Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Endotoxinemi hos häst ses framförallt i samband med sjukdomar i mag- och tarmkanalen. De metabola rubbningarna och den utbredda inflammationen som endotoxinemin medför, gör att det är ett allvarligt tillstånd som kräver veterinärvård. Förändringar i aminosyrametabolismen har setts hos människor med experimentellt inducerad endotoxinemi och patienter med sepsis. Den kraftigt ökade muskelnedbrytning som endotoxinemi medför anses ha stor betydelse för patientens återhämtningsförmåga och prognos för överlevnad. Förutom aminosyrornas egenskaper som byggstenar för produktion av protein har de en viktig funktion för cellsignalering, bidrar till bevarandet av ett fullgott immunförsvar och hämmar cellskador. Enligt författarens vetskap har ingen vetenskaplig studie tidigare gjorts för att undersöka hur aminosyrametabolismen påverkas hos hästar med endotoxinemi, varken på patientmaterial eller hos hästar med experimentellt inducerad endotoxinemi. Syftet med den här studien var att undersöka hur koncentrationerna av de grenade aminosyrorna, glutamin, glycin och tyrosin förändras i plasma vid experimentellt inducerad endotoxinemi. I studien inducerades endotoxinemi hos åtta varmblodstravare, genom en sex timmars intravenös infusion av Escherichia coli endotoxin (O55: B5), totalt 500 ng/kg kroppsvikt. Blodprover för analys av plasmaaminosyrakoncentrationer togs vid olika tillfällen: fem prover togs vid fem olika tillfällen dygnet innan infusionen (baskoncentrationer), ett nollprov togs omedelbart före infusionens start, vidare togs prover varje timme under infusionen samt 1, 2, 3, 6, 10, 12 timmar efter infusionens slut. Därefter togs prover var tredje timme till 72 timmar efter infusionens slut. Trots att endotoxininfusionen endast orsakade relativt milda kliniska symtom, uppvisade hästarna förändringar i aminosyrametabolismen med markant minskade koncentrationer av isoleucin, glutamin samt tyrosin i plasma. Dessa förändringar inträffade under första dygnet efter endotoxininfusionen medan plasmakoncentrationerna av leucin och glycin steg under de två nästkommande dygnen efter endotoxininfusionen. Dessa förändringar är sannolikt relaterade till en ökad omsättning av dessa aminosyror då de är involverade i livsuppehållande processer såsom inflammationssvar och proteinuppbyggnad. Dessa resultat överensstämmer med resultat från humana studier på patienter med sepsis och tyder därför på att det finns likheter mellan hästens och människans aminosyrametabolism i samband med endotoxinemi. Resultaten visar att hästars aminosyrametabolism förändras vid experimentellt inducerad endotoxinemi, vilket sannolikt bidrar till den muskelförlust som ses hos svårt sjuka hästar och till svårigheter att tillfriskna. Mer forskning på ett större antal hästar behövs för att utreda hur hästars aminosyrametabolism förändras vid naturligt förekommande endotoxinemi, exempelvis till följd av akuta gastrointestinala lidanden såsom kolik. Detta för att bättre kunna anpassa den medicinska behandlingen efter hästens specifika metabola behov, till exempel genom parenterala näringslösningar. På sikt kan detta leda till bättre utvärdering och behandling av den svårt sjuka hästen samt till en förkortad konvalescenstid. Förhoppningsvis kan den här studien agera modell för fortsatt forskning som leder till att behandling och prognos för hästar med endotoxinemi förbättras.

Endotoxemia is a serious and common feature in horses with gastrointestinal disorders, such as colic and colitis. Because of the extensive inflammatory response as well as the metabolic changes that occur during this condition these horses often need intensive care. Amino acids have several important functions during endotoxemia. Studies in human patients with sepsis and experimentally induced endotoxemia have shown that they exhibit severe disturbances in the amino acid metabolism. This is regarded to be one explanation for the long recovery often seen in these patients. To the knowledge of the author, there are no scientific studies that have investigated the influence on the amino acid metabolism of horses with naturally occurring or experimentally induced endotoxemia. The purpose of this study was to investigate the plasma levels of isoleucine and leucine (branched-chain amino acids), glutamine, glycine and tyrosine in horses with experimentally induced endotoxemia. Endotoxemia was induced in eight Standardbred trotters by a continuous intravenous infusion of Escherichia coli endotoxin (O55: B5), with a total dose of 500 ng/kg body weight. Blood samples for analysis of plasma amino acid concentrations were collected at different time points. Baseline samples were collected at regular intervals the day before, and immediately prior to the start of the infusion with endotoxin. Thereafter, blood samples were drawn every 60 minutes during the 6 hour infusion period, at 1, 2, 3, 6, 10 and 12 hours post-infusion, and then every third hour until 72 hours post-infusion. During the infusion, all horses showed signs of endotoxemia with increased body temperature, dark mucus membranes, depression, tachycardia, tachypnea and some of the horses showed mild colic signs. The concentrations of isoleucine, glutamine and tyrosine decreased significantly during the infusion period but returned to baseline levels within 24 hours after the end of the infusion. The concentrations of leucine and glycine started to increase during the post infusion period and were significantly increased compared to baseline values at 18 hours (leucine) and 48 hours (glycine) after the end of the infusion. The concentrations of plasma leucine and glycine had not returned to baseline values at 72 hours after the end of the infusion. The results of the present study indicate that horses with experimentally induced endotoxemia show similar alterations in plasma amino acid profile as have previously been reported in humans with experimentally induced endotoxemia and naturally occurring endotoxemia. These changes are probably related to the increased metabolic demand of amino acids involved in inflammatory response, protein synthesis and cell signaling that occur during endotoxemia. The changes in plasma amino acid could be one factor that contributes to the muscle loss seen in critical ill horses and for the long recovery period often seen in these patients. Further research is needed to investigate how the amino acid metabolism changes in horses with naturally occurring endotoxemia, for example as a consequence to acute gastrointestinal conditions such as colic. In the future, this may lead to a better evaluation and treatment of the critical ill horse and a shortened time of convalescence.