Tarmkanalens morfologiske adaptation til indtag af ufordøjelig polysakkarider

Ufordøjelige polysakkarider (UP) er en gruppe af komplekse kulhydrater der ikke nedbrydes af dyrets egne enzymer. UP kan i varierende grad nedbrydes mikrobielt i blind- og tyktarmen og kan således bidrage med energi til dyret. Tidligere undersøgelser har vist at mave-tarmkanalens udvikling kan påvirkes af foderets indhold af UP, enten direkte eller via deres nedbrydningsprodukter.

Formålet med de undersøgelser som ligger til grund for Ph.D.-afhandlingen var at undersøge betydningen af typen af UP for tarmkanalens udvikling og for foderets fordøjelighed. Et del-formål i projektet var at undersøge betydningen af tilvænnings periodens længde (adaptations periode) for effekten af UP.

Afhandlingen indledes med en oversigt over tarmkanalens opbygning samt af hvilke parametre der kan anvendes til at måle ændringer i tarmkanalens udvikling. Ydermere gennemgås de faktorer som menes at regulerer tarmkanalens vækst og opbygning, bl.a. fødeemner i tarmhulen (inklusive bakterielle nedbydningsprodukter) og hormoner/peptider. Endelig laves et samlet resumé over tidligere udførte forsøg indenfor området.

I forbindelse med de praktiske undersøgelser blev der udført rotte forsøg, hvor rotterne fik et foder indeholdende 8 pct. af enten cellulose, guar gum, pektin eller resistent stivelse. Guar gum og pektin er begge let-forgærbare UP, hvor guar gum er meget viscøs og pektin er moderate viscøs. Cellulose og resistent stivelse er begge ikke-viscøse UP, hvor cellulose til forskel fra resistent stivelse er meget tungt forgærbart. Som kontrol foder blev anvendt et foder indeholdende letfordøjeligt majsstivelse. Rotterne fik foderet over forskellige tilvænningsperioder. Ved aflivningen blev der udtaget vævsprøver 6 forskellige steder i tarmkanalen og tarmkanalen blev målt og vejet. Rotterne var under hele forsøget i balance bure, hvor der med faste intervaller blev foretaget måling af tilsyneladende fordøjelighed.

Måling af tarmkanalens størrelse

Mave-tarmkanalens størrelse blev bestemt ved blot at veje og måle længden/arealet af hvert af de tømte mave-tarmafsnit: mave, tyndtarm, blindtarm og tyktarm. Disse resultater viste at størrelsen af mave-tarmkanalen blev forøget med op til 37 pct. af de viscøse forgærbare UP (guar gum, pektin) sammenlignet med den uforgærbare UP (cellulose) eller den letfordøjelige majsstivelse (se figur 1). Forøgelsen skyldtes først og fremmest en større tyndtarm og en større blindtarm. Mavens størrelsen var helt upåvirket af UP typen. Den forgærbare, men ikke-viscøse UP, resistent stivelse, øgede også i nogen grad størrelsen af mave-tarmkanalen, primært som følge af en større blind- og tyktarm. Ændringerne i tyndtarmen fandt sted noget hurtigere end ændringerne i blind- og tyktarm.

Måling af tarmvævets struktur og celledelingsaktivitet

Til måling af tarmvævets struktur blev der anvendt histologiske teknikker, hvor der på tynde snit af tarmvæv blev målt længde og tæthed af tarmtrævler (kaldt tarmvilli) samt dybde og tæthed af crypter. Crypter er kirtelagtige fordybninger i tarmmucosaen, hvori fornyelsen af det yderste lag af tarmvævet, epitellaget, sker ved en kontinuerlig dannelse af nye celler. De nydannede celler vandrer derfra op til tarmoverfladen og, i tyndtarmen, videre op til spidsen af tarmvillierne, hvorfra de afstødes.

Celledelingsaktiviteten i crypterne blev bestemt ved hjælp af en DNA-markør, i form af et radioaktivt mærket stof, tritieret thymidin, der indlejres i de celler som forbereder sig til celledeling. DNA-markøren blev sprøjtet ind i rotterne lige inden de blev aflivet. De radioaktivt mærkede celler blev efterfølgende identificeret på vævssnittene ved hjælp af en teknik kaldet autoradiografi.

Epitelets udskiftningshastighed blev bestemt ved hjælp af endnu en DNA-markør, i form af et stof mærket med brom, bromo-deoxyuridine, som er analog til tritieret thymidin. Bromodeoxyridine kan identificeres på vævssnit ved hjælp af monoclonale antistoffer. DNA-markøren bromo-deoxyuridine blev sprøjtet ind i rotterne 24 timer før aflivningen, hvor så de bromo-deoxyuridine mærkede celler i løbet af de efterfølgende 24 timer vandrer op mod tarmoverfladen.

Udskiftningshastigheden af epitelet blev så bestemt som forskellen mellem placeringen af de bromo-deoxyuridine mærkede celler og de tritieret thymidin mærkede celler der var tættest på tarmoverfladen (se figur 2).

Resultaterne viste at de rotter der blev fodret med de viscøse forgærbare UP (guar gum og pektin) havde større villi i den nedre del af tyndtarmen samt større crypter ved de fleste prøveudtagningssteder end rotter fodret med det uforgærbare cellulose eller den letfordøjelige stivelse. Generelt set havde epitelet hos de guar gum eller pektin fodrede rotter en større celledelings aktivitet og en hurtigere udskiftning end rotter fodret med cellulose eller den letfordøjelige stivelse. Celledelings aktiviteten foregik, endvidere, højere oppe i crypterne hos rotter foderet med guar gum eller pektin.

Tarmepitelet hos rotter fodret med den resistente stivelse svarede i blind- og tyktarmen mest til epitelet hos rotter fodret med guar gum eller pektin, mens det i tyndtarmen svarede mest til epitelet hos rotter fodret med cellulose eller den letfordøjelige majsstivelse. Dette kunne tolkes som at tyndtarmen er meget påvirket af fodermassens viskositet, mens blind- og tyktarm i højere grad er påvirket af forgærbarheden af foderets ufordøjelige polysakkarider.

Ændringerne i tarmepitelet varierede dog efter prøveudtagningsstedet, hvilket viser at det i undersøgelser af denne type er vigtigt at tage tarmprøverne flere steder i tarmen. De største fodereffekter blev i disse forsøg fundet i blindtarmen samt i den øverste og midterste del af tyndtarmen.

Undersøgelserne viste endvidere at tarmvævets struktur hos rotterne havde tilpasset sig efter en tilvænningsperiode på 9 dage. Ændringer i tarmvævets struktur over de undersøgte tilvænningsperioder svarede til hvad man generelt ser hos voksende rotter, nemlig et skift fra "finger"-lignende til "blad"-lignende tarmtrævler.

Konklusionen fra denne del af undersøgelsen var at den største del af epitelets adaptation til UP sker indenfor de første 9 dage, uanset om det gælder tyndtarm eller blind- og tyktarm. Med hensyn til typen af UP så var den generelle konklusion at de forgærbare UP (guar gum, pektin, resistent stivelse) stimulerer epitelet i blind- og tyktarm og de meget let forgærbare UP, der tillige er viscøse (guar gum, pektin), stimulerer endvidere også epitelet i tyndtarmen. Uforgærbare UP (cellulose) har ingen eller meget lille stimulerende effekt på tarmkanalens epitel i forhold til epitelets tilstand hos rotter, der fodres med ubetydelige mængder af UP.

Måling af fordøjelighed

Måling af den tilsyneladende fordøjelighed af henholdsvis tørstof, stivelse og ikke-stivelsesholdige polysakkarider (NSP) viste et mere eller mindre udtalt asymptotisk forløb over de fem tilvænningsperioder. Dette forløb blev afspejlet i gødningens indhold af de monosakkarider, der er karakteristiske for de typer af UP, der indgik i de respektive foderblandinger (se figur 3). Den mest markante forøgelse i fordøjelighed af stivelse over tiden var for foderet med den resistente stivelse, hvor der var en stigning i stivelsesfordøjeligheden 1 måned frem. Blandingerne med guar gum eller pektin havde stabile fordøjeligheder af tørstof, stivelse og NSP efter ca. 1 uges tilvænning, mens blandingerne med cellulose eller letfordøjelig majsstivelse var stabile allerede efter 4 dages adaptation.

Den tilsyneladende protein fordøjelighed var væsentligt lavere for blandingerne med forgærbart UP (guar gum, pektin, resistent stivelse) sammenlignet med blandingerne med enten letfordøjeligt majsstivelse eller med uforgærbart UP (cellulose). Dette skyldes højest sandsynligt en højere mikrobiel fiksering af kvælstof i forbindelse med forgæringen af UP. Den totale kvælstofudskillelse (i urin og gødning) var dog upåvirket af hvilken type UP rotterne fik i foderet.

Denne del af undersøgelserne viste således at foderblandinger med forgærbare ufordøjelige polysakkarider dels kræver en længere tilvænningsperiode og dels sænker foderets tilsyneladende proteinfordøjelighed, sammenlignet med foderblandinger indeholdende letfordøjelige polysakkarider.