Reciprocal Relationship between Rumen Development and Intestinal Sugar Transport Capacity in Sheep*
Authors: Scharrer E. , Peter W. , Raab W. 
Published: August 2010

The kinetics of sugar uptake through the brush border membrane of jejunal epithelium (mid‐jejunum) were investigated in lambs (age: 10–12 weeks) differing in rumen development, since the proportion of carbohydrates reaching the small intestine is negatively correlated with rumen development. In addition, unidirectional transmural sugar fluxes were measured using pieces of mid‐jejunum mounted in flux chambers. The lambs were fed either a liquid diet (milk‐replacer, group M) or a solid diet (hay and concentrate, group HC). Thus, as compared to group M, rumen development was more advanced in group HC.

The velocity of galactose uptake through the brush border membrane into jejunal epithelial cells was higher in group M than in group HC. This group difference was due to a significant decrease in Vmax of sugar transport in group HC. Since the Km of the sugar transport system in the brush border membrane did not differ significantly between both groups, the substrate affinity of the sugar transport system apparently does not change with rumen development.

The unidirectional transmural flux of the non‐metabolizable model sugar α‐methylglucoside in the mucoserosal direction was also higher in group M than in group HC, while there was no group difference for the flux in the opposite direction.

These findings show that the capacity of the active sugar transport mechanism in the brush border membrane declines concomitant with the development of a functioning rumen.

Reziproke Beziehung zwischen Pansenentwicklung und intestinaler Zuckertransportkapazität beim Schaf

Die Kinetik der Zuckeraufnahme durch die Bürstensaummembran in das Jejunalepithel wurde bei Lämmern (Alter: 10–12 Wochen) mit unterschiedlicher Vormagenentwicklung untersucht, da der Anteil der in den Dünndarm gelangenden Nahrungskohlenhydrate mit der Pansenentwicklung negativ korreliert ist. Außerdem wurden die unidirektionalen transmuralen Zuckerfluxe an in eine Diffusionskammer eingespannten Jejunalabschnitten gemessen. Die Lämmer waren entweder mit Milchaustauschtränke (Gruppe M) oder mit Heu und Kraftfutter (= Gruppe HC) gefüttert worden. Daher war im Vergleich zu Gruppe M die Pansenentwicklung bei den Tieren der Gruppe HC weit fortgeschritten.

Die Galactoseaufnahme durch die Bürstensaummembran in Epithelzellen des Jejunums erfolgte bei Gruppe M schneller als bei Gruppe HC. Dieser Gruppenunterschied beruhte auf einem signifikanten Rückgang der maximalen Galactosetransportrate (Vmax) bei Gruppe HC. Da der Km‐Wert des Zuckertransportsystems der Bürstensaummembran zwischen den beiden Gruppen nicht signifikant differierte, scheint sich die Substrataffinität des mikrovillären Zuckertransportsystems mit der Pansenentwicklung nicht zu verändern.

Der unidirektionale transmurale Flux des nicht metabolisierbaren Modellzuckers α‐Methylglucosid in mucoseröser Richtung war bei Gruppe M ebenfalls höher als bei Gruppe HC, während sich für den Flux in umgekehrter Richtung kein Gruppenunterschied ergab.

Diese Befunde zeigen, daß die Kapazität des aktiven Zuckertransports der Bürstensaummembran mit der Pansenentwicklung zurückgeht.

Rapport réciproque entre le développement de la panse et la capacité de transport intestinale du sucre

La cinétique de l'absorption du sucre par la membrane ciliée dans l'épithélium jéjunal a été examinée à différents stades de développement de la panse chez des agneaux âgés de 10–12 semaines étant donné que la quantité d'hydrates de carbone nutritifs arrivant dans l'intestin grêle est en corrélation négative avec le développement de la panse. De plus, le flux transmural unidirectionnel du sucre a été mesuré dans une chambre de diffusion fixée à des sections jéjunales. Les agneaux étaient soit nourris au lait à l'automate (groupe M) soit avec du foin et de l'aliment concentré (groupe HC). Le développement de la panse des animaux du groupe HC était beaucoup plus grand chez les animaux du groupe HC.

La résorption du galactose par la membrane ciliée dans les cellules épithéliales du Jejunum fut plus rapide dans le groupe M. Cette différence de groupe reposait sur recul significatif du transport maximum de galactose (Vmax) dans le groupe HC. Etant donné que la valeur Km du système de transport du sucre de la membrane ciliée n'était pas significativement différente entre les deux groupes, l'affinité de substrat du système microvillaire de transport du sucre ne semble pas changer avec le développement de la panse. Le flux transmural unidirectionnel du sucre «modèle» non métabolisable α‐méthylglucoside dans une direction mucoséreuse fut également plus élevé dans le grope M; il n'y a pes eu de différence entre les deux groupes pour le flux inverse.

Ces résultats montrent que la capacité du transport actif du sucre de la membrane ciliée a un rapport avec le développement de la panse.

Relación recíproca entre el desarrollo del rumen y la capacidad intestinal de transporte de azúcar en la oveja

Se estudió la cinética de asimilación de azúcar a través de la membrana con cenefa en forma de cepillo en el epitelio yeyunal (yeyuno medio) de corderos (edad: 10–12 semanas) con desarrollo pregástrico diferente, ya que la proporción de carbohidratos alimenticios que alcanzan el intestino delgado se halla correlacionada negativamente con el desarrollo de la panza. Se midieron además los flujos transmurales en sentido único del azúcar en tiritas yeyunales montadas en una cámara de difusión. Los corderos habían sido alimentados bien con un brebaje reemplazador de leche (grupo M), bien con heno y pienso concentrado (grupo HC). Por ello, en comparación con el grupo M se hallaba más avanzado el desarrollo ruminal en los animales del grupo HC.

La velocidad de asimilación de galactosa a través de la membrana con cenefa en forma de cepillo en las células epiteliales del yeyuno era mayor en el grupo M que en el grupo HC. Se fundamentaba esta diferencia de grupo en una disminución significante de la tasa máxima de transporte de galactosa (Vmax) en el grupo HC. Puesto que el valor Km del sistema de transporte de azúcar en la membrana con borde en forma de cepillo no difería significantemente entre los dos grupos, parece ser que no se modifica la afinidad de subtrato del sistema microvillar de transporte de azúcar con el desarrollo ruminal.

El flujo transmural unidireccional del azúcar prototipo α‐metilglucósido, no metabolizable, en dirección mucoserosa también era mayor en el grupo M que en el HC, mientras que no había ninguna diferencia de grupo para el flujo en dirección opuesta.

Indican estos hallazgos que la capacidad del mecanismo de transporte activo del azúcar en las membranas con cenefa en forma de cepillo mengua de forma concomitante con el desarrollo del funcionamiento de la panza.