In dieser Arbeit wurden die Effekte einer suboptimalen alimentären Manganversorgung auf die Genexpression und weitere biochemische Parameter anhand eines 6wöchigen Stoffwechselversuchs (0,35 vs. 18,84 mg Mn / kg Diät) mit wachsenden Ratten untersucht. Die Auswirkungen auf zootechnische Parameter, Blutparameter, Gewebsmangankonzentrationen und auf die manganabhängigen Enzyme MnSOD und Arginase wurden ermittelt. Da die Genexpression z.B. der MnSOD auch durch redoxsensitive Transkriptionsfaktoren beeinflusst wird, wurden zudem der totale antioxidative Status (TAOS), die Thiobarbitursäure reaktiven Substanzen (TBA-RS) und das Metallothionein (MT) in den Lebern analysiert.Zur Genexpressionsanalyse (GEA) mittels drei unterschiedlicher cDNA-Microarray-Paare mit jeweils 1176 Genen wurden Leber-RNA-Probenpools von je drei Mangel- bzw. Kontrolltieren eingesetzt. Aufgrund von Qualitätsmängeln (nicht auswertbare Genspots, nur geringe Übereinstimmungen bei vorhandenen Parallelen beeinflusster Gene und ein stark positives Signal auf einer Negativkontrolle) wurde die GEA mit einem der drei Arraypaare wiederholt, wobei RNA-Pools anderer Tiere eingesetzt werden mussten.Bezüglich der Lebendmasseentwicklung waren keine signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen zu erkennen, die Futteraufnahme war nur gering beeinflusst. Sowohl Hämatokrit als auch Blutglucose wiesen keine signifikanten Gruppendifferenzen auf. Der Hämoglobingehalt war in der Mn-Mangelgruppe ernied¬rigt, aber noch nicht im anämischen Bereich. Die Mn-Konzentrationen in Leber, Femur und Blutplasma waren in der Mn-Mangelgruppe höchstsignifikant und die Aktivität der Leber-MnSOD signifi¬kant reduziert. Die Quantifizierung der Leberarginase ergab keine Gruppenunterschiede. Weder beim TAOS, noch bei den TBA-RS zeigten sich Gruppendifferenzen, wobei die TBA-RS-Werte nicht auf Lipidschädigungen hinwiesen. Für das Gesamt-MT wurde eine signifikant höhere Konzentration in den Lebern der Mn-Mangelgruppe festgestellt.Die erste GEA zeigte in der Mn-Mangelgruppe bei 11 Genen eine vermin¬derte und bei 17 Genen eine erhöhte Expression. In der Wiederholung der GEA wurden in der Mn-Mangelgruppe 3 Gene mit verminderter und 4 Gene mit erhöhter Expression nachgewiesen. Bei auf den Arrays enthaltenen Genen Mn-abhängiger Enzyme (Arginase I und II, MnSOD, PEPCK, Pyruvatcarboxylase, Glutaminsynthetase, Leber-Catalase, Glycosyltransferasen) konnten in bei¬den Untersuchungen keine Expressionsunterschiede festgestellt werden. In beiden Untersuchungen konnte bei den Proben der Mangeltiere eine deutlich erhöhte Expression des MT1-Gens festgestellt werden. Alle anderen Gene, bei welchen eine Beeinflussung gefunden wurde, konnten im Vergleich beider Untersuchungen nicht bestätigt werden. Die Ergebnisse der Microarrayuntersuchung für die MnSOD und das MT-1 wurden durch Verifizierung mittels RT-PCR bzw. Northern blot bestätigt.Daraus wurden folgende Schlussfolgerungen gezogen: Der Einfluss der suboptimalen alimentären Manganversorgung auf die Genexpression wurde wahrscheinlich auch durch andere, teilweise gruppeninterne Faktoren überlagert. Die cDNA-Microarrayanalyse kann, wie sie hier angewendet wurde, aufgrund der zu geringen Sensitivität nur als Screeningmethode betrachtet werden. Für statistisch abgesicherte Aussagen bei höherer Sensitivität wären mehr Wiederholungen je Probe und Array nötig. Eine Verifizierung der Genexpressionsdaten und der Effekte auf die Zielproteine mittels anderer Methoden war geboten. Sowohl die MnSOD als auch die Arginase scheinen einem rein posttranskriptionalen Einfluss des Mangans zu unterliegen. Die Genexpression und damit auch die Konzentration des MT war in der Mangelgruppe wahrscheinlich infolge eines vermehrten Auftretens von ROS erhöht. Bis zu dem hier erreichten Stadium eines Manganmangels konnte die geringere MnSOD-Aktivität in der Mangelgruppe bezüglich der ROS-Entgiftung vermutlich durch erhöhte MT-Level kompensiert werden.
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