Effects of Endocrinopathies on Plasma Amino Acid Profile of Horses

Horses suffering from laminitis usually have an underlying endocrine disease such as equine metabolic syndrome or a dysfunction of the pituitary gland (pitiutary pars intermedia dysfunction = PPID). Hyperinsulinaemia, which is caused by insulin-dysregulation, is currently assumed to be the triggering factor for laminitis. Insulin-dysregulation is present in equine metabolic syndrome and can also occur in horses suffering from PPID. It has already been shown that experimentally induced hyperinsulinaemia causes a change in the plasma amino acid profile of horses.
This project was divided into 2 sub-projects. In the first sub-project, the plasma amino acid concentration of horses suffering from PPID was compared with that of healthy horses. Therefore, EDTA-plasma of horses from horses that were presented at the Equine Clinic of the Freie Universität Berlin for different reasons and required laboratory tests of blood anticoagulated with EDTA was asserved. This plasma was used to determine the basal ACTH concentration as well as the amino acid profile. Horses were considered to have PPID if the ACTH concentration was ≥ 100 pg/ml, i.e. they were considered to have PPID at any time. Horses were defined as healthy (nPPID) if the ACTH concentration was below 30 pg/ml, so they were considered healthy at any time point. Horses that received pergolide and whose ACTH concentration was ≤ 30 pg/ml were assigned to the PPIDrr group (PPID, ACTH in the reference range) and horses that received pergolide and whose ACTH concentration was ACTH ≥ 100 pg/ml were assigned to the PPIDarr group (PPID, ACTH above the reference range). A total of 93 horses were examined, 88 of them in the clinic and 5 in a private practice. Of these, 53 horses met the inclusion criteria (ACTH ≤ 30 pg/ml or ACTH ≥ 100 pg/ml). 25 horses were diagnosed as nPPID, 20 as PPID, 5 as PPIDrr and 3 as PPIDarr. No significant differences were present between the groups in terms of sex and breed. However, significant differences were found between groups with respect to feeding, age and ACTH concentration. Significant differences were present between nPPID and PPIDrr and PPID and PPIDrr with respect to feeding: All horses identified as PPIDrr were fed hay only, whereas the nPPID and PPID patients were fed concentrates (1 nPPID), mash (10 nPPID, 3 PPID) or grass (1 nPPID, 12 PPID) in addition to hay. One horse (nPPID) received only grass. In addition, horses suffering from PPID were significantly older than nPPID horses. There were no significant differences in age between the other groups. There were no significant differences in ACTH concentration between nPPID and PPIDrr. The ACTH concentration of PPID patients was significantly higher than in nPPID, PPIDrr and PPIDarr. In addition, PPIDarr horses had significantly higher ACTH concentrations than PPIDrr horses. The following significant differences were present in plasma amino acid concentrations: Arginine was significantly higher in PPIDrr than in PPID and nPPID, asparagine was significantly higher in PPID, PPIDrr and PPIDarr than in nPPID, citrulline was significantly higher in PPIDrr than in nPPID and PPID, cysteine was significantly lower in PPIDrr than in PPID, nPPID and PPIDarr and glutamine was significantly higher in PPID and PPIDarr than in nPPID.
In the second part of the project, the plasma amino acid concentration of obese horses with and without chronic laminitis/lean horses suffering from chronic laminitis presented for a combined glucose-insulin-test (CGIT) as well as for a radiographic examination of the hooves. A total of 25 obese horses and two lean horses with recurrent laminitis underwent CGIT. Of the 27 horses that presented, five were non-insulin-dysregulated (obese), 14 were insulindysregulated and eight were insulin-dysregulated with radiographic evidence of chronic laminitis. Significant differences in resting amino acid concentrations were found between obese and insulin-dysregulated laminitis affected horses (citrulline, GABA, methionine). Furthermore, a significant difference between insulin-dysregulated horses with and without laminitis was detected with respect to the plasma GABA concentration.
Overall, this project provides interesting approaches to develop further diagnostic tests, especially for the detection of horses at risk of laminitis, and possibly also for research into feed supplements. Auswirkungen von Endokrinopathien auf das Plasma-Aminosäureprofil von Pferden

Bei an Hufrehe leidenden Pferden liegt häufig eine endokrine Grunderkrankung wie beispielsweise das equine metabolische Syndrom oder eine Dysfunktion des Hypophysenzwischenlappens (Pitiutary Pars Intermedia Dysfunction = PPID) vor. Als auslösender Faktor für die Hufrehe wird aktuell eine Hyperinsulinämie, die durch eine Insulindysregulation zustande kommt, angenommen. Eine Insulindysregulation liegt beim equinen metabolischen Syndrom vor und kann auch bei an PPID erkrankten Pferden vorkommen. Es wurde bereits gezeigt, dass eine experimentell induzierte Hyperinsulinämie eine Veränderung des Plasma-Aminosäureprofils von Pferden bewirkt.
Das Projekt untergliederte sich in 2 Teilprojekte. Im ersten Teilprojekt wurde die Plasma-Aminosäurekonzentration von an PPID erkrankten Pferden mit der gesunder Pferde verglichen. Es wurde daher EDTA-Plasma von Pferden von Pferden, die aus unterschiedlichen Gründen in der Pferdeklinik der Freien Universität Berlin vorgestellt wurden und Laboruntersuchungen von mit EDTA antikoaguliertem Blut erforderten, asserviert. Mit diesem Plasma wurde die basale ACTH-Konzentration sowie das Aminosäureprofil bestimmt. Pferde galten als an PPID erkrankt, wenn die ACTH-Konzentration ≥ 100 pg/ml lag, sie also zu jedem Zeitpunkt als erkrankt gelten. Pferde wurden als gesund (nPPID) definiert, wenn die ACTHKonzentration unter 30 pg/ml lag, sie also zu jedem Zeitpunkt als gesund gelten. Pferde, die Pergolid erhielten und deren ACTH Konzentration ≤ 30 pg/ml lag, wurden der Gruppe PPIDrr (PPID, ACTH im Referenzbereich) zugeordnet und Pferde, die Pergolid erhielten und deren ACTH Konzentration ACTH ≥ 100 pg/ml lag, wurden der Gruppe PPIDarr (PPID, ACTH oberhalb des Referenzbereichs) zugeordnet. Insgesamt wurden 93 Pferde untersucht, davon 88 Pferde in der Klinik und 5 Pferde in einer Privatpraxis. Davon erfüllten 53 Pferde die Einschlusskriterien (ACTH ≤ 30 pg/ml oder ACTH ≥ 100 pg/ml). 25 Pferde wurden als nPPID, 20 als PPID, 5 als PPIDrr und 3 als PPIDarr diagnostiziert. Zwischen den Gruppen lagen keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Geschlechtes und der Rasse vor. Es wurden jedoch signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen hinsichtlich der Fütterung, des Alters und der ACTH-Konzentration festgestellt. Zwischen nPPID und PPIDrr sowie PPID und PPIDrr lagen signifikante Unterschiede bezüglich der Fütterung vor: Alle als PPIDrr identifizierten Pferde wurden ausschließlich mit Heu gefüttert, während die nPPID- und PPID-Patienten neben Heu auch Kraftfutter (1 nPPID), Mash (10 nPPID, 3 PPID) oder Gras (1 nPPID, 12 PPID) erhielten. Ein Pferd (nPPID) erhielt nur Gras. Zudem waren an PPID erkrankte Pferde signifikant älter als nPPID-Pferde. Zwischen den anderen Gruppen gab es keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich des Alters. Es gab keine signifikanten Unterschiede in der ACTHKonzentration zwischen nPPID und PPIDrr. Die ACTH-Konzentration von PPID-Patienten war signifikant höher als bei nPPID, PPIDrr und PPIDarr. Darüber hinaus hatten PPIDarr-Pferde signifikant höhere ACTH-Konzentrationen als PPIDrr-Pferde. Bei den Plasma-Aminosäurekonzentrationen lagen folgende signifikante Unterschiede vor: Arginin war signifikant höher bei PPIDrr als bei PPID und nPPID, Asparagin war signifikant höher bei PPID, PPIDrr und PPIDarr als bei nPPID, Citrullin war signifikant höher bei PPIDrr als in nPPID und PPID, Cystein war signifikant niedriger bei PPIDrr als bei PPID, nPPID und PPIDarr und Glutamin war signifikant höher bei PPID und PPIDarr als bei nPPID.
Im zweiten Teil des Projektes wurde die Plasma-Aminosäurekonzentration adipöser Pferde mit und ohne chronische Hufrehe/schlanker an chronischer Hufrehe erkrankter Pferde, die für einen kombinierten Glukose-Insulin-Test (CGIT) sowie für eine röntgenologische Untersuchung der Hufe vorgestellt wurden. Insgesamt wurden 25 adipöse Pferde und zwei schlanke Pferde mit rezidivierender Hufrehe einem CGIT unterzogen. Von den 27 Pferden, die vorgestellt wurden, waren fünf nicht Insulin-dysreguliert (adipös), 14 waren Insulin-dysreguliert und acht waren Insulin-dysreguliert mit röntgenologischen Anzeichen einer chronischen Hufrehe. Es wurden signifikante Unterschiede in den Ruhekonzentrationen der Aminosäuren (Citrullin, GABA, Methionin) zwischen gesunden und Insulin-dysregulierten an Hufrehe erkrankten Pferden festgestellt. Außerdem lagen Unterschiede in der Plasma-Konzentration von GABA zwischen Insulin-dysregulierten Pferden mit und ohne Hufrehe vor.
Insgesamt liefert dieses Projekt interessante Ansätze, weitere diagnostische Tests, insbesondere zur Detektion von Hufrehe-gefährdeten Pferde, zu entwickeln und möglicherweise auch zur Erforschung von Futterergänzungsmitteln.