Laktierende Kühe sind bekanntermaßen besonders hitzeempfindlich. Ihr Stoffwechsel produziert sehr viel Wärme und das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Tierkörpers ist klein. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Nutztierbiologie Dummerstorf nutzten daher Holsteinkühe als sensitives Modell, um die Auswirkungen hoher Umgebungstemperaturen auf die Darmbarriere zu untersuchen.
Kühe in der Klimakammer
Von Untersuchungen an Nagern, Schweinen und Menschen war bereits bekannt, dass Hitzestress die Durchlässigkeit der Darmbarriere erhöht. In Dummerstorf wollte man genauer wissen: Ist dies ein direkter Effekt der Hitze oder wirkt sich die bei hohen Temperaturen reduzierte Futteraufnahme auf den Darm aus? Die Wissenschaftler simulierten für eine Gruppe von Holsteinkühen in einer Klimakammer daher heiße Sommermonate: Sie setzten sie unter standardisierten Bedingungen Temperaturen von 28 Grad und einem Temperatur-Feuchtigkeits-Index (THI) von 76 aus. Parallel wurde eine zweite Gruppe von Kühen bei moderaten Temperaturen gehalten, bekam aber nur soviel Futter, wie von den hitzegestressten Kühe aufgenommen wurde.
Undichte Darmwand bei Hitzestress
Das Jejunum der Tiere wurde histologisch untersucht. Bei den moderat hitzegestressten Kühen fanden sich Ansammlungen von Zellen in der Submukosa. Eine RNA-Sequenzierung ergab, dass es sich dabei um bisher noch nicht beschriebene Immunzellen handelte, die Makrophagen ähneln. Auch Proteinveränderungen wiesen auf eine gestörte Darmbarriere hin. Bei den Kühen, die bei niedrigeren Temperaturen gehalten wurden, war die Darmbarriere hingegen intakt. Die Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass bei Milchkühen bereits moderat erhöhte Temperaturen direkt die Schutzbarriere des Darms schädigen.
Analoge Veränderungen der Darmwand sind von Erkrankungen wie der Inflammatory Bowel Disease (IBD) oder Morbus Crohn bzw. Zöliakie beim Menschen bekannt.
Originalpublikation:
Koch F, Thom U, Albrecht E, Weikard R, Nolte W, Kuhla B, Kuehn C (2019): Heat stress directly impairs gut integrity and recruits distinct immune cell populations into the bovine intestine. PNAS 116: 10333–10338. DOI 10.1073/pnas.1820130116.
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Hitze greift direkt die Darmbarriere an
Hohe Temperaturen im Kuhstall haben nicht nur Auswirkungen auf Milchleistung und Fruchtbarkeit. Sie schädigen auch die Darmbarriere von Milchkühen und geben den Weg frei für einwandernde Pathogene.