Influence of Theophylline on the Electrical Potential Difference and Ion Fluxes (Na, Cl, K) across the Isolated Rumen Epithelium of Sheep
Authors: Wolffram S. , Frischknecht R. , Scharrer E. 
Published: May 2010

SummaryAlthough it is well established that Na and Cl are actively absorbed by the rumen epithelium, nothing is known about the regulation of electrolyte transport across the rumen mucosa. Therefore, we have investigated the influence of theophylline, a known inhibitor of the enzyme phosphodiesterase, on the electrical parameters of the rumen epithelium as well as on electrolyte (Na, Cl, K) transport across this tissue. The experiments were performed using isolated rumen mucosa from sheep mounted in a Ussing type chamber. Serosal addition of theophylline resulted in a significant drop of the transepithelial potential difference as well as the short circuit current. The effect of theophylline is probably mediated by cAMP, since the addition of cAMP yielded qualitatively similar results. With respect to the ion fluxes only transport of Na in the mucoserosal direction and as a result the net flux of Na were significantly reduced in the presence of theophylline. The effects of theophylline on rumen epithelium are best explained by an inhibition of electrogenic as well as electroneutral Na transport. Since cAMP serves as a second messenger for the effect of various regulatory substances including gastrointestinal hormones and transmitters regulation of electrolyte transport across the rumen epithelium possibly occurs under physiological conditions.ZusammenfassungEinfluß von Theophyllin auf die elektrische Potentialdifferenz sowie den Elektrolyttransport durch die isolierte Pansenschleimhaut von SchafenObwohl seit langem bekannt ist, daß Na and Cl aktiv durch die Pansenmukosa absorbiert werden, ist nichts über die Regulation des Elektrolyttransports durch das Pansenepithel bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, den Einfluß von Theophyllin, einem Inhibitor der Phosphodiesterase, auf die elektrischen Parameter des Pansenepithels sowie auf den Elektrolyttransport (Na, Cl, K) durch die Pansenmukosa zu untersuchen. Die Experimente wurden an der in eine Ussing‐Kammer eingespannten isolierten Pansenschleimhaut von Schafen durchgeführt. Der Zusatz von Theophyllin zum serosalen Inkubationsmedium führte dabei zu einem signifikanten Abfall der transepithelialen elektrischen Potentialdifferenz sowie des Kurzschlußstroms. Da der Zusatz von cAMP qualitativ ähnliche Veränderungen hervorrief, dürften die Effekte von Theophyllin durch cAMP vermittelt werden. Bezüglich der Ionenfluxe konnte nur eine durch Theophyllin verursachte signifikante Reduktion des mukoserosalen Na‐Fluxes und als Folge davon eine Abnahme des Nettofluxes von Na gemessen werden. Die durch Theophyllin hervorgerufenen Veränderungen lassen sich durch eine Reduktion sowohl des elektrogenen als auch des elektroneutralen Transports von Na erklären. Da cAMP für eine Vielzahl von gastrointestinalen Hormonen und Transmittern als “second messenger” dient, findet möglicherweise auch unter physiologischen Verhältnissen eine Regulation des Elektrolyttransports durch die Pansenschleimhaut statt.