Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Effekte der Gelatinesupplementierung auf den Knochen- und Knorpelstoffwechsel im Verlauf eines standardisierten Trainings beim Pferd

Appelt, Kathrin

The aim of this study was to investigate the effects of a gelatine-hydrolysate supplementation on cartilage and bone metabolism and on amino acids absorption in the course of a standardized training programme in horses. 13 untrained Standardbred horses (12 two-year old horses, one seven-year old horse, 3 mares and 10 geldings, mean BW 404 ± 41.2 kg) were used in this study. The horses were trained on a treadmill (3% incline) over a period of 10 weeks. Training started by an initial standardized exercise test (SET): 5-6 steps, duration 4 min; first step 5 m/s, incremental increase by 1 m/s. SET was followed by a lactate-guided training with two different types of exercise in alternating order: Interval exercise (IE): 3 x 4 min at VLa10, and 3 x 5 min at VLa2; low-speed exercise (LSE): constant velocity at VLa2 for 45 min. VLa characterises those velocities by which a lactate concentration of 2 or 10 mmol/L, respectively can be calculated during SET. At week 5 and 10, horses performed a second and third SET. After the second SET, exercise velocities for the second training period were increased by further 0.5 m/s. The whole training programme consisted in total of 16 IE and 16 LSE sessions. During the experiment, 7 horses were fed daily 60 g of a gelatine hydrolysate and 6 horses were used as control. Blood samples for post prandial blood amino acid profiles were collected once over eight hours after feed intake for both groups. Further blood samples for amino acids, urea, osteocalcin, cross-linked C-telopeptide of type I collagen (ICTP) and keratan sulphate were collected weekly under resting conditions. Blood samples for lactate analysis were collected before, during and after SETs. 1. Post absorptive amino acid profile In the post absorptive period an increase for plasma amino acids like alanine, proline, glycine, leucine, isoleucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine and valine was observed (P<0.05), whereas glutamic acid stayed constant after feeding and aspartic acid was below the limit of detection. For plasma proline, glycine and alanine a more pronounced rise was found for gelatine supplementation as gelatine provides a surplus of these amino acids (treatment P<0.05). Hydroxyproline which originates exclusively from gelatine intake was not detected in plasma, and it is supposed that hydroxyproline will be absorbed as proline. 2. Long-term changes under resting conditions Plasma urea varied between 615 - 742 µmol/dL for both groups during observation period, with significant higher urea concentrations at week 4 for gelatine supplementation (gelatine: 742 ± 130 µmol/dL, control: 666 ± 177 µmol/dL). Plasma proline levels increased with training (control: week 1 and 2 P < 0.05, gelatine: 1 - 10 P<0.05) with significant higher proline values for gelatine intake in week 1, 2, 4, 5, 7 and 10 (mean difference between control and gelatine intake: 6.4 ± 1.9 µmol/dL). No significant changes were observed for plasma glycine for control, whereas gelatine supplementation elicited higher plasma glycine levels during training period (time P<0.05, mean difference between control and gelatine intake: 25.6 ± 4.46 µmol/dL, treatment P<0.05). After gelatine supplementation, serum osteocalcin concentrations (marker of bone formation) decreased significantly during experimental period from 47.1 ± 14.0 ng/mL (week 1) down to 33.5 ± 8.55 ng/mL (week 10). Under control conditions serum osteocalcin levels (~40.0 ng/mL) did not change (except increase in week 4). Treatment related differences were monitored at the end of the training period in the view of higher serum osteocalcin levels for the control group (week 10 control: 42.0±9.96 ng/mL, treatment P<0.05). Similar results were obtained for serum ICTP (marker of bone resorption) with no visible changes for the control group (ICTP week 1: 20.0 ± 5.83 µg/L, week 10: 20.1 ± 4.61 µg/L), and a significant drop at the end of experiment for gelatine intake (ICTP week 1: 22.1 ± 3.34 µg/L, week 10: 16.8 ± 2.07 µg/L). At week 9 and 10 ICTP concentrations were significantly higher in the control group (treatment P<0.05), higher osteocalcin and ICTP concentrations in the control group were associated in part with lameness. Hydroxyproline, a marker of cartilage degradation was below the limits of detection over the whole observation period in both groups. Keratan sulphate (marker of cartilage degradation) remained constant for the control group, but dropped in week 5 and 10 for gelatine intake (time P<0.05) with significant lower keratan sulphate levels at week 10 in comparison to the control group (week 10: gelatine 177 ± 15.3 ng/mL, control 209 ± 35.6 ng/mL, treatment P<0.05). Gelatine intake resulted in a remarkably increase of plasma proline and glycine, two amino acids which are essential in collagen metabolism. However, the decrease in serum keratan sulphate might reflect changes in cartilage breakdown, but this observation needs further clarification. It is supposed that the changes in bone markers reflect more individual responses to training and exercise with a doubtful attribution of gelatine supplementation.

Im Rahmen dieser Studie sollte überprüft werden, inwieweit ein Gelatine - Hydrolysat beim Pferd resorbiert wird und ob unter standardisierten Trainingsbedingungen Effekte einer Gelatine - Supplementierung auf den Knorpel- und Knochenstoffwechsel darzustellen sind. Für die Untersuchung standen 13 Traber (12 2-jährige, 1 7-jähriger, 3 Stuten und 10 Wallache, mittlere Körpermasse 404 ± 41,2 kg) zur Verfügung. Die Pferde absolvierten auf einem Laufband (Steigung: 3%) ein zehnwöchiges Training. Begonnen wurde mit einem Stufentest (ST), bestehend aus 5 - 6 Stufen à 4 min, 1. Stufe bei 5 m/s, Steigerung der Geschwindigkeit um 1 m/s pro Stufe. Im Anschluss an den 1. ST erfolgte ein laktatangepasstes Training mit 2 alternierenden Belastungsarten. Die Intervallbelastungen bestanden aus 3 x 4 min bei v10 und 3 x 5 min bei v2, die Ausdauerbelastungen aus 45 min bei v2. Die v-Zahlen kennzeichnen die Geschwindigkeiten, die im ST rechnerisch die entsprechenden Laktatkonzentrationen von 2 bzw. 10 mmol/l hervorriefen. Nach 5 und 10 Wochen folgte ein 2. und 3. ST. Nach dem 2. ST wurden die Trainingsgeschwindigkeiten um weitere 0,5 m/s angehoben. Insgesamt absolvierten die Pferde 16 Intervall- und 16 Ausdauerbelastungen. Vor Versuchsbeginn wurden die Tiere zwei Versuchsgruppen zugelost, die Pferde der Gelatinegruppe erhielten 2 x täglich 30 g Gelatine - Hydrolysat. Blutproben wurden vor und im stündlichen Rhythmus nach der Fütterung über 8 h während des Versuchs zur Erfassung der postprandialen Kinetik entnommen, im wöchentlichen Abstand an Ruhetagen und zu definierten Zeitpunkten während der Stufentests. Dabei wurden im Blut Aminosäuren, Harnstoff, Osteocalcin (OC), carboxyterminales Telopeptid vom Typ I Kollagen (ICTP), Keratansulfat u. Laktat bestimmt. 1. Postprandiale Kinetik: Für verschiedene Aminosäuren wie z.B. Alanin, Prolin, Glycin, Leucin, Isoleucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin und Valin konnte ein Anstieg nach der Fütterung beobachtet werden (Zeit p<0,05), für Glutaminsäure wurden keine postprandialen Veränderungen festgestellt. Asparaginsäure lag unterhalb der Nachweisgrenze. Für Prolin, Glycin und Alanin wurden darüber hinaus Behandlungsunterschiede festgestellt (p<0,05), die auf die höhere Aufnahme aus der Gelatine zurückzuführen sind. Hydroxy-Prolin, welches ausschließlich aus der Gelatine stammt, lag im Blut unterhalb der Nachweisgrenze und wird vermutlich als Prolin resorbiert. 2. Langfristige Veränderungen unter Ruhebedingungen: Während der 10-wöchigen Beobachtungsperiode variieren die Harnstoffgehalte um 615-742 mmol/dL in beiden Gruppen, in Wo. 4 liegen die Harnstoffwerte der Gelatinegruppe mit 742 ± 130 mmol/dL deutlich über den Kontrollwerten (666 ± 177 mmol/dL). In der Gelatinegruppe sind ab Wo. 1 höhere Prolin - Konzentrationen zu verzeichnen als zu Beginn des Versuches (p<0,05), für die Kontrolle besteht eine derartige Entwicklung nur in Wo. 1 und 2. In Wo. 1, 2, 4, 5, 7 und 10 liegen bei den Pferden der Gelatinegruppe signifikant höhere Werte vor (Diff. 6,4 ± 1,88 mmol/dL). Für Glycin sind in der Kontrollgruppe moderate Schwankungen darzustellen, dagegen liegen die Glycin - Werte in der Gelatinegruppe ab Wo. 1 höher als zu Beginn und über die Versuchdauer signifikant über denen der Kontrolle (Diff. 25,6 ± 4,46 mmol/dL). Serum - OC (Knochenformation) fiel in der Gelatinegruppe von 47,1 ± 14,0 ng/ml (Wo. 0) auf 33,5 ± 8,55 ng/ml (Wo. 10) signifikant ab. Mit Ausnahme von Wo. 4, in der ein deutlicher Anstieg der Werte zu verzeichnen war, schwankt der OC - Gehalt der Kontrolle moderat um ca. 40 ng/ml und erreicht in Wo. 10 signifikant höhere Werte als in der Gelatinegruppe (Kontrolle Wo. 10.: 42,0 ± 9,96 ng/ml). Für die Kontrolle sind für die Konzentration des ICTP (Knochenresorption) moderate Schwankungen um Werte von ca. 20 mg/l darzustellen, in der Gelatinegruppe sinken die Werte von 22,1 ± 3,34 mg/l auf ca. 17 mg/l in den letzten 3 Wochen ab (p<0,05). Für die 9. und 10. Wo. lassen sich für die Kontrolle höhere ICTP - Werte als in der Gelatinegruppe absichern (10. Wo.: Gelatine: 16,8 ± 2,07 mg/l, Kontrolle: 20,1 ± 4,61 mg/l, p<0,05), z.T. wurden die Veränderungen der Knochenmarker von temporären Lahmheiten begleitet. Hydroxy - Prolin, ein Marker des Kollagenabbaus, lag über den gesamten Versuchsablauf für beide Gruppen unterhalb der Nachweisgrenze. Keratansulfat, ein Marker des Knorpelabbaus, zeigte für die Kontrolle keine Veränderungen, sank in der Gelatinegruppe jedoch in Wo. 5 und 10 ab (p<0,05), in Wo. 10 wurde ein deutlich niedrigerer Wert der Gelatinegruppe abgesichert (10. Wo. Gelatine: 177 ± 15,3 ng/ml, Kontrolle: 209 ± 35,6 ng/ml). Die Gelatineaufnahme resultiert in einem bemerkenswerten Anstieg von Prolin und Glycin im Blut, zwei Aminosäuren, die eine wichtige Rolle im Kollagenstoffwechsel spielen, des Weiteren scheint der Abfall des Keratansulfats im Blut ein Resultat der Gelatinezulage zu sein, dieser Befund bedarf aber weiterer Überprüfung. Die nicht unerheblichen Veränderungen der Knochenmarker scheinen eine individuelle Antwort der Pferde auf das Training zu reflektieren, ein Effekt der Gelatine - Supplementierung ist zweifelhaft.

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Appelt, Kathrin: Effekte der Gelatinesupplementierung auf den Knochen- und Knorpelstoffwechsel im Verlauf eines standardisierten Trainings beim Pferd. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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