Dissertation

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

Maray Willen

Untersuchungen zum Einfluss einer angepassten Ernährung auf die

physische Fitness älterer Hunde

unter Anwendung eines individuellen Belastungstests und

Berücksichtigung kinetischer Daten

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109608

title (engl.)

Investigation of the influence of an adjusted diet on physical fitness of old dogs by using an individually adjusted endurance test and considering kinetic data 

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/willenm_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Der Alterungsprozess beim Hund ist verbunden mit einer Reduktion der physischen Leistungsfähigkeit, die eine eingeschränkte Mobilität nach sich zieht. In vorherigen Studien wurde bereits beschrieben, dass es im Alter zu einer Abnahme der maximalen Herzfrequenz unter Belastung kommt. Die damit verbundene, reduzierte O2- Aufnahme führt zu einem geringeren Ausschöpfungspotential des aeroben Stoffwechsels und zu einer Unterstützung des anaeroben Stoffwechsels mit Laktatakkumulation. Eine Ermüdung des arbeitenden Muskels und die Gefahr einer metabolischen Azidose entstehen.

Vor allem submaximale Belastungstests auf instrumentierten Laufbändern werden genutzt, um die physische Fitness von Hunden einzuschätzen. Dabei werden die Hunde einem einheitlichen Belastungsprotokoll unterzogen. Um gefährliche Überlastungen zu vermeiden, muss der Belastungstest für den Hund individuell gestaltet werden, um die Faktoren Alter, Rasse, Geschlecht, Größe und Erkrankungen mit einzubeziehen. Dies wurde bisher in keiner Studie beim Hund berücksichtigt.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es zunächst, einen individuell angepassten Belastungstest für Hunde auf einem instrumentierten Laufband zu erarbeiten, welcher die oben genannten Faktoren berücksichtigt. Unterschiedliche Dauer und Laufgeschwindigkeit berücksichtigen die individuellen Besonderheiten. Auf Grundlage dieses Belastungstests wurde die Frage bearbeitet, ob eine speziell auf den alten Hund abgestimmte Ernährung (reich an Vitamin C, E, Omega-3-Fettsäuren, L-Carnitin, Flavonoiden und Carotinoiden) einen positiven Effekt auf die physische Fitness hat.

Im ersten Teil der Arbeit wurden zur Erarbeitung des individuellen Belastungstests n=5 alte und n=5 junge Beagle auf einem instrumentierten Laufband einem Belastungstest unterzogen, welcher maximal 20 Minuten dauerte. Bei individueller, manuell auf den Hund angepasster Trabgeschwindigkeit wurden die Hunde so lange belastet bis Erschöpfungssymptome (massives Hecheln, unkoordinierter Gang, Unwille weiter zu laufen) einsetzten. Vor dem Belastungstest fanden eine Allgemeinuntersuchung, orthopädische Untersuchung, eine Übungsphase auf dem Laufband und eine Ganganalyse statt, um eventuell vorhandene Beeinträchtigungen aufzudecken. Zu Beginn, direkt vor und nach dem Belastungstest fanden Blutentnahmen statt und die Herzfrequenz und Atemfrequenz wurden gemessen. Laktatwert, pO2, pCO2, BE, pH, und HCO3- flossen in die Auswertung.

Im Rahmen der verblindeten, randomisierten Fütterungsstudie wurden n=63 von ehemals n=74 junge und alte Schäferhunde über sechs Monate mit einem angereicherten, speziell für den alten Hund konzipierten Trockenfuttermittel, sowie mit einem konventionellen Kontrollfutter für adulte Hunde gefüttert. Es entstanden vier Untergruppen. N=17 alte Hunde mit Kontrollfutter (Aalt), n=14 junge Hunde mit Kontrollfutter (Ajung), n=16 alte Hunde mit angepasstem Futter (Balt) und n=16 junge Hunde mit angepasstem Futter (Bjung). Das Futter wurde in neutral abgepackten 15 kg Säcken verblindet, welche lediglich die Aufschrift „A“ oder „B“ und die Fütterungsempfehlung erhielten. Die Futterverteilung an die Besitzer erfolgte randomisiert nach dem Eingang der Studienanmeldungen und folgte dem Schema „Ajung, Bjung, Aalt, Balt“.  Drei Untersuchungstermine nach dem oben beschriebenen Prinzip fanden statt, zu Beginn, nach drei und nach sechs Monaten.

Die im Rahmen des ersten Teils der Arbeit bei den Beaglen gemessenen kinetischen Daten ergaben eine physiologische Körpergewichtsverteilung von 60% auf den Vordergliedmaßen und 40% auf den Hintergliedmaßen. Weiterhin konnte durch die Bestimmung des Symmetrieindex eine symmetrische Gliedmaßenbelastung nachgewiesen werden. Den Belastungstest beeinträchtigende, orthopädische Dysfunktionen lagen demnach nicht vor. Obwohl die alten Hunde einen kürzeren (13,8 ± 7,2 min) und mit geringerer Geschwindigkeit (1,6 ± 0,2 m/s) durchgeführten Belastungstest absolvierten als die jungen Hunde (20,0 ± 0,0 min; 1,9 ± 0,1 m/s) waren die Messwerte für Laktat bei der alten Hundegruppe deutlich höher (jung: 14,7 ± 2,0 mg/dl; alt: 24,2 ± 4,4 mg/dl). Dieser Unterschied war auch bereits bei den Laktat Basiswerten messbar (jung: 10,1 ± 1,5 mg/dl; alt: 18,7 mg/dl). Die Herzfrequenz stieg nur bei den jungen Hunden während der Belastung signifikant an, nicht jedoch bei den alten Beaglen. Dadurch konnten mit Hilfe des individuell angepassten Belastungstests Unterschiede in der physischen Fitness zwischen alten und jungen Hunden aufgezeigt werden. Dieser so konzipierte Test ist damit geeignet, verschiede Faktoren wie Rasse, Alter, Geschlecht, Größe und Erkrankungen zu berücksichtigen. Damit lag für die Folgeuntersuchung zur Wirksamkeit einer angepassten Ernährung bei den alten Hunden ein geeignetes Instrument zur Beurteilung der individuellen Fitness vor.

Im Rahmen der Fütterungsstudie mit jungen und alten Schäferhunden ergaben die Daten der kinetischen Auswertung ebenfalls physiologische Werte. Zwischen den Untersuchungsterminen und den Gruppen zeigten die kinetischen Daten keine Unterschiede. Vor den jeweiligen Belastungstests zu den verschiedenen Terminen bestanden keine deutlichen Unterschiede zwischen den Laktat Basiswerten junger und alter Hunde (Termin 1: Balt: 14,4 ± 4,5 mg/dl; Aalt: 14,1 ± 5,3 mg/dl; Bjung: 14,1 ± 3,1 mg/dl; Ajung: 12,0 ± 3,3 mg/dl, Termin 2: Balt: 14,0 ± 4,8 mg/dl; Aalt: 15,1 ± 5,1 mg/dl; Bjung: 15,8 ± 5,8 mg/dl; Ajung: 11,3 ± 3,6 mg/dl. Termin 3: Balt: 12,9 ± 3,3 mg/dl; Aalt: 14,1 ± 4,0 mg/dl; Bjung: 12,6 ± 6,6 mg/dl; Ajung: 10,8 ± 2,3). Dies liegt ggfs. an der Teilnahme von mehreren Dienst –und Sporthunden in den Gruppen der alten Hunde, deren Fitnesslevel immer noch hoch war. Die Gruppe Balt zeigte mit -5,2 mg/dl (Aalt: -1,6 mg/dl; Bjung: -1,3 mg/dl; Ajung: -1,8 mg/dl) den stärksten Abfall des absoluten LW nach Belastung, v.a. zwischen Termin eins und zwei. Dies könnte, vor allem in Verbindung mit den Ergebnissen aus der Studie zur Telomerlängenmessung von denselben Hunden (Diss. M. Lorke), in der ein positiver Einfluss auf die Zellalterung von Balt nachgewiesen werden konnte, auf eine Wirkung des angereicherten Futters auf die physische Fitness hinweisen. Da jedoch nach den eigenen Ergebnissen die Unterschiede zwischen den Gruppen statistisch nicht abgesichert werden konnten, ist die positive Wirkung nicht eindeutig. Um das Ergebnis zu stützen, wären Langzeitstudien mit einem größeren Kollektiv ähnlichen Fitnesslevels erforderlich. Das Besondere an der hier vorliegenden Arbeit ist, dass durch das verblindete, randomisierte Design, ein weitgehend objektives Ergebnis erzielt wurde, dem lediglich die über eine orientierende Studie hinausgehende statistische Power fehlt.

abstract (englisch)

An age-related reduction in physical capacity can be found in dogs. It goes along with decreased mobility. Previous studies already found out, that there is an age-related decrease in maximum heart rate during exercise. This is combined with a reduced O2- intake, which leads to less utilization potential of the aerobic metabolism and is followed by lactate accumulation. The outcome is a fatigue of the working muscle and the risk of a metabolic acidosis.

Especially submaximal endurance tests on instrumented treadmills are used to assess the physical fitness of dogs. Thereby, dogs undergo the same exercise protocol. To avoid physical overload, the endurance test for the dog has to be designed individually, in order to include factors like age, breed, sex, size and diseases. This was not considered in previous studies.

The aim of the presented work was, firstly, to design an individually adjusted endurance test for dogs on an instrumented treadmill, which considers the factors mentioned above. A different running speed and duration take into account individual characteristics. On the basis of this endurance test, the question of a positive effect of a specific, enriched diet for old dogs (enriched with vitamin C, E, n-3 fatty acids, L-carnitine, flavonoids, carotenoids) on their physical fitness, was handled.

In the first part of this work, to design an individually adjusted endurance test, n=5 old and n=5 young beagle dogs completed an endurance test on an instrumented treadmill, lasting a maximum of 20 minutes. With an individually and manually adjusted trotting speed, dogs had to perform on the treadmill until signs of fatigue (massive panting, uncoordinated gait) or unwillingness to move further became present. Prior to the endurance test, there was a general examination, an orthopedic examination, a practice phase on the treadmill and a gait analysis, to uncover possible impairments. At the beginning, directly prior to and post exercise, blood samples were taken and heart rate and respiratory rate were determined. Lactate level, pO2, pCO2, BE, pH and HCO3- values were analyzed either.

Within the blinded, randomized feeding study, n=63 of formerly n=74 young and old German shepherd dogs were fed with an enriched dry food diet for old dogs and with a conventional diet for adult dogs. Four subassemblies could be built. N=17 old dogs with the control diet (Aold), n=14 young dogs with the control diet (Ayoung), n=16 old dogs with the enriched diet (Bold) and n=16 young dogs with the enriched diet (Byoung). The food was blinded with neutral 15 kg bags, which were furnished only with the labels “A” or “B” and a feeding recommendation. The distribution of the food followed the scheme “Ayoung, Byoung, Aold, Bold” depending on the order of registrations for the study. Three appointments after the procedure described above took place: At the beginning, after three and after six months.

The kinetic data, which were analyzed in the first part of this work with beagle dogs, showed a physiological body weight distribution of 60% on the forelimbs and 40% on the hindlimbs. Furthermore, through calculating the symmetry index, a symmetric load of the limbs could be proven. An endurance test influencing orthopedic dysfunction could therefore not be found. Although the old dogs completed a shorter (13.8 ± 7.2 min) endurance test with lower velocity (1.6 ± 0.2 m/s) compared to the young dogs (20,0 ± 0,0 min; 1,9 ± 0,1 m/s), significantly higher lactate levels could be found in the old dog group (young: 14.7 ± 2.0 mg/dl; old: 24.2 ± 4,4 mg/dl). This difference was observed in the base values either (young: 10.1 ± 1.5 mg/dl; old: 18.7 mg/dl). Further, a significantly increased heart rate post exercise could only be observed in the young but not in the old beagle dogs. Therefore, with the help of the individually adjusted endurance test, differences in the physical fitness between young and old dogs could be shown. Thus, this drafted test is suitable to consider several factors like breed, age, sex, size, and diseases. Therefore, a suitable instrument to assess the efficacy of an adjusted, enriched diet for old dogs on their individual fitness was available at the following examination.

In the feeding study with young and old German shepherd dogs, kinetic data also resulted in values within the normal physiological range. Between the different appointments and the groups, no differences regarding kinetic data could be found. Prior to the respective endurance tests at the different appointments, no significant differences in the lactate base values could be found between the young and old dogs (appointment 1: Bold: 14.4 ± 4.5 mg/dl; Aold: 14.1 ± 5.3 mg/dl; Byoung: 14.1 ± 3.1 mg/dl; Ayoung: 12.0 ± 3.3 mg/dl, appointment 2: Bold: 14.0 ± 4.8 mg/dl; Aold: 15.1 ± 5.1 mg/dl; Byoung: 15.8 ± 5.8 mg/dl; Ayoung: 11.3 ± 3.6 mg/dl; appointment 3: Bold: 12.9 ± 3.3 mg/dl; Aold: 14.1 ± 4.0 mg/dl; Byoung: 12.6 ± 6.6 mg/dl; Ayoung: 10.8 ± 2.3).  However, this could be the result of several participating police and sports dogs in the old dog groups, which possibly still had a high fitness level. With -5.2 mg/dl (Aold: -1.6 mg/dl; Byoung: -1.3 mg/dl; Ayoung: -1.8 mg/dl), group Bold showed the strongest drop in the absolute lactate level post exercise, especially between appointment one and two. This could indicate an influence of the enriched diet on physical fitness, especially in connection with the results of the study of telomere length measurement of the same dogs (doctoral thesis M. Lorke), which found a positive influence on the cell aging of Bold. Still, the positive influence is not clear, as differences between the groups have not statistically been proven in the results presented here. To support the result, long term studies with an increased collective of similar fitness levels would be required. The peculiarity of the presented work is, that a largely objective result was achieved through a blinded, randomized design, which solely lacks statistical power, which would exceed that of an orienting study.

keywords

physical fitness, age, gait analysis/ physische Fitness, Alter, Ganganalyse 

kb

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