Institut fur Ticrhaltung und Tierzucbtung der Universitat Hohmhcim, Stuttgart-Hohcnhcim

Morphologische und biochemische Parameter der Ruckenfettgewebeschichten beim Schweinl

Von URSULA ROTHFUSS

Eingang dcs Ms. 16. 05. 83

1 Einleitung und Problemstellung

Das Ruckenfettgewebe setzt sich beim Schwein ursprunglich aus drei verschiedenen Schichten zusarnrnen. Bei den Schweinen rnoderner Zuchtrichtung sind in der Regel nur zwei Schichten deutlich zu erkennen, die durch eine Bindegewebeschicht (Fascia superficialis trunci) vonein- ander getrennt sind.

Schon MARTIN (1935) differenzierte zwischen dern ,,Hautspeck", der entwicklungsphysiolo- gisch der Lederhaut angehort und deren verfettete Schicht darstellt, und dem ,Unterhaut- speck", der als verfettetes Unterhautgewebe abgelagert wird.

Bereits irn foetalen Stadium verlauft die Entwicklung des Bindegewebes im Ruckenspeck in zwei Schichten. Die festere obere Schicht des Ruckenfettgewebes enthalt zahlreiche Bindege- webestrange, die von der Lederhaut ausgehen und in der Bindegewebeschicht . enden. Die weichere untere Schicht dagegen enthalt nur wenige schmale Bindegewebestrange, die parallel zur Hautoberflache laufen (BOHM und PLEVA 1960).

Zwischen den beiden Schichten bestehen sowohl rnorphologische als auch funktionelle Unterschiede. So berichten 2.B. MOODY und ZOBRISKY (1966), dai3 die untere Schicht eine hohere Fettspeicherungskapazitat hat und ihre Dicke in einer engeren Beziehung zurn gesarnten Riickenfett steht als die Dicke der oberen Schicht. KOCH et al. (1968) konnten zeigen, dai3 die untere Schicht einen hoheren Fettsaure-Turnover besitzt. O'HEA und LEVEILLE (1969) stellten fest, dai3 in Gewebeschnitten aus der unteren Schicht von 140 kg schweren Schweinen rnehr G l ~ k o s e - U - ' ~ C in Fettsauren eingebaut wird als in Schnitten aus der oberen Schicht. Aus Untersuchungen von SINK et al. (1964) geht aui3erdern hervor, dai3 die Verteilung der verschiedenen Fettsauren in den Schichten Unterschiede aufweist, die vermutlich auf genetischer Verankerung beruhen.

In vorliegender Arbeit sollen biochemische und rnorphologische Parameter in den beiden Schichten des Riickenfettgewebes bei Tieren der Rassen Large White und PiCtrain, die sich stark irn Fettansatz unterscheiden, verglichen werden. Eine Gegeniiberstellung der Rassen erfolgte an anderer Stelle (ROTHFUSS 1981).

' Mit finanzieller Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (SFB 142)

U.S. Copyright Clearance Center Code Statement: Z. Tierphysiol., Tierernahrg. u. Futtermittelkde. 50 (1983), 263-269 0 1983 Verlag Paul Parey, Hamburg und Berlin ISSN 0044-3565 / InterCode: ZITFAA

0044-3565/83/5004-0263 $ 02.50/0

264 Ursula RothfuJ

2 Material und Methoden

Die kastrierten mannlichen Large White- und PiCtrain-Schweine wurden mit einem Gewicht von etwa 20 kg gekauft und ad libitum in Einzelhaltung bis zum Gewicht von 100 kg gemastet.

Die Entnahme der Fettgewebeproben aus dem Ruckenspeck erfolgte be1 einem Mastge- wicht von 90 kg, wie bei ROGDAKIS (1974) beschrieben. Das Alter der Tiere lag bei etwa 165 Tagen.

Es wurden die beiden Fettgewebeschichten der gefrorenen Proben entlang der Bindegewe- beschicht getrennt und folgende Merkmale erfa13t: - Aktivitat NADPH-liefernder Enzyme (NADP-MDH, G6PDH, 6PGDH), als Index der lipo-

- Protein- und Lipidgehalt - lipolytische Aktivitat isolierter Fettzellen, mit und ohne Stimulation durch Adrenalin - GroBe und Anzahl der vorhandenen Fettzellen Die Herstellung der Gewebeextrakte und die Bestimmung der Aktivitat der NADPH- liefernden Enzyme NADP-Malat-Dehydrogenase (NADP-MDH, EC 1.1.1.40), Glukose-6- Phosphat-Dehydrogenase (G6PDH, EC 1.1.1.49) und 6-Phospho-Glukonat-Dehydrogenase (6PGDH, EC 1.1.1.44) wurde nach ROGDAKIS (1974) durchgefiihrt. Der losliche Proteingehalt im Gewebeextrakt wurde nach der Methode von LOWRY et al. (1951) mit Rinderserumalbumin als Standard bestimmt.

Die Isolierung der Fettzellen, die Ermittlung der Fettzelldurchmesser und die Berechnung der Anzahl der Fettzellen sowie die Bestimmung der lipolytischen Aktivitat der isolierten Fett- zellen wurde ausfuhrlich von ROTHFUSS (1981) beschrieben.

Als Ma13 der basalen Lipolyse (ohne Induzierung mit lipolytisch oder antilipolytischen Agenzien) diente die Freisetzung von Glycerol aus den isolierten Fettzellen in das Medium. Zur Stimulation der in vitro-Lipolyse wurde dem Medium 10 pmol I-Adrenalin-Bitartrat pro ml zugegeben. Das freigesetzte Glycerol wurde enzymatisch nach der Methode von EGGSTEIN und KUHLMANN (1970) bestimmt.

Die Ermittlung des Lipidgehaltes erfolgte in Anlehnung an die von FOLCH et al. (1957) sowie von STAUFFACHER und RENOLD (1 969) beschriebenen Methoden nach Chloroform- Methanol-Extraktion.

Fur die Erfassung der Dicke der oberen und unteren Schicht des Ruckenfettgewebes am geschlachteten Tier (Gewicht etwa 100 kg) wurde nach einer Kuhldauer von 48 Stunden bei 2- 4°C an der linken Schlachthalfte ein Durchschnittswert aus den Messungen an Widerrist, Ruckenmitte und Hufte gebildet.

Die statistische Auswertung der Ergebnisse basierte auf dem t-Test fur paarweise angeord- nete MeBwerte (SACHS, 1978).

genen Aktivitat

3 Ergebnisse

3.1 Proteingehalt und Enzymaktivitaten

Die Gehalte an loslichem Extraktprotein und die Aktivitaten der NADP-Enzyme in der oberen und unteren Ruckenfettgewebeschicht sowie die Differenzen zwischen den Schichten sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Parameter der R ~ c k ~ f e t ~ ~ c b c s c b i c b t e n beim Scbwcin

Tabelle 1

Mittclwertc und Standardfehlcr des Protcingehaltcs und dcr Enzymaktivititen in den bcidcn Schichtcn des Riickenfcttgcwebes bei Large White und Pittrain-Schweincn

265

Mcrkmal Schicht

R a w obcre untere Diffcrenz i-Tcst

Protein3

NADP-MDH'

G6PDH'

6PGDH'

Surnme der Enzyme' ' n - 9

n - 5

Large White' 2,546 f 0,290 Pietrain? 3,186 f 0,389

Large White 1,200 f 0,120 PiCtrain 0,594 f 0,161 Large White 0,058 f 0,024 PiCtrain 0,124 f 0,033 Large White 0,103 f 0,022 PiCtrain 0,143 f 0,030

Large White 1,360 f 0,152 PiCtrain 0,861 f 0,204

in mg/g Gewcbc ' in pmol NADPH/min/106 Felt2

4,125 f 0,521 5,894 f 0,700

1,780f 0,164 0,897 f 0,219

0,324 f 0,061 0,28 1 f 0,082

0,208 f 0,028 0,23 1 f 0,038

2,313 f 0,235 1,409 f 0,315

:cllcn

-1,579 f 0,4 15 -2,708 f 0,557

-0,581 f0.141 -0,303 f 0,189 -0,276 f 0,053 -0,157 f 0.07 I

-0,105 f 0,028 -0,088 f 0,037

-0,952 f 0,200 -0,548 f 0,268

** ** ** ** ?*

** * *

** **

Die Ergebnisse zeigen, da13 bei beiden Rassen die Aktivitaten aller untersuchten Enzyme (NADP-MDH, G6PDH, 6PGDH) sowie der Proteingehalt in der oberen Schicht signifikant (P < 0,Ol bzw. P < 0,OS) niedriger als in der unteren Schicht waren. Die Summe der Enzyrnakti- vitaten lag in der oberen Schicht urn etwa 40% niedriger.

3.2 Lipolytische Aktivitat - mit und ohne Stimulation durch Adrenalin

Die Menge des freigesetzten Glycerols bei der in vitro-Inkubation von isolierten Fettzellen ist in der Tabelle 2 angegeben.

Tabcllr 2

Mittelwertc und Standardfehlcr dcr basalcn und dcr stimulicrtcn Lipolyscratc isoliertcr Fcttzellen

Rassc

~

Schicht obere untcrc Diffcrcnz i-Tcst

~~

- basale Lipolyserate' - Large White3 48,000 f 11,803 42,746 f 9,436 5,254 f 13,964 n.s. PiCtrain' 90,270 f. 15,836 30,852 f 12,660 59,418 f 18,735 n.s.

- stirnulierte Lipolyserate' - Large White5 ' 0,784f 0,127 0,105f 0,040 0,679f 0,108 .*

** Piktrain6 1,112f 0,138 0,188f 0,043 0,925 f 0,117 ' nmol Glyccrol/30 min/106 Fettzellcn 3 n - 9 ' n - 5 ' pmol Glyccrol/30 min/lO" Fettzellcn n - 1 4 ' n - l l

Wie die Daten zeigen, wiesen die isolierten Fettzellen aus der unteren Schicht bei den Large Whites eine urn 11% niedrigere basale Lipolyserate gegenuber der oberen Schicht auf. Der entsprechende Wert lag bei den PiCtrains bei 66%. Die Differenzen waren jedoch aufgrund der grogen Streuung nicht signifikant (P > 0.05).

266 Ursula RoibfuJ

Nach Stirnulalion der Lipolyse durch Adrenalin in vitro mit 10 pmol Adrenalin-Losung konnten dagegen wesentlich grogere Unterschiede zwischen den Schichten festgestellt werden. Wie in der Tabelle 2 zu erkennen ist, wurde bei den Large Whites das 7,5-fache, bei den Pietrains das 5,9-fache an Glycerol in der oberen gegeniiber der unteren Schicht freigesetzt (P < 0,Ol). Damit war bei beiden Rassen die obere Schicht des Riickenfettgewebes die lipoly- tisch aktivere.

Die Bezugsbasis pm2 Fettzell-Oberflache - statt lo6 Fettzellen - fuhrte zu den gleichen Ergebnissen (vgl. ROTHFUSS, 1981).

3.3 Fettzellgrofle

In der Tabelle 3 sind die Mittelwerte der Fettzelldurchmesser und die Differenz zwischen den Schichten angegeben.

Tabclle 3

Mittclwertc und Standardfchlcr der FcttzcllgroBc' in dcr obcrcn und untcrcn Ruckenfcttgcwcbeschicht

Schicht Rassc obere untere Differcnz t-Test

Large White (n - 14) 90,35 f 1,52 76,RO f 1,54 13,54 f 1,14 *** Pietrain (n - 1 1 ) 87.50 f 1.65 72,08 f 1.68 15,42 It 1.24 .I**

I Durchmerser in pm

Wie die Tabelle zeigt, waren die Fettzellen in der unteren Schicht um 15% bzw. 18% kleiner als in der oberen Schicht. Die Differenz zwischen den Schichten war bei beiden Rassen signifi- kant (P < 0,001).

3.4 Lipidgehalt, Anzahl der Fettzellen und Schichtdicke

Die Ergebnisse fur den Lipidgehalt, die Anzahl der Fettzellen pro g Gewebe und die Dicke der beiden Schichten sind in der Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabcllc 4

Mittclwcrtc und Standardfchlcr des Lipidgchaltcs, der Anzahl dcr Fettzcllcn und dcr Dickc der obcrcn und untercn Ruckenfettgewebeschicht

Schicht Rase obere untcrc Differenz i-Test

- Lipidgehaltl-- Large White* 843.77 f 10,94 859,07 f 12,88 -15,30 f 12,33 n.s.

3 ,675f 0,234 - 1,428f 0,186 ***

Piitrain5 828,75 f 12,40 840,40 f 14,40 --11,65 f 13,98 n.s.

Large White' 2 ,247f 0,138 PiCtrain' 2 ,495f 0,157 4,423 f 0,266 - 1,928f 0,211

- 0,36 f 0,06 Large White" 1,22 f 0.06 1,58 f 0.08 Piitrain' 0.96 f 0.08 1,52 f 0,lO - 0.56 f 0,08

I in mglg Gcwebe l x106/g Gewcbc i n c m

- Anzahl der Fettzellen' - ***

- Schichtdicke3 - *** **

' n - 6 n - 1 4 ' n - 1 1 'I n - 9

Parameter dcr RucRenfctrgnuebcrchichtcn bcim Schwcin 267

Fur den Lipidgehalt bestanden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Schichten. In der Tendenz wurden jedoch bei beiden Rassen in der unteren Schicht hohere Lipidgehalte ermittelt als in der oberen.

Die Anzahl der Fettzellen pro g Gewebe war in der unteren Schicht signifikant (P < 0,001) hoher als in der oberen Schicht (vgl. Tab. 4). Diese Unterschiede sind deshalb von Bedeutung, da die Fettzelle bzw. eine konstante Anzahl von Fettzellen in dieser und anderen Arbeiten die Bezugsbasis fur die lipogenen und lipolytischen Parameter darstellt.

Auch die Daten iiber die Schichtdicke lassen signifikante Unterschiede (P < 0,001 bzw. P < 0,Ol) zwischen den Schichten in der erwarteten Richtung erkennen (Tab. 4). Bei beiden Rassen war die untere Schicht dicker als die obere Schicht.

4 Diskussion

Aus vielen Untersuchungen ist bekannt, dai3 die auilere Schicht des Ruckenfettgewebes beirn Schwein entwicklungsphysiologisch sehr fruh angelegt wird, jedoch relativ wenig wachst. Die darunter liegenden Schichten werden spater ausgebildet, weisen dann aber eine groilere Wachs- turnsintensitat auf (2.B. ANDERSON und KAUFFMAN 1973). So fanden rnehrere Autoren bei verschiedenen Rassen deutliche Unterschiede zwischen den Schichten in der Aktivitat lipo- gener Enzyme (UHEA und LEVEILLE 1969; ANDERSON und KAUFFMAN 1973; HOOD und ALLEN 1973; ROGDAKIS 1974; MIRZAIAN 1978; STURM 1980). Auch die in dieser Arbeit untersuchten Large White- und Pihain-Schweine wiesen in der unteren Schicht eine hohere Aktivitat der NADPH-liefernden Enzyme auf als in der oberen Schicht.

Uber den Vergleich der lipolytischen Aktivitat liegen hingegen kaum Literaturangaben vor. In Ubereinstimmung rnit den Ergebnissen von METZ et al. (1977) wurde bei den in vorlie- gender Untersuchung getesteten Tieren - nach Stimulation der Lipolyse mit Adrenalin in vitro - aus den isolierten Fettzellen der oberen Schicht ein mehrfaches an Glycerol freigesetzt als aus der unteren Schicht. Auch bei der spontanen Hydrolyse der Triglyceride waren diese Unterschiede in der Tendenz vorhanden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dail beirn Schwein hinsichtlich der lipogenen Akivitat die untere Schicht, hinsichtlich der lipolytischen Aktivitat die obere Schicht die aktivere ist.

Die Groile der Fettzellen scheint bei den vorliegenden Untersuchungen im Widerspruch zum Metabolismus der beiden Schichten zu stehen. Da die untere Schicht die lipogen aktivere und die lipolytisch inaktivere war, waren hier auch grogere Fettzellen zu erwarten als in der oberen Schicht. Die ermittelten Ergebnisse stehen jedoch im Gegensatz zu dieser Annahme sowie zu den Untersuchungsergebnissen von ANDERSON et al. (1972), WOOD et al. (1975) und HOOD und ALLEN (1977). Dieser scheinbare Widerspruch kann aber mit einer verstarkten Neubildung von Fettzellen in der unteren Schicht - zu einem friiheren Zeitpunk - erklart werden, wodurch der mittlere Fettzelldurchmesser kleiner wird.

In tfbereinstirnmung rnit einer hoheren Fettsaurebiosynthesekapazitat der unteren Riicken- fettgewebeschicht stehen die Resultate iiber die Lipidgehalte, die Anzahl der Fettzellen und die Schichtdicke. Wie schon fruher von MCMEEKAN (1940) sowie von BOHM und PLEVA (1960) bei anderen Schweinerassen festgestellt wurde, wies auch in vorliegenden Untersuchungen die untere Schicht einen hoheren Lipidgehalt als die obere Schicht auf. Nach Literaturangaben (2.B. MOODY und ZOBRISKY 1966) ist der Bindegewebeanteil in der oberen Schicht wesentlich hoher als in der unteren, was auch die festere Konsistenz dieser Schicht erklart. Der geringere Bindegewebeanteil in der unteren Schicht kann eine groilere Anzahl von Fettzellen pro Gewe-

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beeinheit zur Folge haben, was mit Sicherheit neben der hoheren lipogenen Aktivitat der Fettzellen fiir ihre enorme Wachstumskapazitat (ANDERSON und KAUFFMAN 1973) von Bedeu- tung sein kann. Bei den untersuchten Large White- und Pietrain-Schweinen wurden in der unteren Schicht 1,4 bzw. 1,9 x lo6 Fettzellen pro g Gewebe mehr ermittelt als in der oberen Schicht. Entsprechend hoher lagen hier auch die Gehalte an loslichem Extraktprotein, welches als ein gutes Ma13 fiir die Anzahl der vorhandenen Fettzellen gilt (SALANS und DOUGHERTY 1971; ANDERSON et al. 1972; HILL et al. 1972). Die starkere Wachstumskapazitat der unteren Schicht fuhrt am schlachtreifen Schwein zu deutlichen Unterschieden zwischen den Schichten in ihrer Dicke. Die untere Schicht war bei beiden untersuchten Rassen signifikant dicker als die obere Schicht. Die Untersuchungen von ENSER et al. (1976) an Large White-Schweinen bestatigen diese Befunde.

Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, da13 das Verhaltnis von kataboler und anaboler Akivitat zwischen den Schichten unterschiedlich ist. Wahrend z. B. in der oberen Schicht die lipolytische Aktivitat besonders hoch war, wies die untere Schicht eine hohere lipogene Aktivitat auf, was in Ubereinstimmung steht mit der grogeren Wachstumsintensitat der unteren gegeniiber der oberen Schicht.

Zusammenfassung

Bei Schweinen der Rassen Large White und Pietrain wurden biochemische und morphologische Parameter in den beiden Schichten des Ruckenfettgewebes erfa13t und verglichen. Die Ergeb- nisse zeigen, daR die untere Schicht des Ruckenfettgewebes sich von der oberen Schicht unter- scheidet durch: - einen hoheren Proteingehalt - hohere Aktivitaten lipogener Enzyme - eine tendenziell geringere basale in vitro-Lipolyse - eine niedrigere Lipolyse nach Stimulation mit Adrenalin - kleinere Fettzellen - eine grogere Anzahl an Fettzellen pro g Gewebe - einen hoheren Lipidgehalt und - eine grogere Wachstumsintensitat Die Ergebnisse werden diskutiert.

Summary

Morphological and biochemical parameters in porcine back fat layers

Biochemical and morphological parameters in the two backfat layers of Large White- and Pietrain-pigs were estimated and compared. The results showed that the inner layer of the back fat differs from the outer layer concerning: - a higher content of protein - higher activities of lipogenic enzymes - a lower basal rate of lipolysis in vitro - a lower lipolytic response after stimulation with epinephrine - smaller fat cells - more fat cells per g tissue

Parameter dcr Ruckenfcclclgrwcbcschicbtcn beim Scbwein 269

- a higher content of lipid and - a higher growth intensity The results are discussed.

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GarbenstraBe 17, 7000 Stuttgan 70.