Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Tierartlich vergleichende Literatur und experimentelle Arbeiten zu Effekten unterschiedlicher Calcium-Aufnahmen auf die Calcium-Homöostase beim arbeitenden Pferd

Stanik, Kathrin

The first aim of the dissertation was to describe the literature about the calcium metabolism of the horse, dog, cattle and rabbit comparative and to point out the specifics of each species. The main conclusions are: -         In horses calcium is mainly absorbed in the small intestine (SCHRYVER et al. 1970 a,b; SCHRYVER et al. 1974, MEYER et al. 1982). -         Former studies in dogs showed that calcium is mainly absorbed in the ileum. In opposite to this more recent studies show that calcium is mostly absorbed in the colon in dogs (LASS 1988; SCHÜNEMANN et al. 1989) -         In cattle the site of the net calcium absorption depends on the feed intake. During higher calcium intake calcium absorption increases in the rumen (absorption in the rumen exceeds the calcium secretion in the saliva) and with lower calcium intake calcium is mostly absorbed in the intestine (KHORASANI und ARMSTRONG 1992; KHORASANI et al. 1997; JESCHKE et al. 2002; RICKEN 2005; BREVES und SCHRÖDER 2005). -         In the rabbit calcium is absorbed through the epithelium of the stomach (ITOH and HATANO 1960) as well as the small intestine (KAMPHUES et al. 1986).  -         In horses, dogs, cattle and rabbit the average endogenous faecal calcium losses amount to 20-25 mg/kg bm/day. -         After absorption 98-99% of calcium is located in the skeletal system and only 1-2% in the soft tissue and body fluid. -         In horses and rabbits calcium is excreted by the kidneys, where as in dogs and cattle fecal excretion is more important because calcium is reabsorbed almost completely in the proximal tubuli of the kidney -         The hormonal regulation is effected in all species by parathormone, calcitonine and calcitriol. -         In the rabbit the activity of calcitonine when compared with the other species is marginal. Calcitriol seems to be less important because calcium absorption depends not on calcium-binding proteins (CHEEKE 1976). Later surveys with marginal supply of Calcium (0.08 g Ca/100 g TS) revealed higher Calcitriol concentrations in the plasma (BOURDEAU et al. 1988)   Based on the review of the literature some aspects were restudied in our own survey. As mentioned previously (literature section), the PTH-sensibility within hypocalcaemia is discussed several times for the horse. In the experimental part of this dissertation working horses that had not yet reached growth maturity, therefore with an increased need for calcium, were used to study the effects and correlation of calcium homoeostasis whilst increasing calcium supplementation.   Five test horses were supplemented at any one time for three weeks with different amounts of calcium at a constant calcium phosphor ratio (32/ 64/ 96 g Ca/animal and day). The horses were trained with constant intensity at an interval pace of 5 min 5 m/s and 4 min 8 m/s alternated, with an endurance charge of 10 min 1.8 m/s, 20 min 5 m/s, 10 min 1.8 m/s in turn. At the end of each trial the test animals (absolved a standardized physical training) and were tested for the following parameters: PTH, Ca t, Ca2+, P, Mg, TPP, lactate, pH, Cl, K, and Na Each animal was tested on completion and then at subsequent 30 min and 120 min interval.   Following results were obtained:   During physical training the Ca2+concentration in plasma was declining analoguos to lactate. After finishing work load the Ca t concentration in plasma showed an increase of 2.5 % with regard to quiescent values that a negative Ca t balance was caused parallel to plasma volume losses. Parathormone had higher quiescent values in horses with lower calcium uptake (70.7-85.8 mg Ca/kg bm/d by 32 g) than in horses with higher calcium uptake (145.3-176.1 and 221.4-264.7 mg Ca/kg bm/d alternatively). The increasing development of parathormone values during physical training can be explained due to the decrease of ionized calcium. The mentioned effects could not be proven by statistical methods. Between ionized calcium and lactate (r = -0.797) and parathormone (r = - 0.620) alternatively there was significant negative correlation. But ionized calcium and pH-value did not correlate. Only in lactate, potassium and magnesium levels, were there significant effects with calcium supplementation. The diminished rise of lactate during physical training, under proceeding of the experiment can be ascribed to training effects.   In conclusion there was shown to be no positive affect of higher calcium availability due to increased calcium uptake in growing horses, which were already in training.

In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst die Literatur vergleichend zum Calciumhaushalt des Pferdes, Hundes, Rindes und des Kaninchens zusammengestellt und die tierartlichen Besonderheiten aufgezeigt. Als Kernaussagen sind dabei zu nennen:   ·        Die Absorption von Calcium erfolgt beim Pferd hauptsächlich im vorderen Dünndarm (SCHRYVER et al. 1970a,b; SCHRYVER et al. 1974; MEYER et al. 1982). Im Gegensatz zu früheren Studien beim Hund (CRAMER et al. 1965; SCHEDL et al. 1968), in denen zunächst das Ileum als Hauptabsorptionsort angenommen wurde, ist das Colon als vorrangige Lokalisation der Ca-Absorption beim Hund anzusehen (LASS 1988; SCHÜNEMANN et al. 1989) Die Lokalisation der Netto-Ca-Absorption wird beim Rind durch die Futteraufnahme beeinflusst. Demzufolge wird Calcium bei höheren Aufnahmen vermehrt aus den Vormägen absorbiert (Absorption übertrifft die Sekretion (Speichel) im Pansen), und bei niedrigen Ca-Aufnahmen wird vermehrt intestinal absorbiert (KHORASANI und ARMSTRONG 1992; KHORASANI et al. 1997; JESCHKE et al. 2002; RICKEN 2005; BREVES und SCHRÖDER 2005). Beim Kaninchen erfolgt eine Ca-Absorption sowohl durch das Magenepithel (ITOH und HATANO (1960) als auch im Dünndarm (KAMPHUES et al. 1986). Die endogenen faecalen Ca-Verluste betragen bei Pferd, Hund, Rind und Kaninchen durchschnittlich 20-25 mg/kg KM/Tag. ·        Nach der Aufnahme ist Calcium zu etwa 98-99% im Skelettsystem bzw. zu 1-2% in den Weichgeweben und Körperflüssigkeiten lokalisiert. Die Ausscheidung von Calcium erfolgt bei Pferd und Kaninchen hauptsächlich auf renalem Weg, während bei Hund und Rind die faecale Ca-Exkretion überwiegt, da Calcium im proximalen Tubulus der Niere fast vollständig reabsorbiert wird. Demzufolge fungiert bei Pferd und Kaninchen die Niere als „Regelventil“ der Ca-Haushaltes, während diese Rolle bei Rind und Hund  durch den Verdauungsapparat übernommen wird. Die hormonelle Regulation des Ca-Haushaltes erfolgt bei allen Tierarten über Parathormon, Calcitonin und Calcitriol. Beim Kaninchen ist - im Vergleich zu den anderen Tierarten - die Aktivität des Calcitonins zu vernachlässigen. Calcitriol scheint eine eher untergeordnete Rolle zu spielen, da die Ca-Absorption hier hauptsächlich passiv durch Diffusion und unabhängig von einem Calcium-bindenden Protein erfolgt (CHEEKE 1976). In neueren Untersuchungen wurden aber bei marginaler Ca-Versorgung (0,08 g Ca/100 g TS) erhöhte Calcitriol-Konzentrationen im Plasma festgestellt (BOURDEAU et al. 1988)   Basierend auf den Ergebnissen der Literaturstudie wurden einige Aspekte übernommen und in einem praktischen Versuchsteil überprüft. Aufgrund der umfassenden Daten aus dem Literaturteil konnten hierbei allerdings nur einige ausgewählte Aspekte näher beleuchtet werden. Wie im Literaturteil angeführt, wird beim Pferd im Rahmen der Hypocalcämie wiederholt die PTH-Sensibilität diskutiert. Im experimentellen Teil der Studie wurden daher wachsende Pferde mit einem erhöhten Ca-Anspruch verwandt, um Effekte steigender Ca-Zulagen auf die Ca-Homöostase beim arbeitenden Pferd zu untersuchen.   Dazu wurden fünf Versuchspferde jeweils drei Wochen mit einer Ca-Behandlung bei gleichbleibendem Ca-P-Verhältnis supplementiert (32 / 64 / 96 g Ca/Tier und Tag) und wurden mit gleichbleibender Trainingsintensität im Wechsel mit einer Intervallbelastung (5 min 5 m/s und 4 min 8 m/s alternierend) und einer Ausdauerbelastung trainiert (10 min 1,8 m/s, 20 min 5 m/s, 10 min 1,8 m/s). Am Ende jeder Fütterungsstufe fand ein standardisierter Belastungstest statt, bei dem während der Belastung sowie 30 bzw. 120 min nach Testende folgende Blutparameter untersucht wurden: PTH, Ca t, Ca2+, P, Mg, TPP, Laktat, der pH-Wert sowie die Elektrolyte Cl, K und Na.   Folgende Ergebnisse wurden erzielt:   Während der Belastung kam es zu einer progressiven Verminderung der Ca2+-Konzentration. Dieser Verlauf war analog zu  Laktat ausgeprägt. Die Konzentration des Gesamtcalciums im Plasma war nach Ende der Belastung um 2,5 % gegenüber den Ruhewerten erhöht, sodass nur parallel zu den Plasmavolumenverlusten eine negative Ca t-Bilanz hervorgerufen wurde. Parathormon wies bei einer Ca-Aufnahme von 70,7-85,8 mg Ca/kg KM/Tag (32 g Ca) höhere Ruhewerte auf als bei den höheren Ca-Durchgängen (145,3-176,1 und 221,4-264,7 mg Ca/kg KM/Tag). Der steigende Verlauf der PTH-Konzentration während der Belastung wurde mit der sinkenden Konzentration des ionisierten Calciums erklärt. Die beobachteten Effekte liessen sich aber statistisch nicht absichern. Zwischen ionisiertem Calcium und Laktat (r= -0,797) bzw. Parathormon (r= -0,620) konnten signifikant negative Korrelationen bestimmt werden. Ionisiertes Calcium und pH-Werte korrelierten hingegen nicht miteinander. Nur bei den Laktat-, Kalium- und Magnesiumwerten konnten signifikante Effekte der Ca-Behandlungen beobachtet werden. Der verminderte Anstieg von Laktat unter Belastung bei fortschreitender Versuchsdauer wurde auf Trainingseffekte zurückgeführt.   Insgesamt konnten keine positiven Wirkungen im Sinne einer erhöhten Ca-Verfügbarkeit nach erhöhter Ca-Aufnahme bei jungen, aber schon arbeitenden Pferden beobachtet werden.

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Stanik, Kathrin: Tierartlich vergleichende Literatur und experimentelle Arbeiten zu Effekten unterschiedlicher Calcium-Aufnahmen auf die Calcium-Homöostase beim arbeitenden Pferd. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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