Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Wirksamkeit eines etablierten Multienzymprodukts porciner Herkunft im Vergleich zu zwei Neuentwicklungen mikrobiellen Ursprungs an pankreasgangligierten, ileocaecal fistulierten Miniaturschweinen

Koch, Jessica

The most important part of the therapy of exocrine pancreatic insufficiency (EPI) is the oral substitution of missing enzymes. The porcine multi-enzyme products (MEP) normally used, increase the digestibility of fat, starch and protein clearly, but especially the level of fat-digestion can not be compared to a healthy organism (LAYER u. KELLER 1999, 2001, FERRONE et al. 2007).   The aim of the present study was to compare the efficiency of an established porcine MEP and two microbial MEP, which vary in proteases. Furthermore was determined, if it is possible to reduce the necessary daily MEP-intake by assignment of a microbial MEP, if the frequency of the meals has an influence on the digestibility of the nutrients and if the application of an emulsifier can increase the efficiency of a lipase.   The in-vivo-studies were performed in 20 adult female Göttinger Minipigs fitted with an ileocaecal-reentrant fistula. Pancreatic insufficiency was additionally induced by surgical ligature of the Ductus pancreaticus accessorius in 15 of these animals (PL). The remaining 5 minipigs were used as controls (K). In all the studies, established methods were used for collection, processing and analysis of the samples.   During the whole period of examination, the pigs were fed with an examination-diet (VD), which consisted of 29,6 g crude ashes (ca), 149 g crude protein (cp), 327 g crude fat (cfa), 390 g starch and 2,56 g Cr2O3 per kg dry matter (DM). The amount of food (600g/animal/day) was divided into two daily meals (12-h time interval), apart from the study to detect a possible influence of the frequency of the meals on the digestibility of the nutrients.  While this study took place, the daily amount of VD was divided into two, three or four meals. Depending on the different study-aprons, the VD was added with three miscellaneous dosages of an established porcine MEP (pMEP), two different microbial MEP (mMEP 1, mMEP 2) and a lipase (in singular use and combined with the emulsifier Z). In each of the used enzyme products, dosage 1 equates the lowest, and dosage 3 the highest batch of enzymes (D1, D2, D3; mg/day). All animals took part in a study receiving no pancreatic enzyme supplements (PL-0). Parameters determined to evaluate the efficiency of the applied enzyme products were the amounts of ingesta which reached the terminal ileum (g DM) and the excreted faeces (g DM) per collection period as well as the calculated nutrient digestibilities (VQ, %; marker-method).   The results of the examinations can be divided into the following aprons:   (1)   Digestibility influenced by the porcine MEP (pMEP-B) and two microbial MEP (mMEP 1, mMEP 2) All parameters were significantly different between animals without administration of enzymes (PL-0) and control animals (K-0) with regard to the nutrient digestibility (praecaecal cfa-VQ, PL-0: 16,2 %; K-0: 96,3 %). The application of MEP caused a dose-dependent increase of nutrient digestibility up to 37 percentage points (praecaecal cfa-VQ, mMEP 2, D1: 42,8 %, D3: 79,7 %) and better nutrient digestibility in toto (between 14 %, DM, and 60 %, cfa) compared to the PL-0 animals. Except the praecaecal cp-VQ (mMEP 1, D3: 74 %; mMEP 2, D3: 69 %) the level of digestibility seen in controls (82 %) was not achieved with any of the doses of the MEP. The effect of both of the mMEP had the same level. Administration of mMEP 1 significantly improved the digestibility of crude fat compared to the pMEP-B (pMEP-B, D2: 68,9 %; mMEP 1, D2: 83,9 %). By replacement of pMEP by mMEP, the amount of the daily enzyme-intake could be reduced about 76 % (mMEP 1) or accordingly 71,1 % (mMEP 2) without reduction of the effect on the digestibility (cfa-VQ in toto: pMEP, D2:   66 %; mMEP 1, D2: 69 %; mMEP 2, D2: 61 %).       (2)   Influence of the frequency of meals on the digestibility in toto (pMEP-I) In PL-0 animals the digestibility of dry matter, crude protein and crude fat (PL-0: 41,3 %; K-0: 94,1 %) was significantly decreased compared to K-0 animals. The application of two dosages of pMEP-I, evenly distributed on 2, 3 or 4 meals/day, caused a significantly dose-dependent increasing nutrient digestibility. There was no significant effect of the meal frequency, indeed the enhancement form 2 up to 3 daily meals conditioned a descent of cfa-digestibility of 11,8 percentage points (D3, 2 meals/day 83,4 %; D3, 3 meals/day 71,6 %).   (3)   Digestibility in toto influenced by the accretion of substance Z to a lipase     The ligature of the pancreatic duct caused a significantly different nutrient digestibility between PL-0 animals and K-0 animals (cfa-VQ, PL-0: 26,2 %; K-0: 94,1 %). The separated application of lipase and lipase + emulsifier Z caused a dose-dependent augmentation of DM-, cp- and cfa-digestibility. There was no significant difference between effects of lipase and lipase + Z. The level of fat digestibility seen in animals with lipase combined with Z (83 %) was also achieved by animals with singular lipase supplementation (82,6 %).

Im Vordergrund der Therapie der exokrinen Pankreasinsuffizienz (EPI) steht die orale Substitution fehlender Enzyme. Mit den bislang üblichen porcinen Multienzymprodukten (MEP) ist eine deutliche Steigerung der Fett-, Stärke- und Proteinverdaulichkeit zu erreichen, dennoch ist das Niveau der Fettverdauung nicht das eines gesunden Organismus (LAYER u. KELLER 1999, 2001, FERRONE et al. 2007). Vor diesem Hintergrund lag der Schwerpunkt der eigenen Untersuchungen auf dem Vergleich der Wirksamkeit eines etablierten MEP porciner Herkunft und zweier sich in der Protease unterscheidender mikrobieller MEP. Des Weiteren wurde geprüft, ob durch den Einsatz eines mikrobiellen MEP eine Reduktion der täglich vom Patienten einzunehmenden Enzympräparatmenge möglich ist, ob unter EPI-Bedingungen die Mahlzeitenfrequenz die Verdaulichkeit der Nährstoffe beeinflusst und ob der Einsatz eines Emulgators die Effektivität einer Lipase steigert. Für die in-vivo-Untersuchungen standen insgesamt 20 adulte weibliche Göttinger Miniaturschweine mit ileocaecaler Umleitungsfistel zur Verfügung. Bei 15 dieser Tiere wurde eine Ligatur des Ductus pancreaticus accessorius zur Auslösung bzw. Simulation einer chronischen exokrinen Pankreasinsuffizienz durchgeführt; diese Tiere werden nachfolgend als PL-Tiere bezeichnet. Die übrigen 5 Miniaturschweine dienten als Kontrolltiere (K-Tiere). Probenkollektion, -aufbereitung und -analysen in den Versuchen erfolgten mittels etablierter Verfahren. Während des gesamten Versuchszeitraums wurden die Tiere mit einer Versuchsdiät (VD) gefüttert, die sich je kg Trockensubstanz (TS) aus 29,6 g Rohasche (Ra); 149 g Rohprotein (Rp); 327 g Rohfett (Rfe); 390 g Stärke und 2,56 g Chromoxid zusammensetzte. Die Futtermenge (600 g/Tier/Tag) wurde in Form von 2 täglichen Mahlzeiten (12 h-Abstand) angeboten. Hiervon ausgenommen sind die Versuche zur Ermittlung eines möglichen Einflusses der Mahlzeitenfrequenz auf die Verdaulichkeit der Nährstoffe; hier wurde die tägliche Gesamtfuttermenge auf zwei, drei oder vier Mahlzeiten aufgeteilt. In den verschiedenen Versuchsabschnitten wurden der VD ein etabliertes porcines MEP (pMEP), zwei mikrobielle MEP (mMEP 1, mMEP 2) sowie eine Lipase (singulär oder aber mit Zusatz des Emulgators Z) in je drei verschiedenen Dosierungen zugelegt. Bei jedem der eingesetzten Enzymprodukte entspricht die Dosierung 1 der niedrigsten und Dosierung 3 der höchsten Gesamtproduktmenge (D1, D2, D3; mg/Tag). Des Weiteren durchliefen alle Tiere eine Phase ohne Zulage von Enzymprodukten (PL-0). Entscheidende Parameter zur Beurteilung der Wirksamkeit der eingesetzten Enzymprodukte waren die im Kollektionszeitraum am terminalen Ileum angeflutete   Chymusmenge (g TS) bzw. die ausgeschiedene Kotmenge (g TS) sowie die kalkulierten Nährstoffverdaulickeiten (VQ, %; Markermethode). Die Ergebnisse der Versuche lassen sich wie folgt zusammenfassen: (1)  Verdaulichkeit unter Einfluss des porcinen MEP (pMEP-B) und zweier mikrobieller MEP (mMEP 1, mMEP 2) Ein Vergleich der TS-, Rp-, Rfe- und Stärke-Verdaulichkeiten zeigte bei den Tieren ohne Enzymzulage (PL-0) im Vergleich zu den Kontrolltieren (K-0) signifikant geringere Werte (praecaecale Rfe-VQ, PL-0: 16,2 %; K-0: 96,3 %). Die Zulage der untersuchten MEP führte dosisabhängig zu einer Zunahme der Wirkung um bis zu 37 Prozentpunkte (praecaecale Rfe-VQ, mMEP 2, D1: 42,8 %, D3: 79,7 %) und bedingte eine bessere Nährstoffverdaulichkeit über den gesamten Gastrointestinaltrakt (GIT) um 14 % (TS) bzw. 60 % (Rfe) gegenüber den PL-0 Tieren. Ausgenommen der praecaecalen Rp-Verdaulichkeit (mMEP1, D3: 74 %; mMEP 2, D3: 69 %) blieben auch in der höchsten Dosierung signifikante Differenzen zur Nährstoffverdaulichkeit der K-0 Tiere (82 %) bestehen. Die untersuchten mMEP erwiesen sich insgesamt als gleich wirksam. Die Zulage des mMEP 1 führte allerdings in allen drei Dosierungen zu einer statistisch abgesicherten Erhöhung der Rp-Verdaulichkeit über den gesamten GIT gegenüber dem pMEP-B um maximal 15 %  (pMEP-B, D2: 68,9 %; mMEP 1, D2: 83,9 %). Der Ersatz des pMEP durch eines der mMEP macht eine Reduktion der täglich durch den Patienten einzunehmenden Gesamtproduktmenge um 76 % (mMEP1) bzw. 71,1 % (mMEP 2) möglich, da mit einer geringeren Gesamtproduktmenge der mMEP eine vergleichbare Wirkung erzielt wurde (Rfe-VQ: pMEP, D2: 66 %; mMEP 1, D2: 69 %; mMEP 2, D2: 61 %). (2)  Beeinflussung der Verdaulichkeit über den gesamten GIT durch Variation des Mahlzeitenintervalls (pMEP-I) Die PL-0 Tiere zeigten eine gegenüber den K-0 Tieren signifikant geringere TS-, Rp- und Rfe-Verdaulichkeit (PL-0: 41,3 %; K-0: 94,1 %). Durch die Zulage des pMEP-I in 2 Dosierungen (D1, D3), verteilt auf 2, 3 oder 4 Mahlzeiten/Tag, kam es mit ansteigender Dosis zu einer signifikant höheren Nährstoffverdaulichkeit. Die Frequenz der Mahlzeiten hatte jedoch keinen statistisch abzusichernden Effekt. Die größte Variation in der Verdaulichkeit zeigte sich beim Rohfett in Dosierung 3; durch die Erhöhung der täglichen Mahlzeitenzahl von 2 auf 3 kam es sogar zum Absinken der Rfe-Verdaulichkeit um 11,8 Prozentpunkte (Rfe-VQ 2 Mahlzeiten/Tag: 83,4 %, 3 Mahlzeiten/Tag: 71,6 %). (3)  Verdaulichkeit über den gesamten GIT unter Einfluss des Zusatzes Z zu einer Lipase (Lipase + Z) Die Ligatur des Pankreasganges führte bei den PL-0 Tieren zur reduzierten Nährstoffverdaulichkeit gegenüber den K-0 Tieren (Rfe-VQ, PL-0: 26,2 %; K-0: 94,1 %). Durch den Einsatz der Lipase, sowohl singulär als auch mit Zusatz des Emulgators Z, kam es zur dosisabhängigen Steigerung der TS-, Rp- und Rfe-Verdaulichkeit, wobei keine statistisch abzusichernden Unterschiede zwischen der singulären Lipase sowie dem parallelen Angebot von Zusatz Z bestanden. Bei Kombination der Lipase mit Z variierte die Rfe-Verdaulichkeit in der höchsten Dosierung um Werte von 83 %, wurde die Lipase isoliert eingesetzt, wurde ein gleich hohes Niveau erreicht (82,6 %).

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Koch, Jessica: Untersuchungen zur Wirksamkeit eines etablierten Multienzymprodukts porciner Herkunft im Vergleich zu zwei Neuentwicklungen mikrobiellen Ursprungs an pankreasgangligierten, ileocaecal fistulierten Miniaturschweinen. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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