Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Ontogenese der Mechanismen des Phosphor-Haushaltes beim kleinen Wiederkäuer

Hattendorf, Julia

This present study shows the effects of feed intake and phosphorus (P) supplementation on P homeostasis in growing goatkids. During the first experimental year four experimental groups were conducted over a three months period. The groups were classified after P content of milk respectively concentrated food and the instant of weaning in IoP, IIoP (early (I) respectively late (II) weaned with original P content) and IdP, IIdP (early (I) respectively late (II) weaned with double P content). The control group was fed with milk with original P content during the complete experimental period. The following parameters were analysed: feed intake, P intake from milk resp. concentrated food, P excretion in the urine resp. faeces, Phosphate (Pi) concentrations in saliva and plasma and their proportions, Calcium (Ca) concentrations in the plasma and pH values in the urine. After slaughtering the Na+-dependent Pi transport in the jejunum and the kidneys was studied using brush border membrane vesicles of these organs. The following results were obtained in the first experimental period: 1.         The delayed intake of solid food led to a delayed development of Pi concentrating capacity of the salivary glands in both of the late weaned groups. 2.         Plasma Pi was significantly increased in dP groups compared to the oP groups. Plasma Ca was significantly decreased in the dP and the control kids. 3.         Only the IoP goats showed an almost complete shifting of the P-excretion from the urine into the faeces after weaning. Although they have been completely weaned the other animals still excreted large amounts of P in the urine. This might have been due either to their still immature salivary glands or to an adaptation of the kidneys to the permanently high P supply. 4.         After the fifth experimental week an increase of the urine pH values could be observed which is typical for adult ruminants. This phenomenon happened in all animals and was independent from the development of the rumen and the amount of P in the urine, which led to the thesis that this reaction was determined by age respectively weight. 5.         The high P supply led to a significant reduction of the transport capacity (Vmax) of the renal Na+-dependent Pi transport. No significant effects were found in transporter affinity (Km). 6.         In jejunum Vmax of the Na+-dependent Pi transport was not significantly influenced by the high P supply. Neither the Km values showed significant differences between the groups. The results led to the conclusion that in just weaned kids with a high P supply the P excretion was mainly regulated by the renal Pi transport. The still high renal P excretion of the dP kids led to the thesis that either the maximum concentrating capacity of their salivary glands has not yet been reached, although they already have been completely weaned, or the permanent high P supply resulted in an adaptation of the kidneys. This last supposition would mean that the maturation of the renal Pi transport was not completed and the NaPi IIa expression was permanently reduced. Another explanation for the high renal P excretion could be the thesis that the renal threshold for Pi changes after the age of three months. To clarify these thesis the second experimental period was extended to six months. Balance trials with 12 kids were performed; these were separated in group A, which was fed concentrates and hay, and in the milk fed group B. Both the concentrates and the milk contained 1,5 times more P than original goat milk. Again the following parameters were analysed: P intake, P excretion in urine resp. faeces, Pi concentrations in saliva and plasma and their proportions and the Ca concentration in the plasma. Simultaneously clearance trials were conducted with four female oP fed goats aged 12 to 22 weeks to determine the renal threshold for Pi in just weaned goats. The following results were obtained in the second experimental period: 1.         The milk fed goats excreted till the age of 18 weeks 80 % of the P excess on the renal pathway. Although the goats of group A were completely weaned till the age of 10 weeks they excreted a decisive part of the P excess with the urine during the whole experimental period (20 % of the whole P excretion at the age of 25 weeks). 2.         After the 10th week of age all goats showed salivary Pi concentrations that were described for adult goats. 3.         During the clearance trials an average renal threshold for Pi of 2,35 mmol·l-1 could be found in just weaned goats. This was much lower than described for adult goats. The results of the second experimental period confirm the thesis that just weaned goats up to the age of 22 weeks had reached the maximum concentrating capacity of their salivary glands but not their maximum saliva flow rate and therefore either the renal threshold for Pi described for adult goats.

In der vorliegenden Arbeit wurden die Auswirkungen der Futteraufnahme und einer Phosphor-(P) Zulage auf die P-Homöostase wachsender Ziegen untersucht. Hierzu wurden im ersten Versuchsdurchgang über einen Zeitraum von drei Monaten vier Versuchsgruppen untersucht, die hinsichtlich des P-Gehaltes von Tränke bzw. Kraftfutter (KF) und des Absetzregimes in die Gruppen IoP, IIoP (früh (I) bzw. spät (II) umgestellt mit originalem P-Gehalt) und IdP, IIdP (früh (I) bzw. spät (II) umgestellt mit doppeltem P-Gehalt) unterteilt wurden. Ausserdem existierte eine milchernährte Kontrollgruppe, der Ziegenmilch mit originalem P-Gehalt verabreicht wurde. Es wurden folgende Parameter erfasst: Futteraufnahme, P-Aufnahme aus Milch bzw. KF, P-Ausscheidung in Harn bzw. Kot, Pi-Konzentrationen in Speichel und Plasma und deren Verhältnis zueinander, Ca-Konzentrationen im Plasma und Harn-pH-Werte. Nach der Schlachtung der Tiere wurden Untersuchungen des Na+-abhängigen Pi-Transports an Bürstensaummembranvesikeln (BSMV) von Nieren und Jejunum durchgeführt. Im Folgenden werden die Ergebnisse des ersten Versuchsdurchgangs aufgeführt: 1.         Die verzögerte Aufnahme von festem Futter führte zu einer verzögerten Entwicklung der Konzentrierungsfähigkeit der Speicheldrüsen für Pi bei den beiden spätabgesetzten Gruppen. 2.         Die Plasma-Pi-Konzentrationen waren bei den dP-Gruppen gegenüber den oP-Gruppen signifikant erhöht. Die Ca-Konzentrationen im Plasma der dP- und der Kontrolltiere waren, verglichen mit den oP-Gruppen, hochsignifikant verringert. 3.         Nur bei den Ziegen der IoP-Gruppe ging mit dem Absetzen die nahezu vollständige Verlagerung der P-Ausscheidung vom Harn in den Kot einher; die Tiere der anderen Gruppen schieden auch nach der Umstellung auf festes Futter noch einen großen Teil des überschüssigen Phosphors über die Nieren aus, was entweder auf die noch unvollständig entwickelten Speicheldrüsen oder eine Adaptation der Nieren an die dauerhaft hohe P-Versorgung zurückzuführen war. 4.         Unabhängig von der Pansenentwicklung und der renal ausgeschiedenen P-Menge kam es bei allen Lämmern ab der 5. Versuchswoche zu einer wiederkäuertypischen alkalischen Harnreaktion, was vermuten ließ, dass dieses Phänomen vom Lebensalter bzw. der Lebendmasse (LM) determiniert wurde. 5.         Die Verdopplung der diätetischen P-Zufuhr führte zu einer hochsignifikanten Reduktion der Transportkapazität (Vmax) des renalen Na+-abhängigen Pi-Transportes. Die Transporteraffinität (Km) zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen den Fütterungsgruppen. 6.         Die Vmax des jejunalen Na+-abhängigen Pi-Transports wurde durch die P-Zulage nicht signifikant beeinflusst. Auch die Km-Werte zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen. Aus den Ergebnissen ließ sich schlussfolgern, dass unter doppelter P-Zufuhr bei frisch abgesetzten Ziegen die Regulation der P-Ausscheidung hauptsächlich auf der Ebene des renalen Pi-Transports erfolgte. Aus den noch hohen renalen P-Ausscheidungen der dP-Lämmer ließ sich die Hypothese ableiten, dass entweder trotz der vollständigen Umstellung auf festes Futter das maximale Pi-Sekretionsvermögen der Speicheldrüsen noch nicht erreicht war, oder die dauerhafte P-Überversorgung zu einer Anpassung in den Nieren geführt hat. Letzteres würde bedeuten, dass die Reifung des renalen Pi-Transportes nicht abgeschlossen wurde und es zu einer dauerhaft reduzierten NaPi II a-Expression kam. Eine weitere Erklärung für die hohe renale P-Ausscheidung wäre die Hypothese, dass sich die Nierenschwelle für Pi nach dem 3. Lebensmonat ändert. Um diese Hypothesen abzuklären, wurde im zweiten Versuchsdurchgang der Versuchszeitraum auf 6 Monate ausgedehnt. Es wurden Bilanzversuche an 12 Ziegenlämmern durchgeführt, welche in die festfutterernährte Gruppe A und die milchernährte Gruppe B eingeteilt wurden. Sowohl das KF als auch die Versuchstränke wiesen einen im Vergleich mit Ziegenmilch 1,5fachen P-Gehalt auf. Es wurden wiederum folgende Parameter erfasst: P-Aufnahme, P-Ausscheidung in Harn und Kot, Pi-Konzentrationen in Speichel und Plasma und deren Verhältnis zueinander und Ca-Konzentrationen im Plasma. Parallel wurden zwischen der 12. und der 22. LW an vier weiblichen, oP-ernährten Tieren drei Clearance-Versuche durchgeführt, um die Nierenschwelle für Pi bei frisch abgesetzten Ziegen zu bestimmen. Im Folgenden werden die Ergebnisse des zweiten Versuchsdurchgangs aufgeführt: 1.         Die Ziegen der milchernährten Gruppe schieden bis zur 18. LW im Mittel mehr als 80% der überschüssigen Phosphors renal aus. Obwohl die Ziegen der festfutterernährten Gruppe A ab der 10. LW vollständig umgestellt waren, schieden auch diese bis Versuchsende noch einen entscheidenden Teil des überschüssigen Phosphors über den Harn aus (20% der Gesamt-P-Ausscheidung in der 25. LW). 2.         Alle Ziegen wiesen ab der 10. LW Speichel-Pi-Konzentrationen auf, die mit den in der Literatur für adulte Ziegen beschriebenen Werten übereinstimmten. 3.         In den Clearance-Versuchen konnte für frisch abgesetzte Ziegen eine mittlere Nierenschwelle für Pi von 2,35 mmol·l-1 ermittelt werden. Diese lag somit deutlich unter der für adulte Ziegen beschriebenen Schwelle. Die Ergebnisse des zweiten Versuchsdurchgangs ließen darauf schließen, dass frisch abgesetzte Ziegen bis zur 22. LW zwar bereits die maximale Konzentrierungsfähigkeit ihrer Speicheldrüsen für Pi, jedoch noch nicht deren maximale Speichelflussrate und damit zusammenhängend die für adulte Ziegen beschriebene Nierenschwelle für Pi erreicht hatten.

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Hattendorf, Julia: Ontogenese der Mechanismen des Phosphor-Haushaltes beim kleinen Wiederkäuer. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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