Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

Lisa-Theresa Neustädter

Untersuchungen zu möglichen Auswirkungen einer unterschiedlichen Mengenelementversorgung

auf den Mineralstoffhaushalt von Pferden

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-107496

title (engl.)

Investigations on potential effects of different macro-mineral contents on the mineral metabolism of horses

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2015

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/neustaedterl_ws15.pdf

abstract (deutsch)

Nach den von der GfE 2014 veröffentlichten „Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung von Pferden“ wurden die Empfehlungen zur Versorgung mit Mengenelementen - im Vergleich zu den Vorgaben von 1994 - erheblich zurückgenommen.

 

Vor diesem Hintergrund sollten im Rahmen der vorliegenden Studie mögliche Auswirkungen einer reduzierten Mengenelementaufnahme auf die Verdaulichkeit, Retention und Serumkonzentrationen diverser Spurenelemente im Vergleich zu einer Ration nach den Vorgaben der GfE 1994 (d.h. mit Einsatz eines Mineralfuttermittels) untersucht werden. Hierzu wurden zwei Versuche durchgeführt:

 

Untersuchungen an drei Ponywallachen (mittlere KM: 379 ± 28,8 kg) im Institut für Tierernährung der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover dienten als Orientierungsstudie (V1). Bei einer Grundration aus 5 kg Heu und 200 g Trockenschnitzeln erhielten die Ponys in insgesamt drei Bilanzversuchen unterschiedliche Mengen an Mineralstoffmengen. Zum Einsatz kam zum einen - wie früher üblich - ein Mineralfutter mit einem beachtlichen Mengenelementgehalt (Angaben in g/kg TS: Ca: 200; P: 42,0; Mg: 23,7) und dazu im Vergleich ein Ergänzungsfutter, in dem auf einen Zusatz von Mengenelementen verzichtet wurde. Neben den Futtermitteln wurden auch Kot und Harn der drei Pferde chemisch analysiert, um die Berechnung von Verdaulichkeiten und Retentionen zu ermöglichen sowie Aussagen über die Gesamtverwertung der Mineralstoffe treffen zu können. Die chemische Analyse der Mengen- und Spurenelemente erfolgte - mit Ausnahme von Phosphor und Chlorid - mittels Atomabsorptionsspektrometrie. Während der P-Gehalt kolorimetrisch bestimmt wurde, erfolgte die Cl-Bestimmung via Fällungstitration. Zu Beginn und am Ende jeder Kollektionsphase wurde den Tieren zudem eine Blutprobe entnommen. Im Anschluss an die Bilanzversuche erfolgte eine weitere Untersuchung zu möglichen Auswirkungen einer ungeplant hohen Fe-Aufnahme auf den Mineralstoffhaushalt von Pferden anhand einer Verdaulichkeitsstudie.

 

Die Hauptstudie (V2) an 32 Warmblütern in der Hengstprüfanstalt Adelheidsdorf ist als die Umsetzung der Orientierungsstudie in einem praxisüblichen Betrieb zu sehen. Die zu Beginn der Studie zweieinhalb-jährigen Hengste (KM: 536 ± 31,7 kg) wurden in zwei Gruppen aufgeteilt, wobei die Gruppe 1 eine Ration mit bisher üblichen Mengenelementgehalten (GfE 1994) erhielt, während in der Ration der zweiten Gruppe keine Mengenelemente supplementiert wurden (GfE 2014). Ein Salzleckstein stand den Tieren beider Gruppen jederzeit zur freien Verfügung. Zur Ration auf der Basis von Heu und Hafer erfolgte in beiden Gruppen eine identische Spurenelementversorgung der Pferde (erste 2 Monate: nicht ganz identisch). Den Junghengsten wurden in einem 4-wöchigen Abstand Blutproben entnommen, um Mineralstoffkonzentrationen im Serum zu bestimmen. Ferner erfolgte zu drei Zeitpunkten im Versuch mithilfe eines ELISA die Bestimmung der Konzentrationen von Osteocalcin (OC) und den Serum CrossLaps (CTx1) im Plasma, um mögliche Auswirkungen der unterschiedlichen Mengenelementversorgung auf den Knochenstoffwechsel zu überprüfen.

 

In den vorliegenden Untersuchungen konnten folgende Ergebnisse gewonnen werden:

 

Die Unterschiede in der Ca-, P- und Mg-Versorgung betrugen je Tier und Tag bei den Ponys ~ 16 g Ca, 2,4 g P und 0,5 g Mg sowie bei den Junghengsten (Phase 1/Phase 2) ~ 22,7/9,6 g Ca, 4,4/2,2 g P und 2,3/0,2 g Mg. In den vorliegenden Untersuchungen konnten keine signifikanten Einflüsse einer reduzierten Mengenelementaufnahme auf die Verdaulichkeit sowie die Serumkonzentrationen von Spurenelementen nachgewiesen werden. Die Hypothese einer höheren Absorption und Verwertung von Spurenelementen bei deutlich reduzierter Mengenelementaufnahme von Pferden konnte folglich nicht bestätigt werden.

 

Orientierungsstudie mit Ponys

 

-          Bei einer täglichen Aufnahme von 5 kg Heu deckten die nativen Ca-, Mg-, P- und K-Gehalte im Grundfutter bei den Ponys in allen Versuchen die Versorgungsempfehlung an Mengenelementen der GfE 2014 für Pferde.

 

-          Höhere tägliche Ca-Aufnahmen führten zu signifikant höheren fäkalen und renalen Ca-Ausscheidungen, während die Ca-Konzentration im Serum davon unberührt blieb. Die scheinbare Ca-Verdaulichkeit (%) war im ersten Bilanzversuch (Ø tägl. Aufnahme: 43,7 g Ca/Pony 500 mg Ca/kg KM0,75) signifikant geringer (38,2 ± 2,48 %;p ≤ .05) als in den folgenden Bilanzversuchen mit geringerer Ca-Aufnahme (Ø tägl. Aufnahme: 28,0 bzw. 29,1 g Ca d/Pony  330 mg Ca/kg KM0,75). Bei geringeren Ca-Aufnahmen variierten die mittleren scheinbaren Ca-Verdaulichkeiten um ~ 46 bzw. 48 % (2. und 3. Bilanzversuch).

 

-          Bezüglich des Spurenelementhaushaltes verdienen folgende Ergebnisse besonderer Erwähnung:

 

o   Cu: Bei einer mittleren täglichen Cu-Aufnahme von 83,7 mg/Pony (~ 1 mg/kg KM0,75) ergaben sich bei allen Tieren noch gewisse Cu-Retentionen, wohingegen die mittleren Cu-Bilanzen bei einer täglichen Cu-Aufnahme von nur 0,6 mg/kg KM0,75 negativ wurden, d.h. mehr Kupfer ausgeschieden als aufgenommen wurde (GfE 2014: 1 mg Cu/kg KM0,75)

o   Zn: Obwohl in den beiden ersten Bilanzversuchen die von der GfE 2014 empfohlene tägliche Zn-Aufnahme von 4 mg/kg KM0,75 erreicht wurde, kam es bei allen Ponys zu negativen Zn-Bilanzen. Eine tägliche Aufnahme von ca. 6 mg/kg KM0,75 führte hingegen bei allen Ponys zu einer Zn-Retention.

o   Se: Die mittlere tägliche Se-Aufnahme in den drei Bilanzversuchen variierte zwischen 0,901 und 1,77 mg/Pony. Bei einer täglichen Se-Versorgung mit 0,901 mg/Pony (~ 0,0105 mg/kg KM0,75) wurde bei allen Ponys eine ausgeglichene Se-Bilanz beobachtet (GfE 2014: 0,01 mg/kg KM0,75).

o   Fe: Die Fütterung Fe-reicher Heucobs (1135 mg Fe/kg TS) führte in der Verdaulichkeitsstudie zu tendenziell geringeren Zn-Konzentrationen im Serum der Ponys; die Werte variierten allesamt unterhalb von 40 µg Zn/dl Serum.

 

Hauptstudie mit Junghengsten

 

-          Die täglich je Tier angebotenen 8 kg Heu deckten die tägliche Versorgungsempfehlung (2014) der Junghengste in Bezug auf Calcium, Magnesium, Phosphor und Kalium.

 

-          Es wurde kein Einfluss der unterschiedlichen Mengenelementaufnahme auf die Konzentrationen der Knochenmarker im Plasma festgestellt.

 

o   Die mittleren OC-Konzentrationen (Marker für Deposition) im Plasma betrugen am Ende des Versuches (Woche 20) in der 1. Gruppe 8,90 ng/dl (± 3,85) und in der 2. Gruppe 7,08 ng/dl (± 2,39).

o   Die mittleren CTx1-Konzentrationen (Marker für Mobilisation) bewegten sich zu Versuchsende um 0,487 ng/dl (± 0,180) bei der 1. Gruppe und 0,499 ng/dl (± 0,209) bei der 2. Gruppe.

 

Insgesamt (Orientierungs- und Hauptstudie) konnte eine vergleichsweise erhebliche Variation in den Spurenelementkonzentrationen im Serum der Pferde beobachtet werden. Es waren jedoch tendenziell Unterschiede in den Spurenelementkonzentrationen im Serum der Pferde in Abhängigkeit von der Mengenelementversorgung erkennbar:

 

o   In den Futterrationen, in denen der Ca-Gehalt im Vergleich zur Kontrollration reduziert war, waren tendenziell höhere P-Konzentrationen im Serum zu beobachten (+ 27 % bei den Ponys; + 9 % bei den Junghengsten)

o   Die höchsten mittleren Cu-Konzentrationen im Serum wurden in beiden Versuchen zum Zeitpunkt der ersten Blutentnahme (am Ende der Weidesaison der Ponys und auch der Hengste, d.h. vor Versuchsbeginn) beobachtet.

 

Schlussfolgerungen

 

Nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit kann bei einer grundfutterreichen Rationsgestaltung ausgewachsener bzw. am Ende ihres Wachstums befindlicher Pferde selbst bei geringen Mengenelementgehalten im Heu (MW: 3,4 g Ca / 2,4 g P / 1,6 g Mg / 7,7 g K je kg TS) auf eine Ergänzung von Mengenelementen in der Fütterung verzichtet werden, wenn Salz separat angeboten wird. Die Ponys kamen in den vorliegenden Untersuchungen bei einer den Versorgungsempfehlungen der GfE (2014) entsprechenden täglichen Zn-Aufnahme (4 mg/kg KM0,75) in eine negative Zn-Bilanz. Hier bedarf es weiterer Studien, ob die Vorgaben für Zink nach oben korrigiert werden sollten. Die Versorgungsempfehlungen für Kupfer und Selen der GfE 2014 wurden in der vorliegenden Studie als bedarfsdeckend bewertet.

abstract (englisch)

According to the “Recommendations regarding the energy and nutrient supply of horses” published 2014 by the GfE, the daily recommended macro-mineral supply was reduced markedly compared to the standards of 1994.

 

On this background the present study investigated the influence of reduced dietary macro-mineral contents on digestibility, retention and serum contents of diverse trace elements compared to a ration according to the recommendations of the GfE 1994 (with an addition of mineral supplement). Two experiments were performed:

 

At the Institute of Animal Nutrition of the University of Veterinary Medicine Hannover, Foundation, investigations on three pony geldings (average BW: 379 ± 28.8 kg) served as an orientation study (V1). At a basic ration of 5 kg hay and 200 g of sugar beet pulp the ponies were fed in a total of three balance trials varying amounts of minerals. A mineral supplement - as previously - with high macro-mineral contents (g/kg DM: Ca: 200; P: 42.0; Mg: 23.7) and a complementary feed without added macro-minerals were used. In addition to the feedstuffs, faeces and urine of the three horses were chemically analyzed in order to calculate digestibility and to obtain information about mineral balance. The chemical analysis of the macro-minerals (except for phosphorus and chloride) and trace elements was performed by atomic absorption spectroscopy. While the P content was determined by a colorimetric method, a precipitation titration served to quantify the Cl content. At the beginning and at the end of each collection period blood samples were taken. Subsequent to the balance trials the possible influence of an unplanned high Fe intake on the mineral supply of the horses was investigated in a digestibility study.

 

The main study (V2) on 32 warmbloods in the “Hengstprüfanstalt Adelheidsdorf” can be seen as the implementation of the orientation study in an operating practice. The young stallions, aged at two and a half year at the beginning of the study (average BW: 536 ± 31.7 kg), were divided into two groups. Group 1 received a ration with an usual macro-mineral supplementation (GfE 1994) and the ration of group 2 wasn’t supplemented by macro-minerals (GfE 2014). A salt lick stone was available to the animals of both groups at any time. To a ration on the basic of hay and oats the trace element supply of the horses was identical in both groups (first two months: not quite identical). Blood samples of the young stallions were taken in a four-week interval to determine the mineral concentrations in the serum. Furthermore at three times of the study the plasma concentrations of osteocalcin (OC) and Serum Crosslaps (CTx1) were analyzed by ELISA to investigate the impact of different macro-mineral supply on the bone metabolism.

 

In the present investigations the following results were obtained:

 

The differences in the Ca, P and Mg supply accounted per animal and day for the ponies ~ 16 g Ca, 2.4 g P and 0.5 g Mg as wells as ~ 22.7/9.6 g Ca, 4.4/2.2 g P and 2.3/0.2 g Mg for the young stallions (period 1/period 2). In the present investigations no effects of reduced dietary macro-mineral intake regarding digestibility and serum concentrations of trace elements were found. The hypothesis of a higher absorption and digestibility of trace elements due to a considerably reduced macro-mineral intake of horses could not be confirmed.

 

Orientation study with ponies

 

-          At an offered daily amount of 5 kg hay for the ponies, the native contents of calcium, magnesium, phosphorus and potassium in the forage covered in all trials the recommendations for the macro-minerals by the GfE 2014 for horses.

 

-          Increased daily Ca intake resulted in significantly higher faecal and renal Ca losses while the Ca concentration in the serum was not affected. The apparent Ca digestibility (%) in the first balance trial (average daily intake of 43.7 g Ca/Pony 500 mg Ca/kg BW0.75) was significantly lower (38.2 ± 2.48 %; p ≤.05) than in the following balance trials with lower Ca intake (average daily intake of 28.0 resp. 29.1 g Ca/d/pony 330 mg Ca/kg BW0.75). At lower Ca intake the apparent Ca digestibilities varied between ~ 46 % and 48 % (2nd and 3rd balance trial).

 

-          Concerning the trace element supply the following results deserve special attention:

 

o   Cu: With an average daily Cu intake of 83.7 mg/Pony (~ 1 mg/BW0.75) copper was retained by the ponies whereas the medium Cu balances at a daily Cu intake of about 0.6 mg BW0.75 were negative, that means that more copper was excreted than ingested (GfE 2014: 1 mg Cu/BW0.75)

o   Zn: Although the recommended daily amount of Zn intake of 4 mg/kg KM0.75 according to the GfE 2014 was achieved in the first two balance trials, negative Zn balances for all ponies occured. A daily Zn-intake of 6 mg/kg BW0.75 resulted in Zn retention for all ponies.

o   Se: The average daily Se intake amounted between 0.901 and 1.77 mg/pony. At a daily Se supply of 0.901 mg/pony (~ 0.0105 mg/kg BW0.75) an equalized Se balance was observed for all ponies (GfE 2014: 0.01 mg/ mg/kg BW0.75)

o   Fe: The feeding of hay cobs rich in iron (1135 mg Fe/kg DM) resulted in direction to lower Zn concentrations in the serum of the ponies (digestibility study); all values varied below 40 µg Zn/dl serum.

 

Main study with young stallions

 

-          The daily per animal offered 8 kg of hay covered the daily recommendations (GfE 2014) of the young stallions regarding calcium, magnesium, phosphorus and potassium.

-          No influence of the macro-mineral intake on the plasma concentrations of the bone markers was noticed.

 

o   The average concentrations of osteocalcin (indicating deposition) in the plasma of the two groups of stallions amounted at the end of the study (week 20) in the first group 8.90 ng/dl (± 3.85) and 7.08 ng/dl (± 2.39) for the second group.

o   The average Serum CrossLaps concentrations (indicating mobilization) varied at the last sample collection between 0.487 ng/dl (± 0.180) for the first group and 0.308 ng/dl (± 0.086) and 0.499 ng/dl (± 0.209) for the second group of stallions.

 

 

In total (main and orientation study) comparatively strong individual variations concerning the trace element concentrations in the serum of the horses were observed. Tendencies for different trace element contents in the horses’ serum depending on the macro-mineral supply were apparent:

 

o   In the rations where Ca content was reduced in comparison to the control ration, a trend for higher P serum contents of the horses was detected (+ 27 % for the ponies; + 9 % for the young stallions)

o   The highest average Cu concentrations in the serum were found out at the time of the first blood sampling (at the end of the grazing season of the ponies and the young stallions that means before the start of the study).

 

Conclusion

 

According to the results of the present study rations rich in forages even with low average macro-mineral contents in the hay (3.4 g Ca / 2.4 g P / 1.6 g Mg / 7.7 g K per kg DM) do not need to be supplemented by macro-minerals for adult horses respectively for those at the end of their growth period when salt is offered separately. In the present investigations, the ponies were in a negative Zn balance at a daily Zn supply (4 mg/kg BW0.75) based on the recommendations of the GfE (2014). Further studies are needed to determine whether the daily recommendation for Zn intake for horses should be increased. The daily recommended amounts for copper and selenium according to the GfE 2014 covered the need of the ponies in the present study.

keywords

Pferd, Mineralstoffe, Knochenmarker, horse, minerals, bone markers

kb

2.781