The influence of prostaglandins on calcium homeostasis in dairy cows*
Authors: Luthman J. , Jacobsson S. O. , Kindahl H. 
Published: August 2010

Prostaglandins of the E‐series are known to have a potent osteolytic effect. In the present study it was shown in 16 experiments with 11 dairy cows of the Swedish Red Breed that intravenous infusion of PGE2 caused a rapid fall in serum calcium. Both total and ionized serum calcium decreased. Serum magnesium remained unchanged and the level of inorganic phosphorus showed a non‐significant decrease. PGE2 also showed an antilipolytic effect. Infusion of PGF2α did not change serum calcium. PGs are rapidly metabolized and it seems possible that amounts insufficient to induce osteolysis reached bone. The results obtained in the study could not however explain the mechanism behind the PGE2‐induced hypocalcaemia. PG synthesis was inhibited in four cows by treatment with flunixin meglumine. The plasma level of the main PGF2α‐metabolite, 15‐keto‐13,14‐dihydro‐PGF2α, decreased rapidly but the measured serum calcium fractions did not change. The mean serum concentration of 15‐keto‐13,14‐dihydro‐PGF2α was about the same in 33 cows suffering from parturient paresis as it was in 6 normal post‐parturient cows. It seems therefore unlikely that the increased levels of the PGF2a‐metabolite observed at parturition are involved in the aetiology of post‐parturient hypocalcaemia.

Der Einfluß der Prostaglandine auf die Kalzium‐Homöostase bei Milchkühen

Prostaglandine der E‐Reihe sind bekannt dafür, daß sie eine starke osteolytische Wirkung haben. In den vorliegenden 16 Versuchen an 11 Milchkühen (Swedish Red Breed) bewirkte die intravenöse Infusion von PGE2 ein rasches Absinken des Kalziumspiegels. Sowohl das Gesamtkalzium als auch das ionisierte Kalzium nahmen ab. Das Serum‐Magnesium blieb unverändert und beim anorganischen Phosphor wurde eine leichte, nichtsignifikante Abnahme beobachtet. PGE2 zeigte auch eine starke antilipolytische Wirkung. Die Infusion von PGF2α führte zu keinen Kalziumveränderungen. Da Prostaglandine schnell metabolisiert werden, ist es möglich, daß im Knochengewebe keine osteolytischen Konzentrationen erreicht wurden.

Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen erlauben keine Erklärung für die PGE2‐induzierte Hypokalzämie. Bei 4 Kühen wurde die PG‐Synthese durch Fluxininme‐glumin gehemmt. Der Plasmaspiegel des PGF2α‐Hauptmetaboliten, 15‐keto‐13,14‐dihydro‐PGF2α sank sofort, das Serumkalzium blieb jedoch unverändert. Die mittlere Serumkonzentration des 15‐keto‐13,14‐dihydro‐PGF2α betrug bei 33 Kühen mit Gebärparese etwa gleich viel wie bei 6 normalen, postpartalen Kühen. Es ist daher wenig wahrscheinlich, daß erhöhte peripartale Konzentrationen des PGF2α‐Metaboliten an der Entstehung der postpartalen Hypokalzämie beteiligt sind.

Influence de Prostaglandines sur l'homeostasie du calcium chez des vaches laitières

Des Prostaglandines de la série E sont connues pour avoir un effet ostéolytique prononcé. Dans les 16 essais faits sur 11 vaches laitières (tachetée rouge suédoise), l'infusion intraveineuse de PGE2 a provoqué une rapide diminution du taux de calcium. Aussi bien le calcium total que le calcium ionisé ont diminué. Le magnésium du sérum est resté inchangé et on a observé une légère diminution non significative avec le phosphore inorganique. PGF2α également présenté un effet antilipolytique prononcé. L'infusion de PGF2α n'a pas provoqué de modifications du calcium. Les Prostaglandines étant rapidement métabolisées, il est possible que des concentrations ostéolytiques ne soient pas atteintes dans les tissus osseux.

Les résultats des recherches ne donnent pas d'explication pour l'hypocalcémie induite par PGE2. La synthèse PG a été inhibée par fluxininmeglumine chez 4 vaches. Le taux des plasma des metabolites principaux PGF2α, 15‐keto‐13,14‐dihydro‐PGF2α a diminué immédiatement, alors que le calcium du sérum est demeuré inchangé. La concentration moyenne du sérum de 15‐keto‐13,14‐dihydro‐PGF2α chez 33 vaches atteintes de parésie de la misebas fut la même que celle de 6 vaches normales après la mise‐bas. Il est de ce fait peu probable que des concentrations élevées de métabolites PGF2α au moment de la mise‐bas jouent un rôle dans l'apparition de l'hypocalcémie post partum.

El influjo de las prostaglandinas sobre la homeostasia cálcica en las vacas lecheras

De las prostaglandinas de la serie E se sabe que ejercen una acción osteolítica muy potente. En los 16 ensayos presentes, llevados a cabo con 11 vacas lecheras (raza roja sueca), la infusión intravenosa de PGE2 ocasionaba un descenso rápido del nivel de calcio. Disminuyeron tanto el calcio total como el ionizado. El magnesio sérico permaneció inalterado y en el fósforo inorgánico se observó una disminución discreta, nada significativa. PGE2 también mostraba una acción antilipolítica potente. La infusión de PGF2α no traía consigo ninguna modificación cálcica. Puesto que las prostaglandinas se metabolizan rápidamente, es posible que en el tejido óseo no se hubieran alcanzado las concentraciones osteolíticas precisas.

Los resultados de los estudios presentes no permiten establecer ninguna aclaración sobre la hipocalcemia inducida por PGE2. En 4 vacas se inhibió la síntesis de PG mediante fluxinina‐meglumina. El nivel plasmático de 15‐ceto‐13,14‐dihidro‐PGF2α, el metabolito principal de la PGF2α, descendió inmediatamente, pero el calcio sérico no sufrió alteración. La concentración sérica media de la 15‐ceto‐13,14‐dihidro‐PGF2α importé en 33 vacas con paresia parturienta aproximadamente igual que en 6 vacas normales después del parto. Por lo tanto, es poco probable que las concentraciones peripartales aumentadas de los metabolitos de la PGF2α participen en la etiología de la hipocalcemia postpartal.