wil je direct de bijnier verwijderen. In het geval van hyperplasie kun je een aldosteron-receptor-blokker toedienen. Vanwege de blindheid kun je ook direct de bloeddruk verlagen (calcium-kanaal-blokkers). Thema 13: schildklieraandoeningen Dieren die een teveel aan schildklierhormoon hebben, hebben een goede eetlust maar komen niet aan. De dieren zoeken naar een koude locatie, zijn rusteloos en nerveus, hebben een verhoogde hartslag en een vergrote schildklier. Wanneer er een tekort is zijn de dieren vaak lethargisch, inactief, op zoek naar warme locaties en de vacht of huid kan abnormaal zijn. De schildklier Het bevindt zich bij de meeste dieren aan laterale zijde van de trachea, dicht bij de nervus laryngeus (complicatie bij operatie). Op of onder de schildklier liggen ook nog 2 bijschilkiertjes, wat ook bij een operatie aan de schildklier per ongeluk verwijderd kan worden en voor complicaties zorgen tekenen van hypocalciëmie. Histologisch bestaat de schildklier uit een groot aantal acini, met daarbinnen een colloïd vloeistof. In de colloïd vindt de synthese van T3 en T4 plaats en de benodigde jodium en thyroglobuline zijn afkomstig uit de folliculaire cellen. Wanneer de cellen inactief zijn hebben deze een platte vorm. De schildklier omvat een aantal regelstappen die effecten hebben: 1. TRH: vanuit de hypothalamus komt het via het portale systeem in de hypofyse terecht. De hypofyse kan vervolgens TSH uitscheiden. Andere invloeden van TRH is de uitscheiding van prolactine, vasopressine, GH en ACTH. TSH dat door de hypofyse geproduceerd wordt zorgt vervolgens voor de productie van T3 en T4. TRH wordt snel afgebroken, maar de effecten op T3 en T4 kunnen uren blijven bestaan. 2. TSH: het stimuleert de synthese en de secretie van T3 en T4 in de schildklier. Bij binding aan de schildklier gaan de volgende stappen lopen; activatie van adenylaat-cyclase endocytose van colloïd secretie van T3 en T4 opname van jodide incorporatie van aminozuren in eiwitten mitotische activiteit. 3. Schildklier: naast T3 en T4 produceert de schildklier ook calcitonine, een calcium verlagend hormoon. Door een nutritioneel tekort aan jodide wordt de productie van T3 en T4 sterk geïnhibeerd. 4. T3 en T4 in het bloed: er wordt dagelijks veel meer T4 dan T3 uitgescheden, en het meeste circulerende T3 wordt uit T4 gevormd. De dragers van de hormonen in het bloed zijn thyroxine binding globuline (TBG), thyroxine binding prealbumine en albumine. Voor T4 is de eerste van groot belang, voor T3 de eerste en albumine. Verkeerde waarden van bindingseiwitten kunnen ook tot verkeerde plasma waarden van T3 en T4 leiden. TSH heeft op de concentratie vrije hormonen geen invloed. 93

94 5. Effect van schildklierhormonen op genen: de meeste receptoren liggen in de nucleus, en een deel van de T4 wordt na binnenkomst in T3 omgezet. Door binding aan het DNA kan de expressie van genen voor veel enzymen worden aangepast, waardoor er een grote variëteit aan effecten kan ontstaan. 6. Effect van schildklierhormonen op de ontwikkeling: ontwikkeling wordt door schildklierhormonen gestimuleerd en omdat het niet door de placenta kan zorgt de foetus hier al zelf voor. Met name de skelet differnetiatie gaat bij een tekort mis en niet zozeer de groei. Ook op het gebied van het CZS kunnen er dingen mis gaan. 7. Effect van schildklierhormonen op het metabolisme: het meest opvallende gevolg van T3 en T4 is een verhoging in zuurstofverbruik en er wordt dan ook meer hitte geproduceerd. Een verhoging van het basaal metabolisme is eveneens een gevolg. Een overmaat aan de hormonen zorgt voor eiwit en vetafbraak, een negatieve stikstofbalans, spierafbraak, verhoogde glycogenolyse, verhoogde koolhydraat absorptie in de darm. Katabole effecten dus. 8. Effect van schildklierhormonen op neuromusculaire activiteit: de drempel voor activiteit wordt door schilklierhormonen verlaagd. 9. Negatieve feedback regulatie van T3 en T4: zonder TSH zal de schildklier atrofisch worden, teveel TSH leidt juist tot hypertrofie. Hetzelfde geldt voor TRH uit de hypothalamus. Samen met hun metabole effecten hebben T3 en T4 zelf een feedbackfunctie op de hypofyse en hypothalamus. Syllabus: De schildklier bestaat uit 2 pakketten (de lobben) die uit follikels zijn opgebouwd en de lobben liggen bij de hond en de kat aan weerszijden van de trachea welke door de ligging en consistentie (spierachtig) normaal niet palpabel zijn. Bij het paard zijn ze wel palpabel. De hormonen T3 en T4 worden uit jodium en tyrosine gemaakt, en heeft grote invloed op de stofwisseling en de groei. Perifere weefsels kunnen T3 inactiveren door het om te zetten in reverse T3. De grootte van de schildklier is variabel en o.a. afhankelijk van de omgevingstemperatuur van het dier. Atrofie en hypertrofie zijn hierdoor niet makkelijk macroscopisch vast te stellen, microscopisch kunnen we kijken naar de hoogte van het follikelepitheel wat de TSH-concentratie weerspiegelt. Bij een secundaire atrofie door TSH is bijvoorbeeld het epitheel afgeplat, de resorptievacuolen ontbrekend, colloïd eiwitrijk en het follikel niet vergroot. Dit kan gepaard gaan met een traag werkende schildklier. Neoplasieën, aanhoudende TSH, ontstekingen en auto-immuunziekten kunnen juist een hypertrofie geven, waarbij we van een struma spreken als dit beiderzijds is. Een vergroting kan gepaard gaan met een te sterke, maar ook een verminderde werking. De schildklier verzorgt een vrij constante productie van hormonen, met jodide als belangrijkste bouwsteen. De schommelingen in het jodide aanbod van het voedsel wordt door de schildklier zelf opgevangen, die jodium in de colloïd ruimten opslaat. Een renaal mechanisme is er voor jodide niet. De schildklier kan ook de transport mechansimen versterken en echte tekorten treden dus pas bij een heel erg jodium-arm dieet op. De aanhoudende hoge TSH concentraties kunnen voor zeer sterke hyperplasie zorgen, parenchymateus of microfolliculair struma, met hyperplasie van de epitheelcellen. Wanneer dit veroorzaakt wordt door jodium noemen we het een endemisch struma. Door verbeterde voeders komt het tegenwoordig bijna niet meer voor, hoewel bij grasparkieten nog wel eens. Congenitale afwijkingen in de synthese van de hormonen of misbruik van schildklier hormonen kan nog wel eens aanleiding geven tot afwijkingen. Wanneer de prikkeling van TSH wordt weggenomen dan blijft de hormoon synthese doorgaan maar stopt de colloïd resorptie en afbraak. De follikels gaan door colloïd sterk verwijden, het epitheel wordt plat en de gestolde colloïdgel geeft op sneevlakte een glimmend en glazig aspect. Bij een 94

95 langdurige struma kan deze nodulair worden en verder zijn er ook nog ouderdomshyperplasieën bekend. Hypothyreoïdie: Het is te weinig circulerend schildklier hormoon en zorgt bij jonge dieren voor groeiproblemen. De struma en de congenitale afwijkingen komen zelden voor. De verkregen primaire en de secundaire vorm (door te weinig TSH) komen bij de hond wel regelmatig voor, maar hier wordt alleen op de verkregen primaire vorm ingegaan omdat dat in 95% de gevallen voorkomt. Hierbij wordt een lymfocytaire ontsteking of een atrofie van de schildklier gevonden, beiden met een immunologische pathogenese. Een enkele keer wordt een neoplasie gevonden. De dieren krijgen het pas op latere leeftijd en de groei is dan al voltooid. Het wordt vooral gezien bij grotere hondenrassen tussen 2 en 6 jaar oud. BIJ DE KAT KOMT VERKREGEN PRIMAIRE HYPOTHYREOIDIE NIET VOOR. Verschijnselen: In het begin komen nauwelijks verschijnselen voor, en later varieert dit ook sterk in ernst. Een gezamenlijke factor is altijd een verminderde lichamelijke en geestelijke activiteit, opzoeken van warme plekken, stijve gang en een toename in lichaamsgewicht. De oestrus is afwezig en door myxoedeem en afhangen van de oogleden krijgen de honden vaak een slome uitdrukking. De vacht is dor, kale plekken, verdikte huid (=myxoedeem), ruw. De stijve gang kan leiden tot abnormaal afslijten van de nagels, de lichaamstemperatuur kan te laag zijn, pols en ictus cordis zijn zwak. Diagnostiek: De diagnose dient te worden bevestigd met parameters voor de schildklierfunctie. De eerste stap is het bepalen van de T4 plasma concentratie, welke vrijwel altijd te laag is. Echter is dit niet voldoende omdat het ook verlaagd uit de bus kan komen door andere aandoeningen en medicijn gebruik, bovendien is dat het vrije deel wel goed maar alleen de gebonden fractie te laag wat helemaal niet erg is. Wanneer het probleem niets te maken heeft met de schildklier of de hypofyse noemen we het ook wel een sick euthyroid syndroom. TSH-stimulatietest: momenteel niet goed verkrijgbaar en heel duur, dus niet praktisch uit te voeren. Bepaling van het endogene TSH plasma gehalte: het TSH gehalte zal door het ontbreken van de negatieve feedback van T4 verhoogd zijn. Bij 1/3 van de honden is dit niet dus dan geen waardevolle bepaling. Er kan bij een normale waarde dus nog steeds een primair probleem met de schildklier zijn, en ook een secundair probleem als gevolg van verminderde TSH afgifte kan niet uitgesloten. Tot slot blijft de kans op het sick euthyroid syndroom bestaan. Scintigrafie: om een onderscheid tussen die 3 te maken is scintigrafie een goed idee. Er worden dan radioactief gelabelde stoffen van jodide toegediend, welke bij een sick euthyroid syndroom zal de opname normaal zijn. Bij een primair schildklierprobleem zal de opname echter niet goed zijn en dat dus met beeldvormende technieken ook zichtbaar te maken. Therapie; Thyroxine kan 2x daags per os worden toegediend en heeft over het algemeen goede resultaten. De substitutie is wel levenslang nodig maar de prognose is dan ook wel goed. Hyperthyreoïdie en schildkliertumoren: Aan de hyperthyreoïdie ligt bij de hond, kat en het paard altijd een neoplasie ten grondslag. Hond: bij de hond zijn de tumoren vrijwel altijd maligne, bij reuen en teven even vaak en bij honden van middelbare tot oude leeftijd. In de onderkaken en aan de basis van het hart kan neoplastisch ectopisch schildklierweefsel worden gevonden. o Verschijnselen: er wordt bijna altijd een dikte in de hals gevonden die bij lang wachten tot dysfagie of dyspneu kan leiden. Soms (15%) heeft de neoplasie een 95

96 autonome hyperfunctie, met een overmatige productie. Dit leidt dan tot PU/PD, vermagering, minder uithoudingsvermogen, warmte intolerantie, verhoogde ictus cordis en hoog voltage van ECG. PU/PD ontstaat bij de honden in alle gevallen, maar de dieren zijn meestal niet nerveus. o Diagnostiek: de schildklier kan gepalpeerd worden, en cytologisch onderzoek kan de aard van de massa vaststellen. Scintigrafie kan met name op unilateraal of bilateraal uitsluitsel geven, en verhoogde plasma T4 waarden worden meestal waargenomen. o Therapie: chirurgische verwijdering moet zo snel mogelijk (al vóór de uitslag van de T4-bepaling), en metastasen in de longen kunnen worden opgespoord met röntgen. Bij een unilaterale neoplasie kan de andere zijde de taken overnemen, en controle van de T4 concentratie is dan voldoende. Wanneer het probleem bilateraal is kan een hypothyreoïdie ontstaan, en een hypoparathyreoïdie. Een suppletie is dan nodig met een intensieve controle op de plasma calciumconcentratie. o Prognose: tijdige chirurgie bereikt meestal een goede kwaliteit van leven, bij metastasen is de prognose uiteraard minder gunstig. Kat: het betreft meestal katten van 10 jaar en ouder, met kleine proliferaties van haarden tot adenomen multipele adenomateuze hyperplasieën. 70% is bilateraal en de proliferaties zijn hormonaal actief. o Verschijnselen: de patiënt wordt aangeboden met verschijnselen van hyperthyeroïdie: gewichtsverlies, goede eetlust, hyperactivietit, rusteloosheid, hyperdefecatie, warmte-intolerantie (hijgen), hartinsufficiëntie en soms PU/PD. De nieuwvormingen worden meestal niet opgemerkt. Er is ook een ander ziektebeeld wat meestal in het eindstadium optreedt, waarbij het dier ook gewichtsverlies heeft maar apathisch en anorexisch is (=apathische vorm). Het kan gepaard gaan met cardiomyopathie. o Diagnostiek: na zeer zorgvuldige palpatie kunnen ze gevonden worden, plasma T4 waarden zijn verhoogd en scintigrafie kan uitsluitsel geven. Ectopisch neoplastisch klierweefsel kan ook dan worden vastgesteld, evenals het onderscheid tussen unilateraal en bilateraal. o Therapie: de nieuwvormingen kunnen meestal verwijderd met behoud van de bijschildklieren. Bij verwijdering van beide schildklieren kan een hypothyreoïdie onstaan die moet ondervangen met suppletie van thyroxine. Behandeling met radioactief jodium vernietigd selectief de hyperactieve cellen, maar dit is slechts op een gering aantal plaatsen in NL mogelijk. Anti-thyreotica kan ook een behandeling zijn, maar de katten worden hier vaak misselijk van. Allergische reacties kunnen ook gezien worden en gevaarlijke hematologische complicaties. Bij tijdig stoppen is de reactie meestal reversibel. o Prognose: eenzijdige verwijdering heeft een goede prognose, tweezijdig wordt de prognose bepaald door het al dan niet optreden van de hypothyreoïdie en de mogelijkheden tot substitutie. Paard: o Benigne tumor: dit is een eenzijdige ouderdomshypertrofie (adenoom) en komt het meeste voor. De hypertrofie is hormonaal niet actief, en kan alleen uit cosmetisch oogpunt bezwaarlijk worden geacht. Noodzakelijk kan het zijn (unilateraal) wanneer het omliggende structuren belemmert om een operatie uit te voeren. Overmatige opname van zeewier of jodium kan ook tot een hyperplasie leiden, maar nooit echt gevaarlijk. o Maligne tumor: adenocarcinomen zijn heel zeldzaam, en de neoplasie is meestal ook niet hormonaal actief en zaait zelden uit, maar is wel mogelijk naar de longen, skelet en lymfeknopen. De klinische verschijnselen bij het paard zijn in de regel toe te schrijven aan de locatie van de metastasen. De combinatie van een adenocarcinoom en hyperthyreoïdie is slechts eenmaal vastgesteld. 96

97 Hoorcollege 17: hypothyreoïdie De diagnose wordt snel ten onrechte gesteld, maar ook kan het juist jaren duren voordat de diagnose gesteld wordt. De schildklier bevindt zich onder de larynx, met (bij de hond) 2 aparte delen. Normaal zijn de schildklieren niet palpabel. Hypothereoïdie is een syndroom dat het gevolg is van een verminderde productie van het schildklierhormonen. Een syndroom betekent dus ook dat het een verzameling is van verschillende ziektebeelden, omdat het schildklierhormoon ook van invloed is op bijna alle orgaansystemen. Dit maakt de diagnose natuurlijk wel moeilijker. Aan de definitie is ook te zien dat er meerdere schildklierhormonen zijn (thyroxine T3, thyronine T4). Beiden hebben een invloed op de stofwisseling, mentaal en fysiek. De afgifte van de hormonen wordt gereguleerd door TSH uit de hypofyse. Deze wordt weer gereguleerd door de hypothalamus, een stimulatie door TRH en geremd door Somatostatine. Troof hormoon: effect op de celgroei en afgifte van hormonen door de schildklier. De negatieve feedback van het regelsysteem gebeurd met name door T3. En dat maakt T3 ook eigenlijk belangrijker dan T4, omdat: Omzetting van T4 in T3 in perifere weefsels Eiwitbindingen T4 is veel groter dan de eiwitbinding van T3 (gebonden aan eiwit = inactief) T3 is 4x maal zo potent als T4. In het lichaam gaat het dus eigenlijk om T3, maar in de diergeneeskunde maken we eigenlijk alleen maar gebruik van T4. Dit komt omdat T4 een directe maat is voor de functie van de schildklier. Wanneer je T3 zou meten, zou je ook nog een indirecte meting doen, T3 ontstaat immers uit T4. Hypothyeroïdie: geen geslachtsverschillen vaker bij grotere hondenrassen. Leeftijd is vaak tussen de 1-6 jaar. Begint zeer geleidelijk Hierdoor ook: wordt vaak gezien als veroudering. Verschijnselen: Sloomheid, lethargie: tragische slome gelaatsuitdrukking. Dit komt door het verdikken van de huid, daardoor krijgen de honden rimpels. De bovenoogleden hangen bovendien af, door een verlaagde sympathicus activiteit. 97