Untersuchungen zum Einfluss anionenreicher Rationen auf die Eigenschaften und die Zusammensetzung des Blutes und der Pansenflüssigkeit sowie auf die Ca-Absorption über die Pansenwand

Aus dem Physiologischen Institut

der Tierärztlichen Hochschule Hannover

Untersuchungen zum Einfluss anionenreicher Rationen aufdie Eigenschaften und die Zusammensetzung des Blutes undder Pansenflüssigkeit sowie auf die Ca-Absorption über die

Pansenwand

I N A U G U R A L – D I S S E R T A T I O N

zur Erlangung des Grades einer

D O K T O R I N d e r V E T E R I N Ä R M E D I Z I N

(Dr. med. vet.)

durch die Tierärztliche Hochschule Hannover

Vorgelegt von

Christiane Praechteraus Hamburg

Hannover 2001

Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. B. Schröder

1. Gutachter: Prof. Dr. B. Schröder

2. Gutachter: Prof. Dr. J. Zentek

Tag der mündlichen Prüfung: 28. Mai 2001

Für meinen Großvater

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 1

2 Literaturübersicht 2

2.1 Prophylaxe der hypocalcämischen Gebärparese 2mit anionenreichen Rationen

2.1.1 Hypocalcämische Gebärparese 2

2.1.2 Das DCAB-Konzept 3

2.1.3 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf 5die Gebärpareseinzidenz

2.1.4 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf 7den Säuren-Basen-Status

2.1.5 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Blut- bzw. 7Plasmakonzentrationen der Mineralstoffe

2.1.6 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die 9Plasmakonzentrationen von1,25(OH)2D3 und Parathormon

2.1.7 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf den Knochen 11

2.1.8 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf Zusammensetzung 12und Eigenschaften der Pansenflüssigkeit

2.1.9 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Ca-Bilanz 13

2.2 Lokalisation und Mechanismen der gastrointestinalen 15Ca-Absorption

2.2.1 Verfügbarkeit von Ca 15

2.2.2 Lokalisation der gastrointestinalen Ca-Absorption 16bei Wiederkäuern

2.2.3 Mechanismen des gastrointestinalen Ca-Transportes 20bei Wiederkäuern

Inhaltsverzeichnis

3 Material und Methoden 24

3.1 In-vivo-Untersuchungen 24

3.1.1 Versuchstiere und Versuchsgestaltung 24

3.1.2 Fütterung 24

3.1.3 Blutproben 27

3.1.4 Harnproben 27

3.1.5 Pansenflüssigkeitsproben 28

3.1.6 Messungen der transmuralen Potenzialdifferenz 29am Pansenepithel (PDm)

3.1.7 Analytische Methoden 30

3.2 Vorphase der In-vitro-Untersuchungen: 33Fütterung und Blutproben

3.2.1 Versuchtiere und Versuchsgestaltung 33

3.2.2 Fütterung 33

3.2.3 Butproben 35

3.3 In-vitro-Untersuchungen: Messungen der unidirektionalen 36Ca-Fluxraten mit der Ussing-Kammer-Methode

3.3.1 Präparation der Schleimhaut 36

3.3.2 Inkubationstechnik 36

3.3.3 Pufferlösungen 37

3.3.4 Elektrische Messungen 38

3.3.5 Messung der Ca-Fluxraten 40

3.3.6 Berechnung der Ca-Fluxraten 42

3.4 Chemikalien 43

3.5 Statistische Auswertung 44

Inhaltsverzeichnis

4 Ergebnisse 45

4.1 In-vivo-Untersuchungen 45

4.1.1 Blut- bzw. Plasmaparameter 45

4.1.1.1 Säuren-Basen-Status 45

4.1.1.2 Calcium und anorganisches Phosphat 48

4.1.1.3 Elektrolyte 50

4.1.1.4 1,25(OH)2D3 und Parathormon 53

4.1.2 pH-Werte im Harn 54

4.1.3 Pansenflüssigkeitsparameter 54

4.1.3.1 pH-Wert und Osmolarität 54

4.1.3.2 Kurzkettige Fettsäuren und Ammoniak 55

4.1.3.3 Calcium, anorganisches Phosphat und Magnesium 56

4.1.3.4 Elektrolyte 56

4.1.4 Transmurale Potenzialdifferenz am Pansenepithel (PDm) 57

4.2 Vorphase der In-vitro-Untersuchungen: 58Blut- bzw. Plasmaparameter

4.2.1 Säuren-Basen-Status 58

4.2.2 Calcium und anorganisches Phosphat 61

4.2.3 Elektrolyte 64

4.3 In-vitro-Untersuchungen: Auswirkungen einer 67anionenreichen Ration auf den Ca-Transport im Pansen

4.3.1 Zeitlicher Verlauf der elektrischen Kenngrößen 67(Kurzschlussstrom und Gewebeleitfähigkeit) während der Versuche

4.3.2 Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) und 70Ca-Nettofluxraten (Jnet)

4.3.3 Einfluss von Parathormon (PTH) auf die unidirektionalen 73Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) und auf die Ca-Nettofluxraten (Jnet)

4.3.4 Abhängigkeit der unidirektionalen Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) 74von der transepithelialen Potenzialdifferenz (PDt)

4.3.5 Einfluss von Verapamil auf die unidirektionalen 76Ca-Fluxraten von mukosal nach serosal (Jms)

Inhaltsverzeichnis

5 Diskussion 78

5.1 Beurteilung der Ussing-Kammer-Methode 78

5.2 Systemische Auswirkungen anionenreicher Rationen 80

5.2.1 Auswirkungen auf den Säuren-Basen-Status 80

5.2.2 Auswirkungen auf die Blut- bzw. 81Plasmakonzentrationen der Mineralstoffe

5.2.3 Auswirkungen auf die Plasmakonzentrationen von 831,25(OH)2D3 und PTH

5.3 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Pansenflüssigkeit 84

5.4 Einfluss anionenreicher Rationen auf die Ca-Absorption 87aus dem Pansen

6 Zusammenfassung 92

7 Summary 94

8 Literaturverzeichnis 96

9 Anhang 110

Abkürzungsverzeichnis


Abb. Abbildung

ad lib. ad libitum (zur freien Aufnahme)

ANCOVA Kovarianzanalyse (Analysis of Covariances)

ANOVA Varianzanalyse (Analysis of Variances)

ATP Adenosintriphosphat

BE Base Excess

Bq Bequerel

°C Grad Celsius

Cages Gesamt-Calcium

Cai ionisiertes Calcium

Cl Chlorid

CPM Impulse pro Minute (Counts Per Minute)

d Tag (day)

DCAB Dietary Cation Anion Balance

EDTA Ethylen-Diamin-Tetra-Essigsäure (-Acetic-Acid)

Fa. Firma

FID Flammenionisationsdetektor

g Zentrifugalbeschleunigung

g Gramm

Gt Gewebeleitfähigkeit

h Stunde (hour)

I Strom

Isc Kurzschlussstrom

Ic Klemmstrom

J Joule

J unidirektionale Fluxrate

Jms Fluxrate von mukosal nach serosal

Jsm Fluxrate von serosal nach mukosal

Jnet Nettofluxrate

K Kelvin

LUFA Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt

meq Milliequivalent


N Normalität

n Anzahl der Tiere

n. s. nicht signifikant

NPGS Neopentyl-Glykol-Succinat

NH4 Ammoniumionen

1, 25(OH)2D3 1, 25-Dihydroxyvitamin D3 (1, 25-Dihydroxycholecalciferol, Calcitriol)

p Irrtumswahrscheinlichkeit

p.A. pro Analysi

pCO2 Kohlendioxidpartialdruck

Pi anorganisches (inorganic) Phosphat

PTH Parathormon

PDm transmurale Potentialdifferenz

PDt transepitheliale Potentialdifferenz

R Widerstand

r2 Korrelationskoeffizient

SCFA kurzkettige Fettsäuren (Short Chain Fatty Acids)

s Standardabweichung

s x Standardfehler des Mittelwertes

T Trockensubstanz

TMR Total Mixed Ration

Tab. Tabelle

u. S. ursprüngliche Substanz oder Frischsubstanz

UV-Licht ultraviolettes Licht

V. Vena

x arithmetischer Mittelwert

% Prozent

∅ Durchmesser

µCi Mikrocurie

µEq Mikroequivalent

Die chemischen Elemente werden gemäß dem internationalen Periodensystem der

Elemente abgekürzt.

Einleitung

1

1 Einleitung

Calcium (Ca) ist ein unentbehrlicher Bestandteil aller Organe und Gewebe. Da Ca

auch an vielen physiologischen Prozessen im Organismus beteiligt ist, ist es

notwendig, den Ca-Spiegel im Blut durch verschiedene Mechanismen in engen

Grenzen zu regulieren. An diesen Vorgängen sind die Hormone Calcitonin,

Calcitriol und Parathormon (PTH) beteiligt. Sie haben v. a. einen Einfluss auf die

Ca-Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt sowie die Ca-Mobilisierung aus bzw.

den Ca-Einbau in den Knochen. Eine wichtige, akut verlaufende

Regulationsstörung des Ca-Haushaltes stellt die hypocalcämische Gebärparese

dar. Sie tritt bei Milchkühen nach der Abkalbung im Zusammenhang mit der

beginnenden Laktation auf, wenn die Ca-Abgabe mit der Milch sowohl die Ca-

Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt als auch die Ca-Mobilisierung aus dem

Knochen übersteigt.

Die hypocalcämische Gebärparese zählt zu den häufigsten Störungen bei

Hochleistungskühen und ist daher von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Auch

verschiedene andere Erkrankungen im peripartalen Zeitraum, beispielsweise

Nachgeburtsverhaltungen, können vermehrt nach vorangegangenen

Gebärpareseerkrankungen auftreten. Daher ist es von Interesse, das Risiko einer

Erkrankung und/oder auch nur einer subklinischen Hypocalcämie durch geeignete

Prophylaxemaßnahmen zu minimieren.

Die Wirksamkeit der Fütterung anionenreicher Rationen zur Prophylaxe der

Gebärparese konnte in zahlreichen Untersuchungen belegt werden. Über die

genauen Wirkungsmechanismen liegen dagegen bisher nur wenige gesicherte

Erkenntnisse vor. In der vorliegenden Arbeit sollten die Auswirkungen

anionenreicher Rationen insbesondere auf die Ca-Absorption aus dem

Gastrointestinaltrakt näher untersucht werden. Dabei war es von Interesse, ob sich

die Ca-Verfügbarkeit veränderte. Darüber hinaus sollten mit einer In-vitro-Methode

die möglichen Auswirkungen auf die aktive Ca-Absorption aus dem Pansen näher

charakterisiert werden. Zusätzlich wurden die Effekte einer anionenreichen

Fütterung auf ausgewählte Blut- bzw. Plasmaparameter untersucht.

Literaturübersicht

2

2 Literaturübersicht

2.1 Prophylaxe der hypocalcämischen Gebärparese mit anionenreichenRationen

2.1.1 Hypocalcämische Gebärparese

Die hypocalcämische Gebärparese, häufig auch als Milchfieber bezeichnet, steht

zeitlich und ursächlich mit dem Laktationsbeginn in Zusammenhang. Pro Tag

werden 20 g bis 80 g Ca mit der Milch ausgeschieden, die Gesamtmenge des

extrazellulären Ca-Pools beträgt dagegen nur 8 g bis 10 g, die im Blutplasma

vorhanden Ca-Reserven belaufen sich sogar nur auf ca. 2,5 g (HORST et al.

1994). Wenn die Ca-Konzentration im Plasma unter 2 mmol⋅l-1 sinkt, treten i.d.R.

klinische Symptome (Bewegungsunlust oder Festliegen, Lähmung der quer

gestreiften und glatten Muskulatur, herabgesetzte Herzfrequenz, erniedrigte

Körpertemperatur, getrübtes Bewusstsein etc.) auf (HOFMANN 1992). Besonders

betroffen sind ältere Kühe mit einer hohen Milchleistung und einer steilen

Laktationskurve (CURTIS et al. 1984, STÖBER 1994). Die allgemein übliche

Behandlung der Gebärparese besteht in der intravenösen Zufuhr von Ca, meistens

in Form einer Ca-Gluconatlösung, der teilweise auch Phosphat zugesetzt wurde.

Prophylaxemaßnahmen zielen darauf ab, die Ca-Konzentration im Plasma schon

zu Beginn der Laktation zu stabilisieren, so dass ein Abfall der Ca-Konzentration

im Plasma möglichst vermieden wird (BOSTEDT u. BLESS 1993). Die Ca-Verluste

mit der Milch können prinzipiell durch eine verstärkte gastrointestinale Absorption

und/oder durch eine verbesserte Mobilisation aus dem Knochen ausgeglichen

werden. Beispiele für Prophylaxemaßnahmen sind u.a. der Einsatz Ca- und/oder

P-armer Futterrationen im zweiten Drittel der Trächtigkeit sowie die parenterale

Applikation von Vitamin D3. Die Verwendung anionenreicher Rationen als eine

weitere Möglichkeit zur Gebärpareseprophylaxe, „Dietary Cation Anion Balance”-

Konzept (DCAB-Konzept), sowie die Hypothesen über die ihrer Wirksamkeit

Literaturübersicht

3

möglicherweise zugrunde liegenden Wirkungsmechanismen sollen im Folgenden

näher erläutert werden.

2.1.2 Das DCAB-Konzept

Eine Maßnahme zur Prophylaxe der hypocalcämischen Gebärparese, die in den

letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat, beruht auf der Reduzierung des

DCAB-Wertes in der Ration. Dieses Prinzip wurde erstmals zu Beginn der 70er

Jahre von norwegischen Wissenschaftlern beschrieben (ENDER et al. 1971). Der

Ausdruck DCAB steht für „Dietary Cation Anion Balance”, ein häufig verwendetes

Synonym ist dabei die Bezeichnung „anionenreiche Ration“. Zur Bestimmung der

Bilanz werden zunächst die quantitativen Anteile bestimmter Kationen und Anionen

im Futter mit den herkömmlichen Methoden der Futtermittelanalyse bestimmt und

als meq/kg T angegeben. Auf der Basis experimenteller Befunde und theoretischer

Annahmen wurden verschiedene Gleichungen formuliert, um den DCAB-Wert aus

der Differenz der Kationen und Anionen zu bestimmen. Überwiegend wird aber,

vornehmlich aus Gründen der Praktikabilität (nur je zwei Kationen- und

Anionenarten müssen bestimmt werden), die folgende Gleichung nach BEEDE

(1992) und OETZEL (1993) verwendet:

ΙΙΙΙ. DCAB (meq/kg T) = (meq Na+/kg T + meq K+/kg T) – (meq Cl-/kg T + meqSO4

2-/kg T).Die auf der Grundlage dieser Gleichung ermittelten DCAB-Werte weisen eine hohe

Korrelation mit dem Auftreten von Milchfiebererkrankungen auf (OETZEL 1991b,

1993). Allerdings berücksichtigt diese Gleichung nicht den möglichen Einfluss

anderer Ionen wie Ca, Mg oder Phosphat. Auch geht sie von der Annahme aus,

dass Cl und Sulfat die gleichen azidifizierenden Eigenschaften im Stoffwechsel

haben, obwohl sie in unterschiedlich hohem Maße aus dem Gastrointestinaltrakt

absorbiert werden. Eine von HORST et al. (1997) beschriebene Gleichung

berücksichtigt daher, gemäß den Angaben des NATIONAL RESEARCH COUNCIL

(1989), die mittlere Effizienz, mit der jedes Ion absorbiert wird:

Literaturübersicht

4

ΙΙΙΙΙΙΙΙ. DCAB (meq/kg T) = (0,38 meq Ca2+/kg T + 0,3 meq Mg2+/kg T + meqNa+/kg T + meq K+/kg T) – (meq Cl-/kg T + 0,6 meq SO4

2-/kg T).Eine weitere Gleichung zur Berechnung des DCAB-Wertes basiert auf der relativen

Fähigkeit der unterschiedlichen Ionen, den pH-Wert des Harnes zu erniedrigen

(GOFF u. HORST 1998):

ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ. DCAB (meq/kg T) = (meq Na+/kg T + meq K+/kg T + 0,15 meq Ca2+/kg T +0,15 meq Mg2+/kg T) – (meq Cl-/kg T + 0,25 meq SO4

2-/kg T + 0,5 meqPO4

3-/kg T).Zur effektiven Prophylaxe wird in den letzten drei Wochen vor der Abkalbung in der

Ration ein DCAB-Wert von –150 bis –100 meq/kg T angestrebt (BEEDE 1992,

FÜRLL et al. 1996). Unter üblichen Fütterungsbedingungen ist in der Praxis ein

DCAB-Wert von +50 bis +300 meq/kg T zu erwarten (OETZEL 1993). Eine

Reduzierung des DCAB-Wertes kann beispielsweise erreicht werden, indem

kalium- und natriumreiche Futterkomponenten wie Heu auf Alfalfa-Basis, Rüben

oder stark gedüngtes Grünfutter vermieden werden. Eine weitere Möglichkeit

besteht im Einsatz sog. „anionischer Salze”. Der Ausdruck „anionische Salze” ist

chemisch gesehen allerdings nicht korrekt. Es handelt sich dabei um

Verbindungen mit „starken” Anionen, wobei die Anionen besser absorbiert werden

als die korrespondierenden Kationen. Normalerweise werden Mg-, NH4- und Ca-

Sulfate oder -Chloride zur Futterration zugesetzt. Zur Gewährleistung der

Akzeptanz sollte eine „Total mixed ration” (TMR) gefüttert werden (BEEDE 1992,

FÜRLL et al. 1996). Zwar wäre aufgrund der zuletzt vorgestellten Formel auch ein

Einsatz von Phosphat als „anionisches Salz” möglich, da jedoch hohe

Phosphatgaben wegen des Einflusses von Phosphat auf den Vitamin D-Haushalt

das Risiko einer Hypocalcämie möglicherweise erhöhen, kann dies nicht

empfohlen werden (GOFF u. HORST 1998).

Wie im nächsten Kapitel dargestellt wird, konnten in zahlreichen Untersuchungen

der letzten beiden Dekaden die positiven Wirkungen der Verwendung

anionenreicher Rationen als Gebärpareseprophylaxe belegt werden. Allerdings ist

über die physiologischen Wirkungsmechanismen nur sehr wenig bekannt.

Untersuchungen zur Aufklärung solcher Mechanismen sind Gegenstand der

Literaturübersicht

5

vorliegenden Arbeit. Wie in der Mehrheit der Publikationen wird der DCAB-Wert für

die Versuche der vorliegenden Arbeit aus Gründen der Praktikabilität und der

Vergleichbarkeit mit anderen Arbeiten mit Gleichung ΙΙΙΙ. bestimmt.

2.1.3 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Gebärpareseinzidenz

Zahlreiche Untersuchungen belegen die positiven Auswirkungen anionenreicher

Rationen auf die Häufigkeit des Auftretens der Gebärparese (Tab. 1). Auch wenn

die DCAB-Werte sowie die Ca-Gehalte der Rationen recht unterschiedlich waren,

so ist doch eine deutliche Reduzierung der Gebärpareseinzidenz im Vergleich zum

Einsatz konventioneller Rationen zu beobachten. Fasst man die Arbeiten

zusammen, fiel die durchschnittliche Gebärpareseinzidenz von ca. 30 % bei

Fütterung einer Ration mit positivem DCAB-Wert auf durchschnittlich unter 7 % bei

Fütterung einer Ration mit deutlich negativem DCAB-Wert. In einigen Arbeiten

konnte auch die Anzahl der Fälle einer subklinischen Hypocalcämie, bei der zwar

die Ca-Konzentration im Blut abfällt aber keine klinischen Symptome auftreten,

unter anionenreichen Fütterungsbedingungen reduziert werden.

Literaturübersicht

6

Tab. 1: Einfluss des DCAB1-Wertes auf die Gebärpareseinzidenz.

n DCAB(meq/kg T)

Ca-Gehalt derRation

Subklin.Hypocalcämie

n

Gebär-parese-

fällen

Gebär-parese-inzidenz

%

Autor(en)

19 19

+ 33- 13

0,6 %0,7 %

47 0

BLOCK1984

24 24

+180- 75

0,6% od. 1,2%0,6% od. 1,2%

16 7

41

17 4

OETZELet al.19882

23 24

+978-228

1,7 %1,7 %

61

26 4

GOFF etal. 1991

250260

+ 50- 250

95 g⋅d-1

186 g⋅d-1 9 4

BEEDE1992

2Höfemit

3000Tieren

+170-100 bis -150

+180-100 bis -150

41 g⋅d-1

40 g⋅d-1

46 g⋅d-1

42 g⋅d-1

13 4,2

15 3,8

FÜRLLet al.1996

10 11 10

13 9 10

+408+222- 98

+461+202- 54

0,5 %0,5 %0,5 %

1,5 %1,5 %1,5 %

1011 9

12 9 9

840

362

8036 0

236720

GOFF u.HORST19973

15 15 15

+350+300- 70

0,9 %0,5 %1,1 %

8 3 4

332

202013

JOYCEet al.19974

1 berechnet als DCAB (meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S)2 subklinische Hypocalcämie definiert als ionisiertes Ca im Serum < 1 mmol⋅l-13 subklinische Hypocalcämie definiert als Plasma-Ca < 2 mmol⋅l-14 subklinische Hypocalcämie definiert als ionisiertes Ca im Gesamtblut < 1 mmol⋅l-1

Literaturübersicht

7

2.1.4 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf den Säuren-Basen-Status

Viele Autoren zeigten, dass anionenreiche Rationen deutliche Auswirkungen auf

den Säuren-Basen-Status der Tiere haben. DELAQUIS und BLOCK (1995)

konnten schon durch kleine Veränderungen des DCAB-Wertes Veränderungen bei

den üblichen Parametern des Säuren-Basen-Status hervorrufen, obwohl der

DCAB-Wert immer noch im positiven Bereich lag. Eine Ration mit einem niedrigen

DCAB-Wert führte im Blut zu einem tendenziell bis signifikant erniedrigten pH-Wert

sowie einer erniedrigten Bicarbonat-Konzentration und einem verminderten BE-

Wert (TUCKER et al. 1988, WANG u. BEEDE 1992, ABU DAMIR et al. 1994,

PHILLIPPO et al. 1994, SCHONEWILLE et al. 1994, JOYCE et al. 1997,

VAGNONI u. OETZEL 1998, SCHONEWILLE et al. 1999). Die pCO2-Konzentration

im Blut blieb unverändert (SCHONEWILLE et al. 1994, VAGNONI u. OETZEL

1998) oder war tendenziell erniedrigt (JOYCE et al. 1997, SCHONEWILLE et al.

1999). Die Veränderungen im Säuren-Basen-Status spiegelten sich auch im Harn

wieder, denn unter dem Einfluss einer anionenreichen Ration war der pH-Wert im

Harn verringert (GOFF et al. 1991, WANG u. BEEDE 1992, SCHONEWILLE et al.

1994, JOYCE et al. 1997, VAGNONI u. OETZEL 1998). Insgesamt sind diese

Veränderungen als eine partiell bis vollständig kompensierte metabolische Azidose

zu interpretieren. Bei Versuchen, in denen keine Veränderungen der Blutparameter

evident wurden, ergaben sich durch einen signifikant erniedrigten pH-Wert im Harn

deutliche Hinweise auf Veränderungen im Säuren-Basen-Status (OETZEL et al.

1991a, VAN MOSEL et al. 1993).

2.1.5 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Blut- bzw.Plasmakonzentrationen der Mineralstoffe

Auf den Konzentrationsverlauf des Gesamt-Ca (Cages) im Plasma hatte die Art der

Fütterung größtenteils keinen nennenswerten Einfluss (ROMO et al. 1991, TAKAGI

u. BLOCK 1991a, WANG u. BEEDE 1992, VAN MOSEL et al. 1993, ABU DAMIR

Literaturübersicht

8

et al. 1994, PHILLIPPO et al. 1994, SCHONEWILLE et al. 1994, VAN MOSEL et

al. 1994, VAGNONI u. OETZEL 1998, SCHONEWILLE et al. 1999). Eine

insgesamt höhere Cages-Konzentration im Plasma der anionenreich gefütterten

Tiere konnte nur in einer Untersuchung beobachtet werden (GOFF et al. 1991).

Dagegen war in einigen Untersuchungen zum Zeitpunkt der Abkalbung die Cages-

Konzentration im Plasma der anionenreich gefütterten Tiere höher bzw. der Abfall

der Cages-Konzentration geringer als bei den Kontrolltieren (BLOCK 1984, OETZEL

et al. 1988, GOFF et al. 1991, TUCKER et al. 1992, ABU DAMIR et al. 1994,

JOYCE et al. 1997).

Im Vergleich zu Cages waren die Auswirkungen auf die Konzentration des

ionisierten Calciums (Cai) deutlicher. OETZEL et al. (1988), TAKAGI und BLOCK

(1991a), WANG und BEEDE (1992), ABU DAMIR et al. (1994), PHILLIPPO et al.

(1994), JOYCE et al. (1997) sowie SCHONEWILLE et al. (1999) beobachteten

unter anionenreichen Fütterungsbedingungen eine signifikant höhere Cai-

Konzentration im Blut. Allerdings konnten SCHONEWILLE et al. (1994) sowie

VAGNONI und OETZEL (1998) dieses Ergebnis nicht bestätigen.

Mit Infusionen von EDTA kann der Laktationsbeginn und der damit einhergehende

steigende Bedarf an Calcium simuliert werden (JORGENSEN et al. 1999). Auf

diese Weise ist es möglich, die Auswirkungen der Fütterung auf die Ca-

Konzentration zu ermitteln, wenn der Blut-Ca-Spiegel verstärkt belastet wird. In der

Untersuchung von VAN MOSEL et al. (1993) war die Reaktion der Kühe auf die

EDTA-Infusion unabhängig von der Art der Fütterung. Dagegen war in den

Untersuchungen von TAKAGI und BLOCK (1991c) und ABU DAMIR et al. (1994)

sowohl die Menge an mobilisiertem Ca als auch die Ca-Mobilisierungsrate bei den

anionenreich gefütterten Kühen bzw. Schafen höher als unter

Kontrollbedingungen. Im Vergleich zu den Tieren der Kontrollgruppe konnten

SCHONEWILLE et al. (1999) den anionenreich gefütterten Kühen mehr EDTA

infundieren, bevor die Ca-Konzentration im Plasma 1,0 mmol⋅l-1 erreichte und der

Versuch beendet wurde. Nachdem allen Tieren die gleiche Menge EDTA infundiert

worden war, war die Cai-Konzentration im Blut der Kühe, die eine anionenreiche

Ration gefüttert bekommen hatten, vergleichsweise höher (WANG u. BEEDE

Literaturübersicht

9

1992). Außerdem stiegen bei diesen Tieren die Cai-Konzentrationen im Blut bzw.

die Cages-Konzentrationen im Plasma nach Beendigung der EDTA-Infusion

schneller wieder an als bei den Kontrolltieren. Insgesamt lassen die genannten

Untersuchungen den Rückschluss zu, dass es den anionenreich gefütterten Tieren

leichter fällt, die normale Ca-Konzentration im Blut aufrechtzuerhalten, da sie

besser in der Lage sind, Ca zu mobilisieren. Über die Herkunft des vermehrt

mobilisierten Ca kann dabei aber keine Aussage getroffen werden.

Auf andere Mineralstoffe im Blut hatte die Fütterung nur geringe Auswirkungen.

Weder die Mg- noch die Pi-, Na- oder K-Konzentrationen wurden von der Fütterung

wesentlich beeinflusst (OETZEL et al. 1988, TUCKER et al. 1988, GOFF et al.

1991, ROMO et al. 1991, TUCKER et al. 1992, WANG u. BEEDE 1992, VAN

MOSEL et al. 1993, VAN MOSEL et al. 1994, ABU DAMIR et al. 1994, PHILLIPPO

et al. 1994, SCHONEWILLE et al. 1994, GOFF et al. 1997, JOYCE et al. 1997,

VAGNONI u. OETZEL 1997, SCHONEWILLE 1999). Lediglich BLOCK (1984) und

GOFF et al. (1997) beobachteten, dass bei anionenreich gefütterten Tieren der

Abfall der Pi-Konzentration zum Zeitpunkt der Abkalbung geringer ausfiel als bei

den Kontrolltieren. BLOCK (1984) und VAN MOSEL et al. (1993) verzeichneten im

Zusammenhang mit einer anionenreichen Ration eine signifikant höhere K-

Konzentration.

Die Cl-Konzentration im Blut war entweder unverändert (OETZEL et al. 1988,

ROMO et al. 1991, TAKAGI u. BLOCK 1991a, TUCKER et al. 1992, VAN MOSEL

et al. 1993, VAGNONI u. OETZEL 1998) oder tendenziell bis signifikant erhöht

(BLOCK 1984, TUCKER et al. 1988, ABU DAMIR et al. 1994, PHILLIPPO et al.

1994).

2.1.6 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Plasmakonzentrationenvon 1,25(OH)2D3 und Parathormon

Der biologisch aktivste Metabolit des Vitamin D3, das 1,25(OH)2D3, und

Parathormon (PTH) spielen für die Regulation des Calciumhaushaltes eine

Literaturübersicht

10

zentrale Rolle. Bisher konnte allerdings kein eindeutiger Zusammenhang zwischen

einer anionenreichen Ration und den Plasmakonzentrationen von 1,25(OH)2D3

bzw. PTH nachgewiesen werden. Es wurde spekuliert, dass die anionenreichen

Rationen über eine metabolische Azidose eine höhere Empfindlichkeit der

Hauptzielgewebe, nämlich Knochen und Niere, für PTH bewirken (GAYNOR et al.

1989, HORST et al. 1994, HORST et al. 1997). Die Folge einer gesteigerten

Aktivität der renalen 1α-Hydroxylase wäre dann eine vermehrte Produktion an

1,25(OH)2D3, außerdem würde die Ca-Mobilisation aus dem Knochen stimuliert

werden (HORST et al. 1994, HORST et al. 1997).

In den Arbeiten von ABU DAMIR et al. (1994) und PHILIPPO et al. (1994) wurde

von einer gesteigerten 1,25(OH)2D3-Produktion in der anionenreich gefütterten

Gruppe berichtet. Wenige Tage vor der Abkalbung war die 1,25(OH)2D3-

Konzentration im Plasma der anionenreich gefütterten Tiere teilweise fast doppelt

so hoch wie im Plasma der Kontrolltiere. Auch GAYNOR et al. (1989) konnten mit

einer Anionenzulage zum Futter eine 50 % bis 100 % höhere Plasmakonzentration

an 1,25(OH)2D3 drei Tage vor der Abkalbung erreichen. Andererseits beobachtete

JOYCE et al. (1997) eine bis zu 25 % höhere 1,25(OH)2D3-Konzentration bei den

mit einer Kontrollration gefütterten Tieren. Die 1,25(OH)2D3-Konzentration blieb in

einer Untersuchung von GOFF et al. (1991) dagegen von der Fütterung

unbeeinflusst. Man muss jedoch davon ausgehen, dass in diesem Fall die

1,25(OH)2D3-Antwort der Kontrolltiere reduziert war, da keine adaequate Reaktion

auf die signifikant gesunkene Ca-Konzentration im Plasma der Kontrolltiere

erfolgte.

Im Zeitraum vor der Abkalbung hatte die Fütterung keinen signifikanten Effekt auf

den Verlauf der PTH-Konzentrationen im Plasma (GOFF et al. 1991, ROMO et al.

1991, ABU DAMIR et al. 1994, WON et al. 1996, JOYCE et al. 1997). Zum

Zeitpunkt der Abkalbung allerdings war die PTH-Konzentration bei den

anionenreich gefütterten Tieren signifikant geringer (ABU DAMIR et al. 1994,

PHILLIPPO et al. 1994).

Literaturübersicht

11

2.1.7 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf den Knochen

Verschiedene Studien, die sich mit dem Knochen als Quelle einer verbesserten

Ca-Verfügbarkeit beschäftigt haben, liefern alles in allem widersprüchliche

Ergebnisse. GOFF et al. (1991) stellten eine signifikante Erhöhung des Gehaltes

an Hydroxyprolin im Plasma fest. Dies kann als Ergebnis einer vermehrten

Knochenresorption interpretiert werden. In anderen Untersuchungen von

SCHONEWILLE et al. (1994) und JOYCE et al. (1997) konnte dieses Ergebnis

aber nicht bestätigt werden. WON et al. (1996) konnten in Untersuchungen von

Knochenbiopsien weder signifikante Unterschiede im Ca-, P- und Mg-Gehalt der

Darmbeinspongiosa noch Unterschiede des Knochenvolumens oder der

Trabekeldicke feststellen. In einer anderen Untersuchung dagegen traten

histomorphologische Veränderungen am Knochen im Zusammenhang mit einer

anionenreichen Ration auf (ABU DAMIR et al. 1994). Diese zeigten sich im Bereich

des kortikalen Knochens in einer verstärkten Remodellierung und einer

Verringerung des Anteils des kompakten Lamellenknochens. Die Konzentration

des Pyridinolins im Harn, eines spezifischen Markers des Knochenkollagenabbaus,

blieb allerdings durch die Fütterung unbeeinflusst. Ebenfalls keine eindeutigen

Hinweise auf Veränderungen der Knochenmorphologie ergeben sich aus einer

Arbeit von BEIGHLE et al. (1995). Der P-Gehalt im frischen Knochen war dabei

unter dem Einfluss einer anionenreichen Ration signifikant höher, dagegen blieben

der Ca- und Mg-Gehalt weitgehend unverändert. Lediglich in der 9.

Versuchswoche waren der prozentuale Ascheanteil, das spezifische Gewicht,

sowie die mittlere P- und Ca- Konzentration (bezogen auf das Knochenvolumen)

signifikant erhöht. In einer späteren Arbeit dagegen wurde eine Abnahme der Ca-

Konzentration im Knochen beobachtet, was auf eine gesteigerte Ca-Mobilisation

aus dem Knochen hindeutet (BEIGHLE et al. 1997). Die Ergebnisse der

Untersuchungen von VAN MOSEL et al. (1994) zeigten, dass zwar einige

Parameter der Knochenformation durch eine anionenreiche Fütterung verändert

wurden, es aber insgesamt nicht zu einer verstärkten Knochenresorption kam. Das

Osteoidvolumen einer Biopsie des Hüfthöckers war erhöht, aber die Zahl der

Literaturübersicht

12

Osteoklasten blieb von der anionenreichen Fütterung unbeeinflusst. Der

Ascheanteil wie auch der P- und Ca-Gehalt waren in den Knochen der

anionenreich gefütterten Kühe sogar höher als bei den Tieren, die eine

Kontrollration erhalten hatten.

2.1.8 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf Zusammensetzung undEigenschaften der Pansenflüssigkeit

Die wenigen Studien, die sich bisher mit diesem Thema beschäftigt haben, liefern

ebenfalls sehr uneinheitliche Ergebnisse. Der ruminale pH-Wert wurde weder bei

Untersuchungen von HORST und JORGENSEN (1973) an tragenden, nicht

laktierenden sowie an laktierenden Ziegen noch in einer Untersuchung von

TUCKER et al. (1988) an laktierenden Kühen durch eine anionenreiche Ration

signifikant verändert. In anderen Studien dagegen war er sowohl bei

Untersuchungen an Ziegen (FREDEEN et al. 1988b) wie auch an tragenden, nicht

laktierenden Kühen (VAGNONI u. OETZEL 1998) signifikant erniedrigt. Die

Fütterung der Tiere in den einzelnen Untersuchungen ist allerdings nur bedingt

vergleichbar, da der DCAB-Wert jeweils auf unterschiedliche Weise manipuliert

wurde.

Die NH3-Konzentration der Pansenflüssigkeit war bei tragenden, nicht laktierenden

Ziegen (FREDEEN et al. 1988b) und Kühen (VAGNONI u. OETZEL 1998) im

Gegensatz zu laktierenden Ziegen (FREDEEN et al. 1988b) unter anionenreichen

Fütterungsbedingungen signifikant erhöht. Weder auf die Elektrolytkonzentration

(TUCKER et al. 1988) noch auf die Gesamtkonzentration oder das

Verteilungsmuster der kurzkettigen Fettsäuren (FREDEEN et al. 1988b, TUCKER

et al. 1988, VAGNONI u. OETZEL 1998) hatte die Art der Fütterung einen Einfluss.

Im Gegensatz zu den zuletzt genannten Studien war die Gesamtkonzentration der

kurzkettigen Fettsäuren in der Studie von VAGNONI und OETZEL (1998) bei

Verwendung eines „Acidified fermentation by-product“ und bei Verwendung von

MgSO4⋅7H2O + NH4Cl zur Reduzierung des DCAB-Wertes signifikant erniedrigt.

Literaturübersicht

13

Wenn MgSO4⋅7H2O + CaCl2⋅2H2O + CaSO4 zur Reduzierung des DCAB-Wertes

eingesetzt wurde, änderte sich die Gesamtkonzentration der kurzkettigen

Fettsäuren dagegen nicht.

2.1.9 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Ca-Bilanz

In Untersuchungen mit einer Radioisotoptechnik an Ziegen führte eine NH4Cl-

Supplementierung des Futters nur bei einzelnen Tieren zu einer deutlichen

Verbesserung der Ca-Absorption (VAGG u. PAYNE 1970). Unter ähnlichen

Versuchsbedingungen beobachteten BRAITHWAITE (1972) bei Schafen und

FREDEEN et al. (1988a) bei Ziegen eine signifikant höhere intestinale Ca-

Absorption. TAKAGI et al. (1991b) konnte dagegen eine verbesserte scheinbare

Ca-Absorption nach Fütterung einer anionenreichen Ration nicht bestätigen.

Andererseits stimulierte eine Ration mit einem negativen DCAB-Wert bei

gleichzeitiger EDTA-induzierter Hypocalcämie die wahre intestinale Ca-Absorption

(TAKAGI et al. 1991a).

Auch bei den Untersuchungen zur gastrointestinalen Ca-Absoprtion an Kühen

waren die Ergebnisse wenig einheitlich. Nur die erhöhte Ca-Ausscheidung mit dem

Harn der Kühe wie auch der Schafe bzw. Ziegen als Folge der anionenreichen

Ration war auch in Arbeiten, die keine vollständige Bilanzstudie durchgeführt

haben, eindeutig (HORST u. JORGENSEN 1973, FREDEEN et al. 1988a,

OETZEL et al. 1991a, TAKAGI u. BLOCK 1991b, TUCKER et al. 1992, VAN

MOSEL et al. 1993, ABU DAMIR et al. 1994, SCHONEWILLE et al. 1994, WON et

al. 1996, BEENING 1998, VAGNONI u. OETZEL 1998). Ein signifikanter Einfluss

eines reduzierten DCAB-Wertes in der Ration auf die Ca-Bilanz selbst lässt sich

nicht erkennen (Tab. 2). Die geschätzte fraktionale Ca-Absorption nach Korrektur

der endogenen Ca-Verluste war allerdings bei den anionenreich gefütterten Tieren

signifikant höher (ABU DAMIR et al. 1994), ebenso stieg die scheinbare Ca-

Absorption von 3,4 % des aufgenommenen Ca in der Kontrolle auf 9,5 % in der

anionenreich gefütterten Gruppe an (SCHONEWILLE et al. 1994). LOMBA et al.

Literaturübersicht

14

(1978) beobachteten dagegen eine positive Korrelation zwischen negativem

DCAB-Wert und Ca-Verdaulichkeit lediglich bei Rationen, die eine positive Ca-

Bilanz erlaubten. In den Untersuchungen von BEENING (1998) stieg die mittlere

Ca-Nettoabsorption lediglich tendenziell an. LECLERC und BLOCK (1989) kamen

sogar zu dem Ergebnis, dass bei einer Reduzierung des DCAB-Wertes auf minimal

+62 meq/kg T die scheinbare Ca-Absorption sinkt.

Tab. 2: Einfluss des DCAB1-Wertes (meq/kg T) auf die Ca-Bilanz (g⋅d-1) ( x ±s x ).

Exkretion Bilanz Autor(en)Tiere n DCAB AufnahmeFaeces Harn

Tragende,nicht

laktierendeKühe

7

7

+779

- 35

119,7±8,5

136,5±8,5

101,6±7,3

99,2±7,3

0,8±1,4

11,3±1,4

17,4±6,1

26,0±6,1

ABU DAMIR etal. 19942

Nichttragende,

nichtlaktierende

Kühe

6

6

+276

-170

50,4±0,5

52,8±0,5

48,6±0,9

47,8±1,2

0,4±0,1

6,1±0,6

1,3±1,0

- 1,1±1,5

SCHONEWILLEet al. 19942

Färsen 333

333

+119-68

-127

+119-68

-127

33,3±0,5 31,3±0,8 33,0±0,8

99,2±1,5102,2±0,7101,6±0,6

36,2±1,1 36,2±3,1 30,7±0,8

98,6±5,7 88,7±4,5 90,9±1,4

1,0±0,5 4,5±0,3 7,4±0,3

0,1±0,023,4±0,45,9±0,6

-3,9-9,4-5,2

0,410,1 4,9

BEENING19983,4

1 berechnet als DCAB (meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S)2 Bilanzdaten wurden von mol⋅d-1 in g⋅d-1 umgerechnet3 Bilanzdaten wurden von mg/kg·d-1 in g⋅d-1 umgerechnet4 Daten für s x wurden von s abgeleitet

Literaturübersicht

15

2.2 Lokalisation und Mechanismen der gastrointestinalen Ca-Absorption

2.2.1 Verfügbarkeit von Ca

Ebenso wie in den extrazellulären Flüssigkeiten kann Ca auch im

Gastrointestinaltrakt als freies, ionisiertes Ca, als komplexgebundenes oder als

proteingebundenes Ion vorliegen. Die Voraussetzung für die Ca-Absorption aus

dem Gastrointestinaltrakt ist das Vorhandensein resorbierbarer Formen. Man

nimmt an, dass Ca in erster Linie als ionisiertes Ca absorbiert wird (STORRY

1961). Andere Autoren gehen davon aus, dass auch Ca-Komplexe von niedrigem

Molekulargewicht die Wände des Gastrointestinaltraktes passieren können. Sie

haben daher zur Erfassung des absorbierbaren Ca die wasserlösliche,

ultrazentrifugierbare Ca-Fraktion in der Ingesta oder die wasserlösliche Ca-

Fraktion im Überstand von Ingestaproben bestimmt (STORRY 1961, BEN-

GHEDALIA et al. 1975). Allerdings ist nicht ganz klar, ob der Anteil des freien Ca

für die Ca-Absorption wirklich von Bedeutung ist. Neuere Studien gehen davon

aus, dass die Ca-Absorption nicht allein von der Ca-Löslichkeit bestimmt wird,

sondern wesentlich komplexerer Natur ist (HEANY et al. 1990, HANSEN et al.

1996). Aus verschiedenen Studien geht hervor, dass die Menge an absorbiertem

Ca aus dem Gastrointestinaltrakt von Schafen positiv mit der Ca-Konzentration

korreliert ist (PHILLIPSON u. STORRY 1965, ABDEL-HAFEZ et al. 1982, HOHLS

1990). HOHLS (1990) hat außerdem gezeigt, dass der Anteil des ionisierten Ca am

Gesamt-Ca durch Absenkung des pH-Wertes gesteigert werden kann. Zu

ähnlichen Ergebnissen kam auch GERDES (1988), die den Anteil des löslichen Ca

am Gesamt-Ca bei unterschiedlichen pH-Werten bestimmte. Bereits STORRY

(1961) hatte gezeigt, dass der Anteil des ultrafiltrierbaren Ca negativ mit dem pH-

Wert korreliert ist. Es ist also anzunehmen, dass die Verfügbarkeit von Ca mit

sinkendem pH-Wert zunimmt.

Literaturübersicht

16

2.2.2 Lokalisation der gastrointestinalen Ca-Absorption bei Wiederkäuern

Um die Bedeutung der einzelnen Abschnitte des Gastrointestinaltraktes für die Ca-

Absorption zu erfassen, wurden zum einen In-vivo-Untersuchungen an Schafen

und Ziegen durchgeführt, die mit Fisteln oder Kanülen in unterschiedlichen

Abschnitten des Gastrointestinaltraktes ausgestattet waren. Zum anderen wurden

In-vitro-Untersuchungen an isolierten Epithelien der verschiedenen Abschnitte des

Gastrointestinaltraktes mit Hilfe der Ussing-Kammer-Technik durchgeführt.

Tab. 3: Ca-Bewegungen (g⋅d-1) im Gastrointestinaltrakt von Schafen (negativeWerte bedeuten Nettosekretion).

Ca-Aufnahme

(g⋅d-1)

Vormägen u.Labmagen

(g⋅d-1)

Dünndarm(g⋅d-1)

Dickdarm(g⋅d-1)

Faeces(g⋅d-1)

Autor(en)

2,4 0,5 1,0 -0,1 1,1 DILLON u.SCOTT 19791

2,7 -0,8 1,9 -0,3 1,9 WYLIE et al.1985

3,0 -0,3 0,8 -0,2 2,7 GREENE et al.1983

3,2 0,6 1,0 -0,3 1,8 DILLON u.SCOTT 19792

4,3 -0,5 -0,5 0,6 4,6 PFEFFER et al.1970

6,1 0,4 1,0 0,6 4,2 BEN-GHEDALIAet al. 1982

6,3 0,3 0,5 0,2 5,4 BREVES et al.1985

7,4 0,1 0,4 -0,4 7,3 RAYSSIGUIER u.PONCET 1980

7,9 2,4 -1,3 -0,1 6,9 RAYSSIGUIER u.PONCET 19803

8,6 2,0 -1,4 1,1 6,9 GRACE et al.1974

1 Die Lämmer erhielten während des Absetzens Milch und ein Futterkonzentrat.2 Die Lämmer erhielten nach dem Absetzen nur ein Futterkonzentrat.3 Die Tiere erhielten über eine Pansenfistel noch zusätzlich 400 g Laktose.

Literaturübersicht

17

Vormägen und LabmagenDie einzelnen Untersuchungen zu den Ca-Bewegungen in den Vormägen und im

Labmagen kamen zu keinem einheitlichen Ergebnis (Tab. 3). Bei einer täglichen

Ca-Aufnahme zwischen 2,4 g⋅d-1 und 8,6 g⋅d-1 trat in den meisten Studien eine

praeintestinale Ca-Nettoabsorption von 0,1 g⋅d-1 bis 2,4 g⋅d-1 auf. In anderen

vergleichbaren Studien wurde dagegen eine Nettosekretion von Ca beobachtet.

Sie lag zwischen 0,3 g⋅d-1 und 0,8 g⋅d-1. Aber scheinbar tritt eine Ca-Nettosekretion

nur bei einer Ca-Aufnahme von 4,3 g⋅d-1 oder weniger auf. SKLAN und HURWITZ

(1985) ligierten einzelne Abschnitte des Gastrointestinaltraktes von Schaflämmern,

die über drei Wochen mit einer Diät, die 7,2 g Ca enthielt, gefüttert worden waren.

Hier konnte bis zum Duodenum weder eine Nettoabsorption noch eine

Nettosekretion beobachtet werden. Auch bei den Untersuchungen, die

PHILLIPSON und STORRY (1965) am isolierten und gewaschenen Pansen

anästhesierter und mit einer Pansenfistel versehener Schafe durchführten, zeigte

sich keine Ca-Nettoabsorption, obwohl die Ca-Konzentration der Versuchslösung 6

mal höher war als in der physiologischen Pansenflüssigkeit. HÖLLER et al. (1988a)

und HOHLS (1990) untersuchten die Ca-Nettoabsorption am isolierten und

gewaschenen Pansen nicht anästhesierter Schafe. Die Ca-Konzentrationen der

eingesetzten Pufferlösungen betrugen zwischen 0,2 mmol⋅l-1 und 3,6 mmol⋅l-1. Lag

die Ca-Konzentration in der verwendeten Pufferlösung unter 1,0 mmol⋅l-1,

beobachteten HÖLLER et al. (1988a) eine Nettosekretion von Ca in den Pansen.

Bei höheren Ca-Konzentrationen kam es zu einer Ca-Nettoabsorption, die linear

mit der Ca-Konzentration anstieg. Daraus wurde dann die Schlussfolgerung

gezogen, dass zwischen ruminaler Ca-Konzentration und Ca-Nettoabsorption eine

positive Korrelation besteht. Um die Ca-Bewegungen im Vormagentrakt näher zu

charakterisieren, bestimmten YANO et al. (1978) den Konzentrationsunterschied

von Ca im Plasma der Karotisarterie und der Pansenvene. Während bei fünf

Schafen stets eine Nettoabsorption von Ca auftrat, zeigte sich bei einem Schaf vor

der Fütterung eine Nettoabsorption und nach der Fütterung eine Nettosekretion

von Ca.

Literaturübersicht

18

In In-vitro-Untersuchungen an isolierten, intakten Pansenepithelien mit der Ussing-

Kammer-Technik ermittelten HÖLLER et al. (1988a) und HOHLS (1990) sowohl mit

wie auch unter Ausschluss eines elektrochemischen Gradienten eine Ca-

Nettoabsorption. Auch in Untersuchungen von SCHRÖDER et al. (1997) zeigten

sich an isolierten Pansenepithelien adulter Schafe und wachsender Ziegen Ca-

Nettofluxraten, die signifikant von Null verschieden waren. Dieses sind eindeutige

Hinweise auf die Beteiligung aktiver Mechanismen am ruminalen Ca-Transport.

Für den Blättermagen gibt es keine gesicherten Erkenntnisse über die

Hauptrichtung der Ca-Nettobewegung. Die Untersuchungen von JOHNSON et al.

(1964) und PFEFFER et al. (1966) deuten auf eine Nettosekretion von Ca in den

Blättermagen hin. Andererseits beobachtete HÖLLER et al. (1988b) bei In-vivo-

Untersuchungen an isolierten Blättermagenepithelien eine geringe Nettoabsorption

von Ca.

Im Labmagen scheint die Ca-Nettoabsorption zu überwiegen. Die Ergebnisse der

Untersuchungen von JOHNSON et al. (1964) und PFEFFER et al. (1966) deuten

auf eine Nettoabsorption aus dem Labmagen hin. Auch bei In-vitro-

Untersuchungen an intakten, isolierten Labmagenepithelien konnte eine Ca-

Nettoabsorption beobachtet werden (MAHLER 1991). Dagegen sprechen

allerdings Beobachtungen von JONES und MACKIE (1959), die von einer Ca-

Nettosekretion berichteten.

DünndarmDie Ergebnisse der Untersuchungen über die Ca-Bewegungen im Dünndarm sind

in Tab. 3 zusammengefasst. Bei einer alimentären Ca-Aufnahme von 2,4 g⋅d-1 bis

8,6 g⋅d-1 schwankte die Nettoabsorption zwischen 0,4 g⋅d-1 und 1,9 g⋅d-1. Einige

Studien verzeichneten dagegen eine Ca-Nettosekretion zwischen 0,5 g⋅d-1 und 1,4

g⋅d-1. PHILLIPSON und STORRY (1965) sowie BEN-GHEDALIA et al. (1975)

untersuchten die Ca-Bewegungen der einzelnen Abschnitte des Dünndarms

getrennt. Insgesamt überwog dabei die Ca-Absorption, nur im Bereich der

Einmündung von Pankreas und Gallengang (PHILLIPSON u. STORRY 1965) bzw.

auf den letzten 10 Metern des Dünndarms (BEN-GHEDALIA et al. 1975) kam es zu

Literaturübersicht

19

einer Ca-Nettosekretion. Auch HOVE (1984) zeigte mit Hilfe einer

Doppelisotopentechnik (45Ca, 47Ca) eine Nettoabsorption von Ca aus dem

Dünndarm. Eine Ca-Nettoabsorption aus dem Jejunum wurde von SCOTT (1965)

und von ABDEL-HAFEEZ et al. (1982) beschrieben. Unter Ausschluss eines

elektrochemischen Gradienten waren die Ca-Nettofluxraten bei In-vitro-

Untersuchungen nur im Jejunum adulter Schafe und im Duodenum und Jejunum

wachsender Ziegen signifikant von Null verschieden (SCHRÖDER et al. 1997).

Diese Befunde deuten darauf hin, dass bei Schafen nur im Jejunum und bei

Ziegen im Duodenum und im Jejunum aktive Mechanismen an der Ca-Absorption

beteiligt sind.

DickdarmBei Untersuchungen zu den Ca-Bewegungen am Dickdarm wurde von einigen

Autoren eine Nettoabsorption beschrieben, während andere eine Nettosekretion

fanden (Tab. 3). Die Richtung des Ca-Nettotransportes im Dickdarm scheint vom

chemischen Gradienten für Ca über die Darmwand abhängig zu sein. Zu diesem

Ergebnis kamen HÖLLER et al. (1988c) aufgrund von Untersuchungen, in denen

Kolon und Rektum von Schafen mit isoosmotischen Lösungen mit

unterschiedlichen Ca-Konzentrationen perfundiert wurden.

Aus den genannten Studien geht hervor, dass bei Wiederkäuern die Wände des

gesamten Gastrointestinaltraktes für Ca durchlässig sind. Der Anteil der einzelnen

Abschnitte an der Ca-Nettoabsorption ist allerdings unterschiedlich hoch. Aus den

Literaturdaten (Tab. 3) lässt sich ableiten, dass ungefähr 50 % der täglichen Ca-

Nettoabsorption bereits vor dem Duodenum erfolgen und der Pansen damit als

Hauptort der Ca-Absorption anzusehen ist. Im Dünndarm erfolgen weitere 30 %

der Absorption und im Dickdarm nochmals 20 %. Im Pansen und im Labmagen wie

auch im Dickdarm ist die Ca-Nettoabsorption positiv korreliert mit der alimentären

Ca-Aufnahme. Im Dünndarm dagegen ist die Ca-Nettoabsorption bei geringer Ca-

Aufnahme größer als bei hoher Ca-Aufnahme (SCHRÖDER 1996). Anders als bei

Nichtwiederkäuern scheint der Dünndarm für die Ca-Absorption von

Literaturübersicht

20

untergeordneter Bedeutung zu sein, vielmehr scheint der Pansen hier eine

wesentliche Rolle zu spielen.

2.2.3 Mechanismen des gastrointestinalen Ca-Transportes bei Wiederkäuern

Die Vorstellungen über die Mechanismen des gastrointestinalen Ca-Transportes

basieren größtenteils auf den Befunden am Dünndarm von Nichtwiederkäuern.

Danach können der Ca-Absorption sowohl passive und/oder aktive Mechanismen

zugrunde liegen.

Die passive Ca-AbsorptionIn allen Abschnitten kann die Ca-Absorption prinzipiell auf passivem Wege

erfolgen. Dieser Vorgang ist nicht sättigbar und erfolgt parazellulär in Abhängigkeit

von einem elektrochemischen Gradienten. Dieser spiegelt sich in der transmuralen

Potenzialdifferenz (PDm) und dem Verhältnis von luminaler Ca-Konzentration zur

Ca-Konzentration im Blut wieder. Die Nernst-Gleichung setzt diese drei

Bedingungen in Beziehung zueinander, so kann eine Aussage über die

Voraussetzungen für eine passive Ca-Absorption in dem betreffenden

Darmabschnitt getroffen werden. Im Pansen dürfte die Ca-Absorption überwiegend

aktiv erfolgen. DOBSON und PHILLIPSON (1958) sowie GERDES (1988) geben

für die PDm einen Wert von ca. 30 mV (Blutseite positiv) an. Aus Berechnungen mit

der Nernst-Gleichung ergibt sich, dass für eine passive Ca-Absorption im Pansen

eine Ca-Mindestkonzentration von 6 mmol⋅l-1 bzw. 9-12 mmol⋅l-1 nötig ist (HÖLLER

et al. 1988a, STORRY 1961). Da aber im Pansen unter physiologischen

Bedingungen nur eine Ca-Konzentration von 2,0 mmol⋅l-1 bis 5,7 mmol⋅l-1 vorliegt

(STORRY 1961, HOHLS 1990), sind die Voraussetzungen für eine passive Ca-

Absorption ungünstig. Im Dünndarm dagegen kann aus den genannten

Überlegungen die passive Ca-Absorption von größerer Bedeutung sein. NELLANS

(1988) schätzte, dass im Dünndarm von Ratten bei Fütterung einer Ca-reichen Diät

immerhin bis zu 50 % des Ca auf passivem Wege absorbiert werden können.

Literaturübersicht

21

STORRY (1961) gibt für den Dünndarm eine PDm zwischen 5 mV und 10 mV

(Blutseite positiv) an. Unter diesen Bedingungen ist nach der Nernst-Gleichung

eine passive Absorption ab einer luminalen Ca-Konzentration von 2,5 mmol⋅l-1 bis

5 mmol⋅l-1 möglich.

Ebenfalls ein passiver, parazellulärer Vorgang, der trotzdem „bergauf” erfolgen

kann, kann durch den sog. „Solvent drag” erzeugt werden. Ein durch aktiven

Transport eines anderen Ions, wie z. B. den Na-Flux, generierter, osmotischer

Gradient verursacht einen parazellulären Lösungsmittelflux (in diesem Fall der

wäßrige Puffer) mit dem das darin gelöste Ca zur Blutseite „gezogen” wird

(KARBACH 1992). Der „Solvent drag” spielt insbesondere in Darmabschnitten mit

geringer Dichtigkeit der Interzellularräume eine Rolle. Aus Untersuchungen zum

Ca- und Wassertransport bei Sauglämmern schlossen SCHARRER und

WOLFFRAM (1987), dass der „Solvent drag” für die passive Ca-Absorption in

erster Linie im distalen Jejunum und im Kolon relevant sein könnte.

Die aktive Ca-AbsorptionAnders als die passive Ca-Absorption ist die aktive Ca-Absorption sättigbar und

erfolgt stets transzellulär. Zur Durchschleusung der Ca-Ionen durch die Zelle sind

mindestens drei Teilschritte notwendig. Zunächst müssen die Ca-Ionen durch die

apikale Membran in die Zelle eintreten, dann werden sie durch die Zelle zur

basolateralen Membran transportiert, wo schließlich die Ausschleusung erfolgt.

Infolge des hohen elektrochemischen Gradienten kann der Ca-Eintritt in die Zelle

mittels erleichterter Diffusion erfolgen. Möglicherweise sind an diesem Vorgang

Ca-Kanäle, wie am Kaninchen- oder Rattendarm, beteiligt (HOENDERUP et al.

1999, PENG et al. 1999). SCHRÖDER et al. (1997, 1999) sowie WADHWA und

CARE (2000) konnten nur in Anwesenheit von SCFA in der Ussing-Kammer

signifikante Ca-Nettofluxraten an Pansenepithelien messen. Ausgehend von

diesen Ergebnissen postulierten sie einen SCFA-abhängigen aber 1,25(OH)2D3-

unabhängigen Ca-Protonen-Austauscher an der apikalen Membran der

Pansenepithelzellen, wie er bereits von LUTZ und SCHARRER (1991) für das

Kolon der Ratte diskutiert wurde. Diese Vorstellung geht davon aus, dass die

Literaturübersicht

22

Fettsäuren undissoziiert in die Zelle diffundieren, intrazellulär dissoziieren und

damit für den Antrieb eines Ca-Protonenaustauschers zur Verfügung stehen.

Welche Faktoren an dem Transport des Ca durch das Zytosol beteiligt sind, konnte

bislang noch nicht vollständig geklärt werden. Es ist denkbar, dass Ca gebunden

an das 1,25(OH)2D3-abhängige Protein Calbindin-D9k transportiert wird (FEHER

1983, BRONNER 1988, PANSU et al. 1989, BRONNER 1990, GROSS u. KUMAR

1990). Interessanterweise konnte Calbindin-D9k im Pansenepithel von Schafen,

anders als im Jejunum, nicht nachgewiesen werden, auch die Konzentration des

Vitamin-D-Rezeptors war im Pansen wesentlich geringer (SCHRÖDER et al.

2001). Der klassische Calbindin-D9k-abhängige Mechanismus scheint demnach für

die aktive Ca-Absorption am Pansen von Schafen keine Rolle zu spielen.

Da die Ausschleusung des Ca an der basolateralen Membran gegen einen

elektrochemischen Gradienten erfolgen muss, sind an dem aktiven

Auswärtstransport ATP-abhängige Ca-Pumpen beteiligt (NELLANS u.

POPOVITCH 1981, GHIJESEN et al. 1986, BRONNER 1990, WASSERMANN et

al. 1992). Als eine weitere Möglichkeit, Ca aus der Zelle auszuschleusen, wird ein

Na-Ca-Austauscher beschrieben (VAN OS 1987, GHIJESEN et al. 1983). Der

Mechanismus beruht auf einem sekundär aktiven Austausch von Ca gegen Na. Die

Transportkapazität dieses Austauschers beträgt aber im Vergleich zur ATP-

abhängige Ca-Pumpe nur etwa 20 % (GHIJESEN et al. 1983). Diese Annahmen

über die Mechanismen zur Ca-Ausschleusung beruhen in erster Linie auf

Untersuchungen an Nichtwiederkäuern. Für Wiederkäuer liegen diesbezüglich nur

wenige Daten vor. SCHRÖDER et al. (1999) konnten in vitro keine hemmende

Wirkung von Vanadat, einem Ca-Pumpen-Inhibitor, auf den ruminalen Ca-

Transport feststellen. Dieses deutet möglicherweise darauf hin, dass die Ca-

Pumpe zur Ausschleusung des Ca aus der Zelle bei Wiederkäuern nicht die

gleiche Bedeutung hat wie bei Nichtwiederkäuern.

Mit Hilfe der von USSING und ZEHRAN (1951) entwickelten Ussing-Kammer-

Technik kann die mögliche Beteiligung aktiver Mechanismen an der Absorption

untersucht werden. Unter Ausschluss elektrochemischer Gradienten gelten

Literaturübersicht

23

Nettofluxraten, die sich signifikant von Null unterscheiden, als deutlicher Hinweis

auf aktive Mechanismen.

Die aktive Ca-Absorption ist bei Nichtwiederkäuern im Dünndarm von größter

Bedeutung (FAVUS 1985, BRONNER 1987). Grundsätzlich ist die aktive Ca-

Absorption auch im Duodenum und Jejunum von Wiederkäuern möglich.

SCHRÖDER et al. (1997) fanden aber bei Wiederkäuern in diesen

Darmabschnitten wesentlich niedrigerere Ca-Nettofluxraten als bei

Nichtwiederkäuern.

Aus den vorangegangenen Darstellungen erschien es sinnvoll zu prüfen, inwieweit

durch eine anionenreiche Fütterung die Ca-Absorption aus dem Pansen

beeinflusst wird. Insbesondere die mögliche Verbesserung der Ca-Verfügbarkeit in

der Pansenflüssigkeit und mögliche bessere Voraussetzungen für eine passive Ca-

Absorption aufgrund einer veränderten PDm sollten untersucht werden. Es wäre

aber auch denkbar, dass eine anionenreiche Fütterung die Mechanismen der

aktiven Ca-Absorption beeinflusst.

Material und Methoden

24

3 Material und Methoden

3.1 In-vivo-Untersuchungen

3.1.1 Versuchstiere und Versuchsgestaltung

Für die Untersuchungen zum Einfluss einer anionenreichen Ration auf

ausgesuchte Parameter des Blutes und der Pansenflüssigkeit sowie auf die

transmurale Potenzialdifferenz standen fünf Schafe, drei kastrierte männliche und

zwei weibliche, der Rasse „Schwarzköpfiges Fleischschaf” zur Verfügung. Alle

Schafe waren mit Pansenkanülen versehen. Zum Zeitpunkt der Versuche waren

die Schafe ungefähr zwei Jahre alt. Das Körpergewicht der Tiere lag zwischen 67

kg und 78 kg. Die Schafe wurden in zwei unterschiedliche Fütterungsgruppen, eine

Kontrollgruppe und eine anionenreich gefütterte Gruppe, mit jeweils zwei bzw. drei

Schafen aufgeteilt, wobei jeder Gruppe ein weibliches Tier zugeteilt wurde. Die

Tiere einer Gruppe wurden zusammen in einer Box gehalten. Als Einstreu wurde

Stroh verwendet, Wasser stand ad lib. zur Verfügung. Insgesamt wurden zwei

Versuchsphasen von jeweils 26 Tagen durchgeführt. Der Versuchsablauf war in

beiden Phasen derselbe, es wurde lediglich die Kontrollgruppe mit der

anionenreich gefütterten Gruppe getauscht. Zwischen beiden Versuchsphasen lag

eine mehrwöchige Zwischenphase, in der keine Probennahme erfolgte und alle

Tiere eine Kontrollration erhielten.

3.1.2 Fütterung

Die Schafe wurden über einen Zeitraum von 26 Tagen rationiert mit Heu und

Kraftfutter gefüttert, Wasser stand ad lib. zur Verfügung. Die Fütterung der Tiere

erfolgte viermal täglich, jeweils um 7.00, 12.00, 17.00 und 22.00 Uhr mit

abgewogenen Rationen. Das Heu war für beide Fütterungsgruppen dasselbe und


25

stammte aus einem landwirtschaftlichen Betrieb in der Nähe Hannovers. Die eine

Gruppe bekam eine Kontrollration gefüttert, in der das Heu mit einem

handelsüblichen Kraftfutter ergänzt wurde (Ergänzungsfutter für Zuchtschafe, Fa.

Salvana Tiernahrung GmbH, Elmshorn). Bei der anderen Gruppe wurde das Heu

mit einem anionenreichen Kraftfutter ergänzt. Dieses Anionenkraftfutter war ein

handelsübliches Ergänzungsfutter für Rinder (SALVANA Anionen-Kraft, Fa.

Salvana Tiernahrung GmbH, Elmshorn), allerdings mit einem reduzierten

Kupfergehalt, um einer möglichen Intoxikation der Schafe vorzubeugen. Die

genaue Zusammensetzung des Heus sowie der Kraftfuttermittel geht aus Tab. 4

hervor.

Tab. 4: Zusammensetzung des Heus und der Kraftfuttermittel, DCAB-Wertberechnet als DCAB (meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S), analysiert durch die LUFA derLandwirtschaftskammer Weser-Ems, Oldenburg.

Komponenten Heu Kontrollkraftfutter Anionenkraftfutter

Trockensubstanz (g/kg) 844,6 880,7 861,2

Rohasche (g/kg T) 75,5 83,5 109,5

Rohprotein (g/kg T) 190,2 188,5 236,0

Rohfett (g/kg T) 33,5 36,0 38,9

Rohfaser (g/kg T) 272 69 62

Calcium (g/kg T) 5,0 13,1 12,9

Magnesium (g/kg T) 2,4 3,8 10,2

Natrium (g/kg T) 1,8 2,6 1,2

Kalium (g/kg T) 26,4 10,5 9,4

Phosphor (g/kg T) 3,6 6,9 6,3

Schwefel (g/kg T) 2,6 5,5 26,5

Chlorid (g/kg T) 11,6 6,7 13,8

DCAB (meq/kg T) +265 +3 -1749


26

Zur Rationsberechnung wurde von einer Gesamttrockensubstanzaufnahme von

1,7 kg pro Tier und Tag ausgegangen. Der zur Berechnung des DCAB-Wertes der

Gesamtration verwendete DCAB-Wert des Strohs (+133 meq/kg T) war ein

Schätzwert, der auf Durchschnittswerten beruhte (pers. Mitteilung Wilkens, Fa.

Salvana Tiernahrung GmbH, Elmshorn). Der DCAB-Wert der Kontrollration betrug

demnach ungefähr +154 meq/kg T (Tab. 5) und der DCAB-Wert der

anionenreichen Ration lag ungefähr bei –169 meq/ kg T (Tab. 6).

Tab. 5: Zusammensetzung der Kontrollration, DCAB-Wert berechnet als DCAB(meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S).

kg uS kg T DCAB (meq)

Heu 1,2 1,014 +269

Kraftfutter 0,4 0,352 - 52

Stroh ca. 0,334 + 44

DCAB der Ration +154 meq/kg T

Tab. 6: Zusammensetzung der anionenreichen Ration, DCAB-Wert berechnet alsDCAB (meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S).


Heu 1,2 1,014 +269

Kraftfutter 0,4 0,344 -602

Stroh ca. 0,346 + 46

DCAB der Ration -169 meq/kg T


27

3.1.3 Blutproben

Vor Versuchsbeginn und dreimal wöchentlich nach Beginn der Versuchsfütterung

wurden von allen Tieren Blutproben zur Bestimmung der Parameter des Säuren-

Basen-Status, der Konzentration des ionisierten Calciums, des Gesamt-Calciums

und des anorganischen Phosphates sowie der Elektrolytkonzentrationen (Natrium,

Kalium und Chlorid) entnommen. In der Probe vom 24. bzw. 25.Tag nach Beginn

der Versuchsfütterung wurden außerdem noch die Konzentrationen von

1,25(OH)2D3, dem biologisch wirksamsten Metaboliten des Vitamin-D3, und von

PTH(44-68), dem mittleren Fragment des intakten Parathormons, bestimmt.

Zur sofortigen Blutgasanalyse wurde aus der V. jugularis Blut mittels

heparinisierter Kapillarröhrchen (Länge 100 mm, ∅ 1,7-1,8 mm, Fa. WU, Mainz)

entnommen. Des weiteren erfolgte die Blutentnahme aus der V. jugularis mit

Lithium-Heparin-Monovetten (Fa. Sarstedt, Nümbrecht). Unmittelbar nach der

Blutentnahme wurde im Vollblut der Anteil des ionisierten Ca bestimmt. Danach

wurde das Blut 15 min bei 4 °C und 4000 g zentrifugiert (Minifuge ΙΙ, Fa. Heraeus,

Hanau) und das so gewonnene Plasma in Eppendorf Gefäßen (Safe Lock 2 ml,

Fa. Eppendorf GmbH, Hamburg) bei -20 °C tiefgefroren.

3.1.4 Harnproben

Einmal wöchentlich wurde von den weiblichen Tieren eine Harnprobe gewonnen

(Spontanharn). Die Bestimmung des pH-Wertes erfolgte direkt anschließend.


28

3.1.5 Pansenflüssigkeitsproben

Die Entnahme von Pansenflüssigkeit erfolgte am 25. Tag nach Beginn der

Versuchsfütterung. Um zirkadiane Schwankungen und Einflüsse des

Fütterungszeitpunktes auf die Zusammensetzung und die Eigenschaften der

Pansenflüssigkeit zu erfassen und ein aussagefähiges Tagesmittel bilden zu

können, erfolgte die Entnahme fünfmal pro Tag, um 6.00, 10.00, 14.00, 18.00 und

22.00 Uhr. So ergaben sich unterschiedliche Zeitabstände von 8 h, 3 h, 2 h, 1 h

bzw. 5 h zwischen jeweiliger Fütterung und Probennahme (Abb. 1).

Abb. 1: Zeitliches Verhältnis vom Zeitpunkt der Pansenflüssigkeitsentnahme zumFütterungszeitpunkt.

In der Pansenflüssigkeit wurden die Konzentrationen des ionisierten Calciums, des

Gesamt-Calciums, des Magnesiums, des anorganischen Phosphates und der

Elektrolyte bestimmt. Ferner wurden noch pH-Wert und Osmolarität sowie die

Konzentrationen der kurzkettigen Fettsäuren (Acetat, Propionat und Butyrat) und

des Ammoniaks bestimmt.

Die Entnahme der Pansenflüssigkeit erfolgte aus dem ventralen Pansensack mit

einem Pansensaftentnahmestab aus Stahl, der an einem Ende mit einem

Doppelsieb versehen war. Durch die Kanülenöffnung wurde zur besseren

Durchmischung mehrmals Pansenflüssigkeit in eine aufgesetzte 200 ml Spritze

aufgezogen und wieder in den Pansen zurückgegeben. Die zuletzt aufgezogene

Uhrzeit6:00 10:00 14:00 18:00 22:00

Fütterung

Probennahme


29

Pansenflüssigkeit wurde auf zwei Zentrifugenröhrchen aufgeteilt und auf Eis

gestellt. Direkt nach Entnahme wurde der pH-Wert gemessen. Dann wurde eines

der Röhrchen 15 min bei 4 °C und 4000 g zentrifugiert (Minifuge ΙΙ, Fa. Heraeus,

Hanau), anschließend wurde im Überstand die Konzentration des ionisierten

Calciums bestimmt. Das andere Röhrchen wurde 20 min bei 4 °C und 48000 g mit

einer Kühlzentrifuge (Fa. Du Pont, Bad Nauheim, Typ RC5C, Rotor SS-34)

zentrifugiert. Der partikelfreie Überstand wurde abpipettiert, 1 ml wurde zur SCFA-

Analyse entnommen und der Rest bis zur weiteren Analyse in

Schraubdeckelgläschen bei -20 °C aufbewahrt.

3.1.6 Messungen der transmuralen Potenzialdifferenz am Pansenepithel(PDm)

Die Messungen der transmuralen Potenzialdifferenz erfolgten am 26. Tag nach

Beginn der Versuchsfütterung. Die Tiere waren in einem Gestell fixiert und

standen auf Kunststoffmatten, der Harn wurde aufgefangen.

Für die Messungen der transmuralen Potenzialdifferenz wurde ein mit einer

Elektrolytlösung (Sterofundin®, Braun, Melsungen) kontinuierlich gespülter

Venenkatheter in der V. jugularis mit einer Agar-KCl-Elektrode (Blutelektrode)

verbunden. Eine zweite Agar-KCl-Elektrode wurde durch die Kanüle in den Pansen

eingebracht (Pansenelektrode). Beide Elektroden wurden an ein pH-Meter (Digital

pH-Meter 646, Fa. Knick, Berlin) zur Potenzialmessung angeschlossen. Es zeigte

die zwischen Blut und Pansen gemessene Potenzialdifferenz (Blutseite positiv

gegenüber der Pansenseite) in mV an. Die Messungen erfolgten über ca. 30 - 60

min. Alle fünf Minuten wurde der Wert für die Potenzialdifferenz abgelesen und

unter Berücksichtigung des Eigenpotenzials der Messanordnung notiert.


30

3.1.7 Analytische Methoden

BlutgasanalyseDie Blutgasanalyse des venösen Blutes wurde im Labor der Klinik für

Rinderkrankheiten der Tierärztlichen Hochschule Hannover durchgeführt. Die

Bestimmung erfolgte mit dem automatischen Blutgassystem 278 der Fa. Corning

(Fernwald).

1,25(OH)2D3 und PTH(44-68)Die Bestimmung der Plasmakonzentrationen von 1,25(OH)2D3 und PTH(44-68)

erfolgte im Auftrag durch die Firma Immundiagnostik AG (Bensheim).

Ionisiertes Calcium (Cai)Die Messungen der Cai-Konzentrationen im Vollblut und in der Pansenflüssigkeit

wurden mit einer ionensensitiven Elektrode (AVL 987-s Electrolyte Analyzer, Fa.

AVL Medizintechnik GmbH, Bad Homburg) vorgenommen.

Gesamt-Calcium (Cages)Die Bestimmung der Cages-Konzentration im Blutplasma und in der

Pansenflüssigkeit wurde im Labor der Rinderklinik der Tierärztlichen Hochschule

Hannover mit einem vollautomatischen Analysesystem (Cobas Mira, Roche,

Mannheim) durchgeführt. Das Prinzip der Cages-Bestimmung beruht darauf, dass

in alkalischer Lösung Ca2+ und Methylthymolblau (MTB) einen blauen

Farbkomplex bilden (NobiFlow Calcium-RAPID - Fa. NOBIS Labordiagnostika

GmbH, Endingen). Die Extinktion wird bei einer Wellenlänge von 578 nm

gemessen und ist der Cages-Konzentration proportional.


31

Magnesium (Mg)Die Bestimmung der Mg-Konzentration in der Pansenflüssigkeit erfolgte analog zur

Bestimmung der Cages-Konzentration. Mg2+ bildet mit Xylidylblau in alkalischer

Lösung einen Chelatkomplex, dessen Extinktion bei einer Wellenlänge von 546

nm gemessen wird (NobiFlow Magnesium - Fa. NOBIS Labordiagnostika GmbH,

Endingen).

Anorganisches Phosphat (Pi)Auch die Methode zur Bestimmung der Pi-Konzentration im Blutplasma und in der

Pansenflüssigkeit erfolgte analog zur Bestimmung der Cages-Konzentration. In

saurer Lösung bildet Phosphat mit Molybdat einen Komplex, der UV-Licht mit einer

Wellenlänge von 334 nm absorbiert (NobiFlow Phosphor-UV - Fa. NOBIS

Labordiagnostika GmbH, Endingen).

Natrium (Na) und Kalium (K)Die Bestimmung der Na- und der K-Konzentration im Blutplasma und in der

Pansenflüssigkeit erfolgte flammenfotometrisch (FLM3 Flammenfotometer, Fa.

Radiometer, Willich).

Chlorid (Cl)Die Bestimmung der Cl-Konzentration im Blutplasma und in der Pansenflüssigkeit

erfolgte durch coulometrische Titration mit dem CMT 10 Chlorid Titrator der Fa.

Radiometer (Willich).

pH-WertSowohl im Harn als auch in der Pansenflüssigkeit wurden die pH-Werte mit einem

digitalen pH-Meter (Typ 646, Fa. Knick, Berlin) ermittelt.


32

OsmolaritätDie Osmolarität in der Pansenflüssigkeit wurde mit einem digitalen Osmometer

(Fa. Roebling, Berlin) nach dem Prinzip der Gefrierpunkterniedrigung bestimmt.

Kurzkettige Fettsäuren (SCFA)Die Konzentration der kurzkettigen Fettsäuren in der Pansenflüssigkeit wurde

gaschromatografisch (Gaschromatograf 5890 II, Fa. Hewlett Packard, Böblingen)

bestimmt. Das Gerät ist mit einem automatischen Injektor (HP 7673 II) und einem

FID ausgestattet. Zur quantitativen Bestimmung der Chromatogramme wurde ein

Integrator (HP 3396 II) verwendet.

1 ml der bei 4 °C mit 48000 g zentrifugierten Probe wurde mit 0,1 ml 98 %

Ameisensäure versetzt und anschließend bei 4000 g 10 min zentrifugiert. Das

Dekantat wurde zur Messung verwendet. Die Analysen erfolgten auf einer

selbstgepackten Glassäule (Länge 1,8 m, Innendurchmesser 2 mm). Als

Füllmaterial wurde Chromosorb WAW 80/100 mesh mit 20 % Neopentyl-Gylkol-

Succinat (NPGS) und 2 % ortho-Phosphorsäure (Fa. Analyt, Müllheim) verwendet.

Zur Detektion der SCFA wurde ein FID verwendet. Die Flussraten der Brenngase

Wasserstoff und synthetische Luft (Reinheit 5,0) betrugen 30 bzw. 420 ml/min. Als

Trägergas wurde Stickstoff (Reinheit 5,0) mit einem Gesamtfluss von etwa 25

ml/min verwendet. Die Trennung erfolgte isotherm bei einer Ofentemperatur von

130 °C, Injektortemperatur 220 °C und Detektortemperatur 250 °C, um eine

schnelle Verdampfung der Probe zu erzielen.

Ammoniak (NH3)Die NH3-Konzentration in der Pansenflüssigkeit wurde mit einer ionensensitiven

Elektrode (Typ 9512, Fa. Orion, Nidderau) in dem Ionenanalyzer EA 920 (Fa.

Orion, Nidderau) ermittelt.


33

3.2 Vorphase der In-vitro-Untersuchungen: Fütterung und Blutproben

3.2.1 Versuchstiere und Versuchsgestaltung

Mit In-vitro-Untersuchungen mittels Ussing-Kammer-Methode sollte untersucht

werden, inwieweit die aktive Ca-Resorption aus dem Pansen von Schafen durch

anionenreiche Rationen beeinflusst werden kann. Für diese Untersuchungen

standen neun kastrierte männliche Schafe der Rasse „Schwarzköpfiges

Fleischschaf” zur Verfügung. Die Schafe waren zum Zeitpunkt des Versuchs

ungefähr acht Monate alt, das Körpergewicht der Tiere lag zwischen 47 kg und 57

kg.

Die Vorphase der Versuche wurde analog zu den In-vivo-Untersuchungen

gestaltet. Es wurden zwei unterschiedliche Fütterungsgruppen gebildet, eine

Kontrollgruppe mit fünf Schafen und eine anionenreich gefütterte Gruppe mit vier

Schafen. Mindestens zwei Tiere einer Fütterungsgruppe wurden zusammen in

einer Box gehalten. Nach einer Fütterungsphase zwischen 24 Tagen und 28

Tagen wurden die Schafe mittels Bolzenschuss betäubt und durch einen

Halsschnitt entblutet. Für die Untersuchungen in den Ussing-Kammern wurden

Pansenepithelien entnommen. Außerdem wurden vor Beginn der

Versuchsfütterung und danach dreimal wöchentlich bis zur Schlachtung

Blutproben genommen.

3.2.2 Fütterung

Die Schafe wurden über einen Zeitraum zwischen 24 und 28 Tagen rationiert mit

Heu und Kraftfutter gefüttert, Wasser stand ad lib. zur Verfügung. Die Tiere waren

auf Stroh aufgestallt. Auch in diesem Versuch erfolgte die Fütterung der Tiere

viermal täglich, d.h. jeweils um 7.00, 12.00, 17.00 und 22.00 Uhr mit abgewogenen

Rationen. Die verwendeten Kraftfuttermittel waren mit den Kraftfuttermitteln für die


34

In-vivo-Untersuchungen identisch (Tab. 4, Kap. 3.1.2), die Analysendaten des hier

verwendeten Heus sind in Tab. 7 dargestellt.

Tab. 7: Zusammensetzung des für die In-vivo-Untersuchungen verwendeten Heus,DCAB-Wert berechnet als DCAB (meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S), analysiert durchdie LUFA der Landwirtschaftskammer Weser-Ems, Oldenburg.

Komponenten Heu

Trockensubstanz (g/kg) 884,0

Rohasche (g/kg T) 74,7

Rohprotein (g/kg T) 112,0

Rohfett (g/kg T) 18,1

Rohfaser (g/kg T) 311

Calcium (g/kg T) 3,3

Magnesium (g/kg T) 2,9

Natrium (g/kg T) 1,4

Kalium (g/kg T) 25,6

Phosphor (g/kg T) 2,9

Schwefel (g/kg T) 1,8

Chlorid (g/kg T) 12,2

DCAB (meq/kg T) +260

Zur Rationsberechnung wurde von einer Gesamttrockensubstanzaufnahme von

etwa 1,4 kg pro Tier und Tag ausgegangen. Der zur Berechnung des DCAB-

Wertes der Gesamtration verwendete DCAB-Wert des Strohs (+133 meq/kg T) ist

ein Schätzwert, der auf Durchschnittswerten beruhte (pers. Mitteilung Wilkens, Fa.

Salvana Tiernahrung GmbH, Elmshorn). Der DCAB-Wert der Kontrollration betrug

ungefähr +159 meq/kg T (Tab. 8), der der anionenreichen Ration lag ungefähr bei

-179 meq/kg T (Tab. 9).


35

Tab. 8: Zusammensetzung der Kontrollration, DCAB-Wert berechnet als DCAB(meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S).


Heu 1,080 0,955 +248

Kraftfutter 0,344 0,303 - 45

Stroh ca. 0,142 + 19

DCAB der Ration +159 meq/kg T

Tab. 9: Zusammensetzung der anionenreichen Ration, DCAB-Wert berechnet alsDCAB (meq/kg T) = (Na+K) – (Cl+S).


Heu 0,080 0,955 +248

Kraftfutter 0,344 0,296 -518

Stroh ca. 0,149 + 20

DCAB der Ration -179 meq/kg T

3.2.3 Blutproben

Die Entnahme und Aufbereitung der Blutproben erfolgte wie bereits in Kap. 3.1.3

dargestellt. Allerdings wurde im Rahmen dieses Versuches keine Bestimmung der

Konzentrationen an 1,25(OH)2D3 und PTH(44-68) durchgeführt. Auch die

Analysenmethoden waren dieselben wie in Kap. 3.1.7 beschrieben.


36

3.3 In-vitro-Untersuchungen: Messungen der unidirektionalen Ca-Fluxratenmit der Ussing-Kammer-Methode

3.3.1 Präparation der Schleimhaut

Unmittelbar nach der Schlachtung (Kap. 3.2.1) wurde die Bauchhöhle eröffnet und

der Vormagentrakt mit dem Labmagen entnommen. Für die Ussing-Kammer-

Versuche wurde aus einem Bereich ventral der Pansenlängsfurche ein Stück der

Pansenwand mit möglichst einheitlicher Zottendichte und -größe entnommen.

Nach Spülung mit serosaler Pufferlösung (Puffer ΙΙ, Tab. 10) wurde die

Pansenschleimhaut mit den darunter liegenden Bindegewebsschichten von der

Serosa und der Muskelschicht getrennt („gestrippt”), so dass im Wesentlichen nur

noch Pansenepithel mit darunterliegender Bindegewebsschicht (Lamina

epithelialis und propria mucosae) erhalten blieb. Bis zum Einspannen in die

Versuchskammern wurde die Schleimhaut in 37 °C warmer, mit Carbogen (95%

O2/ 5% CO2) begaster, serosaler Pufferlösung aufbewahrt. Zwischen

Schleimhautentnahme und Einspannen der Epithelien in die Ussing-Kammern

lagen max. 30 min.

3.3.2 Inkubationstechnik

Die Versuche wurden mit der von USSING und ZEHRAN (1951) erstmals

beschriebenen und von STEVENS (1964) und FERREIRA et al. (1966)

modifizierten Technik durchgeführt. Es standen acht zweiteilige Plexiglaskammern

(Eigenbau des Physiologischen Instituts) zur Verfügung. Zwischen die beiden

Kammerhälften wurde die präparierte Pansenschleimhaut eingespannt, so dass

sie eine Grenzschicht zwischen beiden Kammerhälften bildete. Auf diese Weise

enstand eine serosale und eine mukosale Hälfte. Die Kammeröffnung hatte eine

Fläche von 2,00 cm2. Um Schädigungen der Geweberänder vorzubeugen, wurde

zwischen Gewebe und Kammerhälfte jeweils eine Siliconscheibe gelegt. Nach


37

dem Einspannen des Epithels wurde die entsprechende Ussing-Kammer

unverzüglich in die Versuchsapparatur eingesetzt und an ein Gasliftsystem

angeschlossen. Das Gasliftsystem bestand aus zwei doppelwandigen Glassäulen

mit zwei Flüssigkeitskreisläufen. Der äußere Kreislauf diente als Wärmequelle und

enthielt 37 °C warmes Wasser. Im inneren Kreislauf wurde durch die Begasung

mit Carbogen die Sauerstoffversorgung des Gewebes, sowie eine gleichmäßige

Durchmischung und ein konstanter pH-Wert der Pufferlösung gewährleistet. Nach

dem Anschluss an das Gasliftsystem wurde das Epithel auf der mukosalen und

der serosalen Seite jeweils von 13 ml mukosaler bzw. serosaler Pufferlösung

umspült.

3.3.3 Pufferlösungen

Die Zusammensetzungen der Inkubationspuffer für die Messungen der Ca-

Fluxraten sind in Tab. 10 dargestellt. Auf den mukosalen Seiten der Kammern 1-4

und 5-8 wurde in allen Kammern dieselbe Pufferlösung eingesetzt (Puffer Ι, Tab.

10). Die Pufferlösungen für die serosalen Seiten der Kammern 1-4 (Puffer ΙΙ, Tab.

10) und 5-8 (Puffer ΙΙΙ, Tab. 10) unterschieden sich in ihrem pH-Wert. Der pH-Wert

stellte sich nach 20-minütiger Carbogenbegasung bei 37 °C auf 7,4 (Puffer Ι und

Puffer ΙΙ) bzw. 6,4 (Puffer ΙΙΙ) ein. In allen Lösungen wurde die Osmolarität auf 300

mosmol⋅l-1 eingestellt.

Die serosale Pufferlösung für die Kammern 5-8 mit dem erniedrigten pH-Wert war

in erster Linie für ein anderes Versuchsvorhaben bestimmt. In der vorliegenden

Arbeit wurden diese Kammern lediglich verwendet, um die Auswirkungen von

Verapamil auf die Ca-Fluxraten zu untersuchen. Es ist nicht zu erwarten, dass eine

Veränderung des pH-Wertes die Auswirkungen der Applikation von Verapamil

nennenswert beeinflusst.


38

Tab. 10: Zusammensetzung der Pufferlösungen für die Messungen der Ca-Fluxraten (in mmol·l-1)

mukosal serosalSubstanz

Puffer ΙΙΙΙ Puffer ΙΙΙΙΙΙΙΙ Puffer ΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙΙ

NaCl 57,0 57,0 57,0

KCl 5,0 5,0 5,0

HCl (1 N) 0,8 0,4 0,3

CaCl2 1,2 1,2 1,2

MgCl2 1,2 1,2 1,2

NaHCO3 21,0 21,0 2,0

Na2HPO4 1,2 1,4 0,6

NaH2PO4 1,6 1,4 2,2

Glucose 5,0 5,0

Na-Acetat 36,0

Na-Propionat 15,0

Na-Butyrat 9,0

Na-Gluconat 1,2 61,0 80,8

3.3.4 Elektrische Messungen

Zwei computergesteuerte 4-Kanal-Strom-Spannungsklemmeinrichtungen (Fa. K.

Mußler, Aachen) erfassten und verarbeiteten sämtliche elektrische Messdaten.

Über zwei gewebenah angebrachte Agarbrücken (Polyethylenschlauch, Agar 3

%ig in 3 mol⋅l-1 KCl), die mit externen Ag-AgCl-Bezugselektroden (Stabelektroden

Typ 360, Fa. Ingold, Steinbach) verbunden waren, wurde die Potenzialdifferenz

gemessen. Über zwei gewebefern angebrachte Agarbrücken

(Polyethylenschlauch, Agar 3 %ig in 3 mol⋅l-1 KCl) in Kombination mit Ag-AgCl-

Elektroden konnte ein Strom in die Kammern eingespeist werden. Vor dem

Einspannen der Gewebe wurde das Eigenpotenzial der spannungsmessenden Ag-

AgCl-Elektroden und der Flüssigkeitswiderstand der zwischen den Messflächen


39

der Agarbrücken in der Kammer befindlichen Flüssigkeitssäule bestimmt. Die im

Versuch ermittelten Daten wurden dann jeweils um diese Werte korrigiert. Als

elektrische Kenngrößen des Pansenepithels wurden der Kurzschlussstrom (Isc)

und der Gewebewiderstand bzw. die Gewebeleitfähigkeit (Gt) erfasst.

Kurzschlussstrom (Isc)Der Kurzschlussstrom (Isc) entsteht physiologisch durch den vom Gewebe

erzeugten elektrogenen Nettoionentransport. Dieser ist Ursache der

transepithelialen Potenzialdifferenz (PDt). Derjenige von extern zugeführte Strom,

der die PDt auf Null abgleicht, wird als Klemmstrom (Ic) definiert und ist dem Isc

genau entgegengesetzt.

Gewebeleitfähigkeit (Gt)Die Gewebeleitfähigkeit gilt als Maß für die Dichtigkeit und Integrität des Gewebes

und ergibt sich aus dem reziproken Wert des Gewebewiderstandes (Gt=1/R).

Signifikante Veränderungen der Gt können ein Hinweis auf Schädigungen des

Gewebes sein. Zur Ermittlung der Gt wurden dem Gewebe definierte Strompulse

von 100 µA (∆ I) aufgeprägt. Aus der hierdurch induzierten Änderung der PDt

(∆PDt) wurde dann mittels des ohmschen Gesetzes (R=∆PDt/∆ I) die jeweilige Gt

errechnet.

KurzschlussstrombedingungWenn der elektrische Gradient als mögliche Triebkraft des Ca-Transportes

ausgeschlossen werden sollte, wurde die PDt durch einen entsprechenden Ic auf 0

mV geklemmt (Kurzschlussstrombedingung).

KlemmstrombedingungUm potenzialabhängige und potenzialunabhängige Anteile der Ca-Fluxraten zu

differenzieren, wurden die PDt mittels geeigneter Ic auf -25 mV und +25 mV

eingestellt. Mit Hilfe des von FRIZELL und SCHULTZ (1972) entwickelten

mathematischen Modells (Jd = 0Jd ⋅ ξ-0,5 + Jm) werden die bei PDt +25 mV, 0 mV


40

und -25 mV gemessenen unidirektionalen Ca-Fluxraten (Jd) als Funktion der

elektrisch treibenden Kraft ξ dargestellt (ξ = exp (z ⋅ F ⋅ Φms / R ⋅ T)).

Die weiteren Größen in den Formeln bedeuten:

0Jd die potenzialabhängige Komponente des Ca-Ionenfluxes

Jm die potenzialunabhängige Komponente des Ca-Ionenfluxes

Z die Ladung des transportierten Ions (hier 2)

F die Faraday-Konstante (9,648·104 C·mol-1)

Φms die transepitheliale Potenzialdifferenz

R die allgemeine Gaskonstante (8,314 J·mol-1·K-1)

T die absolute Temperatur (hier 310,15 K)

Jd als Funktion von ξ-0,5 ergibt eine Regressionsgerade, aus deren Steigung der

potenzialabhängige Anteil des Ca-Fluxes und aus deren Ordinatenabschnitt der

potenzialunabhängige Anteil bestimmt werden kann.

3.3.5 Messung der Ca-Fluxraten

Nach dem Einspannen der Epithelien in die Kammern folgte eine

Äquilibrierungsphase von 15 min bevor jeweils zwei Kammern gepaart wurden,

deren Gt-Wert nicht mehr als 20 % differierten. Eine der beiden Kammern wurde

zur „ms-Kammer”, hier wurde das Ca-Isotop der mukosalen Pufferlösung

zugegeben, um die unidirektionalen Fluxraten von mukosal nach serosal (Jms) zu

messen. Die andere Kammer wurde zur „sm-Kammer”, das Isotop wurde hier der

serosalen Pufferlösung zugegeben und damit die Ca-Fluxrate von serosal nach

mukosal (Jsm) bestimmt. Die mit dem Isotop versehene Seite wird als „heiße Seite”

bezeichnet und die andere Seite „kalte Seite” genannt. Die zugegebene Menge an45Ca als Chloridsalz in wässriger Lösung (Fa. NEN Life Science Products, Köln)

betrug jeweils 185-222 kBq (5-6 µCi).


41

Zunächst wurden die Messungen der Ca-Fluxraten in allen Kammern unter

Kurzschlussstrombedingungen durchgeführt. Nach Abgleichen der PDt auf 0 mV

wurde der jeweiligen Kammerseite 45Ca zugegeben. Zur späteren Bestimmung der

aktuellen spezifischen Aktivität (s.u.) wurde der „heißen Seite” eine 10 µl Probe

entnommen, anschließend erfolgte die Entnahme der ersten 500 µl Probe von der

„kalten Seite” (P1). Entnommene Volumina wurden jeweils mit gleichen Mengen

der entsprechenden Puffer ersetzt. Im Abstand von jeweils 30 min wurden dann

zwei weitere Proben (P2, P3) entnommen.

Im Anschluss an die Entnahme von P3 wurde die transepitheliale

Potenzialdifferenz in den Kammern 1 und 2 auf –25 mV (serosale Seite negativ)

bzw. in den Kammern 3 und 4 auf +25 mV (serosale Seite positiv) abgeglichen.

Nach 20 min wurde die Probe P4 entnommen und es folgten zwei weitere

Fluxperioden à 30 min mit den entsprechenden Probennahmen (P5, P6) bevor die

Polarität der transepithelialen Potenzialdifferenzen getauscht wurde. P7 wurde

nach einer 20-minütigen Fluxperiode entnommen, dann folgten zwei weitere

Probennahmen jeweils im Abstand von 30 min (P8, P9). Anschließend wurde die

transepitheliale Potenzialdifferenz wieder auf 0 mV abgeglichen und nach 20 min

eine weitere Probe entnommen (P10). Die Entnahmen von P11 und P12 erfolgten

dann jeweils im Abstand von 30 min. Im Anschluss an die Entnahme von P12

wurde auf der serosalen Seite der Kammern 1-4 Parathormon als bovines PTH(1-

34) (Calbiochem GmbH, Bad Soden) in einer Konzentration von 3 nmol⋅l-1

zugesetzt und entsprechende Fluxratenmessungen à 30 min mit der Entnahme

von P13-P15 durchgeführt. Danach wurde der Versuch damit beendet, dass

wieder eine Probe von der „heißen Seite” entnommen wurde („heiße Probe 2”).

Die aktuelle spezifische Aktivität wurde aus dem Mittelwert der beiden „heißen

Proben” ermittelt.


42

Im Gegensatz zum Versuchsablauf für die Kammern 1-4 wurden den serosalen

Seiten der Kammern 5-8 das bovine PTH(1-34) bereits im Anschluss an P3

zugegeben und die Wirkung in 30-minütigen Abständen bis P6 beobachtet. Im

Anschluss erfolgte die Zugabe des Calciumkanalblockers Verapamil (Fa. Sigma

Chemie GmbH, Deisenhofen) in einer Konzentration von 100 µmol⋅l-1 zur

mukosalen Kammerseite mit Probennahmen in 30-minütigen Intervallen von P7 bis

P9. Der Versuch wurde nach der Entnahme der zweiten „heißen Probe” beendet

Die „kalten Proben” wurden nach der Entnahme mit 4 ml Szintillationsflüssigkeit

(Luma Safe Plus, Fa. Canberra Packard GmbH, Dreieich) gemischt. Die „heißen

Proben” wurden zunächst mit 740 µl serosaler Pufferlösung gemischt und

anschließend mit 4 ml der Szintillationsflüssigkeit aufgefüllt. Die Zählraten pro

Minute wurden als counts per minute (CPM) in einem Flüssigszintillationszähler

(Tri-Carb 2500, Fa. Canberra Packard GmbH, Dreieich) ermittelt. Die Zähldauer

für jede Probe betrug 10 min, dabei betrug der Zählfehler höchstens 0,2 % Sigma.

3.3.6 Berechnung der Ca-Fluxraten

Die Berechnung der unidirektionalen Fluxraten Jms und Jsm erfolgte in Anlehnung

an die Formel von SCHULTZ und ZALUSKY (1964):

31 10⋅

⋅⋅

⋅⋅

⋅

−−= − AtCPM

MVCPM

VVV

CPMJH

sn

s

psn

i

In der obigen Gleichung steht

J für die Fluxrate [nmol⋅cm-2⋅h-1]

(z.B. 8,25 bezogen auf folgende Beispielzahlen)

CPMn für die Zählrate pro Minute in der Probe n [CPM] bezogen auf 1 ml

(z.B. 663)


43

CPMn-1 für die Zählrate pro Minute in der Probe n-1 [CPM] bezogen auf 1 ml

(z.B. 193)

Vs für das Volumen der Pufferlösung in der Säule [ml] (hier 13 ml)

Vp für das Volumen der entnommenen Probenlösung („kalte Seite“) [ml]

(hier 0,75 ml)

Mi für die Konzentration des unmarkierten Ca in der Pufferlösung

[mmol⋅l-1] (hier 1,2 mmol·l-1)

CPMH für die Zählrate pro Minute extrapoliert auf 0,5 ml Aliquot von der

„heißen Seite“ (Mittelwert aus heißen Proben 1 und 2) [CPM]

(z.B. 909 900)

t für das Zeitintervall zwischen Probe n-1 und Probe n [h]

(hier 0,5 h)

A für die serosale Fläche des transportierenden Epithels [cm2]

(hier 2 cm2).

Die Nettofluxraten (Jnet) ergaben sich aus der Differenz der unidirektionalen

Fluxraten (Jms und Jsm). Positive Jnet bedeuten dabei Nettoresorption und negative

Jnet Nettosekretion.

3.4 Chemikalien

Alle verwendeten Chemikalien hatten mindestens Analysenqualität (p.A.) und

wurden, falls im Einzelfall nicht anders vermerkt, von der Fa. Merck KgaA

(Darmstadt) bezogen.


44

3.5 Statistische Auswertung

Bei den aufgeführten Mittelwerten handelt es sich, falls nicht anders angegeben,

um arithmetische Mittelwerte mit ihrem Standardfehler ( x ± s x ). Die für die

Abbildungen verwendeten Daten sind im Anhang aufgeführt.

Die grafischen Darstellungen sowie die Berechnung der linearen Regressionen

und der t-Teste für verbundene Beobachtungen wurden mit dem

Computerprogramm GraphPad Prism Version 3.00 für Windows (GraphPad

Software, San Diego California, USA, www.graphpad.com) durchgeführt. Auch die

Steigungen und y-Achsenabschnitte der Regressionsgeraden wurden mit Hilfe

dieses Programms nach einem Algorithmus von ZAR (1984) auf Unterschiede

getestet. Diese Methode entspricht einer Kovarianzanalyse (ANCOVA). Die

weitere Datenauswertung erfolgte unter Anwendung des

Statistikprogrammpaketes BMDP Version 7.0 (DIXON, W.J., BMDP Statistical

Software Inc., Los Angeles, USA). Es wurde eine zweifaktorielle Varianzanalyse

(ANOVA, BDMP5V, Varianzursachen: Gruppe, Zeit, Wechselwirkung zwischen

Gruppe und Zeit) und, wenn nötig, als Folgetest zum paarweisen

Mittelwertvergleich innerhalb einer Varianzursache der Wald-Test angewendet.

Für die Signifikanzangaben gilt Folgendes:

p ≤ 0,05 schwach signifikant *

p ≤ 0,01 signifikant **

p ≤ 0,001 hoch signifikant ***

Ergebnisse

45

4 Ergebnisse

4.1 In-vivo-Untersuchungen

4.1.1 Blut- bzw. Plasmaparameter

4.1.1.1 Säuren-Basen-Status

Die anionenreiche Fütterung hatte signifikante Auswirkungen auf den Säuren-

Basen-Status im Blut:

pH-WertWährend bei den Kontrolltieren der Blut-pH während der gesamten

Fütterungsdauer relativ konstant bei Werten um 7,42 lag, sank der pH-Wert bei

den anionenreich gefütterten Tieren innerhalb von drei Tagen von 7,42 auf 7,33,

blieb anschließend konstant, um zwischen dem 12. und 18. Fütterungstag wieder

geringfügig anzusteigen (Abb. 2). Am Ende der anionenreichen Fütterungsperiode

lag der pH-Wert bei diesen Tieren knapp über 7,35 und bei den Kontrolltieren bei

7,42 (Tab. 18 Anhang). Die Erniedrigung des Blut-pH unter anionenreicher

Fütterung war signifikant. Die signifikante Wechselwirkung zwischen Gruppe und

Zeit ergab sich aus den unterschiedlichen Zeitverläufen beider Fütterungsgruppen.

Base Excess (BE)Analog zum Zeitverlauf der pH-Werte verhielten sich auch die BE-Werte im Blut

der anionenreich gefütterten Tiere (Abb. 3). Bei den Kontrolltieren lagen die BE-

Werte während der gesamten Fütterungsdauer überwiegend im positiven Bereich

um 2 mmol⋅l-1. Dagegen sank der BE-Wert im Blut der anionenreich gefütterten

Gruppe innerhalb der ersten drei Tage nach Futterumstellung von 3 mmol⋅l-1 auf -5

mmol⋅l-1. Bis zum 12. Tag nach Beginn der Versuchsfütterung blieben die Werte in

diesem Bereich, um danach auf Werte um -1 mmol⋅l-1 anzusteigen. Ab dem 18.

Ergebnisse

46

Tag fielen die BE-Werte wieder geringfügig ab und lagen zu Versuchsende bei -2

mmol⋅l-1 (Tab. 19 Anhang). Die Verringerung des BE-Wertes unter anionenreicher

Fütterung war signifikant. Aus den Unterschieden im Zeitverlauf der beiden

Fütterungsgruppen resultierte die signifikante Wechselwirkung.

pCO2

Die pCO2-Konzentrationen im Blut wurden durch die Versuchsfütterung nicht

nennenswert beeinflusst (Abb. 4). Zu Beginn der Versuchsfütterung lag die pCO2-

Konzentration bei den Kontrolltieren bei 44 mm Hg und in der anionenreich

gefütterten Gruppe bei 42 mm Hg. Auch im weiteren Verlauf blieben die pCO2-

Konzentrationen in der Kontrollgruppe relativ konstant zwischen 40 mm Hg und 43

mm Hg. In der anionenreich gefütterten Gruppe fielen die pCO2-Konzentrationen

geringfügig auf Werte zwischen 38 mm Hg und 40 mm Hg ab (Tab. 20 Anhang).

Dieser Effekt der anionenreichen Fütterung war aber nur tendenziell (p=0,08).

Auch die Dauer der Versuchsfütterung hatte keinen signifikanten Einfluss auf die

Ergebnisse.

Abb. 2: Verlauf der pH-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung.( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z:Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25

Kontrolleanionenreich7.30

7.35

7.40

7.45

7.50 G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,01

Zeit (Tage nach Beginn der Versuchsfütterung)

pH-W

ert

Ergebnisse

47

Abb. 3: Verlauf der BE-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung.( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z:Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

Abb. 4: Verlauf der pCO2-Konzentrationen im venösen Blut während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellenANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25

-7

-5

-3

-1

1

3

5

Kontrolleanionenreich

Zeit (Tage)

G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,05

BE

(mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25

anionenreichKontrolle

32

36

40

44

48 G: n.s.Z: n.s.GxZ: n.s.


pCO

2 (m

m H

g)

Ergebnisse

48

4.1.1.2 Calcium und anorganisches Phosphat

Gesamt-Calcium (Cages)Die Cages-Konzentrationen im Plasma wurden weder von der anionenreichen

Fütterung noch von der Dauer der Versuchsfütterung signifikant beeinflusst. Sie

variierten in der Kontrolle zwischen 2,40 mmol⋅l-1 und 2,55 mmol⋅l-1 und in der

anionenreich gefütterten Gruppe zwischen 2,42 mmol⋅l-1 und 2,50 mmol⋅l-1 (Abb. 5,

Tab. 21 Anhang).

Ionisiertes Calcium (Cai)Die anionenreiche Fütterung führte dagegen zu signifikant (p≤0,05) höheren Cai-

Konzentrationen im Plasma. Außerdem war die Abhängigkeit der

Plasmakonzentrationen von der Versuchsdauer signifikant. Ausgehend von Werten

um 1,20 mmol⋅l-1 stiegen die Cai-Konzentrationen in der Kontrollgruppe auf ca.

1,24 mmol⋅l-1 an und blieben relativ konstant, bevor sie am Ende der

Fütterungsperiode 1,27 mmol⋅l-1 erreichten (Abb. 6). Im Gegensatz dazu war bei

den anionenreich gefütterten Tieren der Konzentrationsanstieg ausgeprägter.

Bereits innerhalb der ersten drei Tage nach Beginn der Versuchsfütterung stieg die

Cai-Konzentration von 1,21 mmol⋅l-1 auf 1,34 mmol⋅l-1 an und um den 10. Tag

herum stieg sie weiter auf 1,38 mmol⋅l-1 an. Danach fiel sie wieder geringfügig ab

und lag am Ende der anionenreichen Fütterungsperiode bei 1,33 mmol⋅l-1 (Abb. 6,

Tab. 22 Anhang). Aufgrund der unterschiedlichen Zeitverläufe beider

Versuchsgruppen war die Wechselwirkung zwischen Gruppe und Zeit signifikant.

Ergebnisse

49

Abb. 5: Konzentrationsverlauf des Gesamt-Calciums (Cages) im Plasma währendder Versuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellenANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

Abb. 6: Konzentrationsverlauf des ionisierten Calciums (Cai) im Plasma währendder Versuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellenANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25

Kontrolleanionenreich1,10

1,20

1,30

1,40

1,50 G: p≤0,05Z: p≤0,001GxZ: p≤0,05


Ca i

(mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25


2.3

2.4

2.5

2.6

2.7 G: n.s.Z: n.s.GxZ: n.s.


Ca g

es (m

mol

⋅ ⋅⋅⋅l-1)

Ergebnisse

50

Anorganisches Phosphat (Pi)Die Konzentrationen des anorganischen Phosphates im Plasma lagen während

der Versuchsfütterung zwischen 1,66 mmol⋅l-1 und 2,06 mmol⋅l-1 bei der

Kontrollgruppe bzw. zwischen 1,44 mmol⋅l-1 und 1,80 mmol⋅l-1 bei den anionenreich

gefütterten Tieren. Die Pi-Werte wurden weder von der anionenreichen Fütterung

noch von der Dauer der Versuchsfütterung signifikant beeinflusst (Abb. 7, Tab. 23

Anhang).

Abb. 7: Konzentrationsverlauf des anorganischen Phosphates (Pi) im Plasmawährend der Versuchsfütterung ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung, n.s. nichtsignifikant).

4.1.1.3 Elektrolyte

Natrium (Na)Die Werte für die Na-Konzentrationen im Plasma variierten während der

Versuchsfütterung zwischen 143,6 mmol⋅l-1 und 145,4 mmol⋅l-1 in der

Kontrollgruppe und zwischen 141,8 mmol⋅l-1 und 144,2 mmol⋅l-1 in der anionenreich

gefütterten Gruppe. Weder die anionenreiche Fütterung noch die Dauer der

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25

anionenreichKontrolle

1.2

1.6

2.0

2.4

2.8G: n.s.Z: n.s.GxZ: n.s.


P i(m

mol

⋅ ⋅⋅⋅l-1)

Ergebnisse

51

Versuchsfütterung hatten signifikante Effekte auf die Na-Konzentrationen (Abb. 8,

Tab. 24 Anhang)

Kalium (K)Ebensowenig konnte ein signifikanter Effekt der anionenreichen Fütterung auf die

K-Konzentrationen im Plasma beobachtet werden. Die Änderung der

Plasmakonzentrationen in Abhängigkeit von der Dauer der Versuchsfütterung war

allerdings signifikant (Abb. 9). Ausgehend von einer K-Konzentration um 4,4

mmol⋅l-1 stieg die Plasmakonzentration in der Kontrolle zunächst innerhalb von drei

Tagen auf 4,8 mmol⋅l-1 an, fiel dann im weiteren Versuchsverlauf wieder

geringfügig ab und schwankte zwischen 4,3 mmol⋅l-1 und 4,5 mmol⋅l-1. Kurz vor

Ende der Fütterungsperiode fiel die K-Konzentration erneut auf 4,2 mmol⋅l-1 ab. In

der anionenreich gefütterten Gruppe dagegen fiel die K-Konzentration, ausgehend

von 4,4 mmol⋅l-1, zunächst geringgradig ab und blieb dann mit Werten um 4,3

mmol⋅l-1 bis zum Ende der anionenreichen Fütterung auf einem relativ konstanten

Niveau (Abb. 9, Tab. 25 Anhang). Aus diesen unterschiedlichen Zeitverläufen in

den beiden Fütterungsgruppen ergab sich eine signifikante Wechselwirkung.

Abb. 8: Verlauf der Natrium-Konzentrationen (Na) im Plasma während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellenANOVA: G: Gruppe, Z: der Zeit, GxZ: Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25


140

142

144

146

148

G: n.s.Z: n.s.GxZ: n.s.

Zeit (Tage nach Beginn der Versuchfütterung)

Na

(mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

Ergebnisse

52

Abb. 9: Verlauf der Kalium-Konzentrationen (K) im Plasma während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellenANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

Chlorid (Cl)Die anionenreiche Fütterung führte zu signifikant höheren Cl-Konzentrationen im

Plasma. Im Verlauf der Versuchsfütterung stieg die Cl-Konzentration bei den

Kontrolltieren von anfangs 110,0 mmol⋅l-1 auf 112,9 mmol⋅l-1 am Ende der

Fütterungsperiode an. Bei den anionenreich gefütterten Tieren dagegen stieg die

Cl-Konzentration bereits innerhalb der ersten Tage von 112,5 mmol⋅l-1 auf fast 117

mmol⋅l-1 an (Abb. 10, Tab. 26 Anhang). Bis Versuchsende blieben die Cl-

Konzentrationen auf diesem Niveau. Die signifikante Wechselwirkung resultierte

aus den unterschiedlichen Zeitverläufen beider Fütterungsgruppen.

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25


4.0

4.2

4.4

4.6

4.8

5.0

G: n.s.Z: p≤0,001GxZ: p≤0,05


K (m

mol

⋅ ⋅⋅⋅l-1)

Ergebnisse

53

Abb. 10: Verlauf der Chlorid-Konzentrationen (Cl) im Plasma während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe; Ergebnisse der 2-faktoriellenANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

4.1.1.4 1,25(OH)2D3 und Parathormon

1,25(OH)2D3, als biologisch aktivster Metabolit des Vitamins D3, und Parathormon

sind an der Regulation des Ca-Haushaltes beteiligt. Daher wurden am Ende der

3½-wöchigen Fütterungsperiode die Plasmakonzentrationen von 1,25(OH)2D3 und

von PTH(44-68), einem Fragment des Parathormons, bestimmt. Die

Plasmakonzentrationen beider Hormone blieben dabei von der Fütterung

unbeeinflusst (Tab. 11).

Tab. 11.: Einfluss der Fütterung auf die Konzentrationen von 1,25(OH)2D3 undParathormon (PTH) im Plasma am Ende einer 3½-wöchigen Fütterungsperiode.( x ±s x , n=5 Tiere/Gruppe).

1,25(OH)2D3(pg⋅⋅⋅⋅ml-1)

PTH(44-68)(pmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Kontrolle 26,8 ± 7,6 130 ± 55

anionenreich 28,4 ± 5,5 133 ± 53

0 3/4 5/6 8 10/11 12/13 15 17/18 19/20 22 24/25

anionenreichKontrolle105

110

115

120

125

G: p≤0,01Z: p≤0,001GxZ: p≤0,01


Cl (

mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

Ergebnisse

54

4.1.2 pH-Werte im Harn

Als Stichprobe zur Überprüfung der pH-Werte wurde bei jeweils zwei Tieren aus

jeder Gruppe einmal pro Woche Harn genommen. Die anionenreiche Fütterung

hatte einen deutlichen Effekt auf den pH-Wert im Harn (Abb. 11). Bereits eine

Woche nach Fütterungsbeginn lagen die Harn-pH-Werte dieser Gruppe mit Werten

zwischen 5,00 und 6,00 im sauren Bereich, während die Harn-pH-Werte der

Kontrollgruppe in dem für Wiederkäuer normalen alkalischen Bereich um 8,00

blieben. Bis zum Ende des Versuchs veränderten sich die Harn-pH-Werte nicht

weiter nennenswert.

Abb. 11: Einzelverlaufskurven der pH-Werte im Harn.

4.1.3 Pansenflüssigkeitsparameter

4.1.3.1 pH-Wert und Osmolarität

Die Fütterung hatte keinen nennenswerten Einfluss auf den pH-Wert der

Pansenflüssigkeit (Tab. 12). Auch die Osmolaritäten in den Pansenflüssigkeiten

beider Fütterungsgruppen unterschieden sich nicht signifikant (Tab. 12).

0 4 8 12 16 20 24

Kontrolle-1Kontrolle-2anionenreich-1anionenreich-25

6

7

8

9

Zeit (Tage nach Beginn derVersuchsfütterung)

pH-W

ert

Ergebnisse

55

Tab. 12: Einfluss der Fütterung auf den pH-Wert und die Osmolarität in derPansenflüssigkeit. ( x der Tagesmittel ± s x , n=5 Tiere/Gruppe)

pH-Wert Osmolarität(mosmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Kontrolle 6,46 ± 0,03 286 ± 4

anionenreich 6,47 ± 0,02 277 ± 4

4.1.3.2 Kurzkettige Fettsäuren und Ammoniak

Die molaren Proportionen der einzelnen kurzkettigen Fettsäuren (SCFA)

verschoben sich unter dem Einfluss einer anionenreichen Fütterung nur

unwesentlich (Tab. 13). Die Konzentrationen von Acetat und Propionat sowie die

SCFAges-Konzentration wurden kaum beeinflusst; lediglich die Butyratkonzentration

war bei den anionenreich gefütterten Tieren tendenziell verringert (p=0,07). Bei

vergleichbarer SCFAges-Konzentration war der Anteil des Acetats mit jeweils 71 %

in beiden Gruppe ähnlich, während der Propionatanteil 17 % in der Kontrollgruppe

und 19 % in der anionenreich gefütterten Gruppe betrug. Dafür lag der

Butyratanteil bei den Kontrolltieren bei 12 % und bei den anionenreich gefütterten

Schafen bei 10 %.

Die NH3-Konzentrationen der Pansenflüssigkeiten unterschieden sich in beiden

Fütterungsgruppen nur unwesentlich (Tab. 13).

Tab. 13: Einfluss der Fütterung auf die Konzentrationen der kurzkettigenFettsäuren (SCFA): Acetat, Propionat und Butyrat, der Gesamtkonzentration ankurzkettigen Fettsäuren (SCFAges, berechnet aus den jeweiligen Konzentrationenan Acetat, Propionat und Butyrat) sowie des Ammoniaks (NH3) in derPansenflüssigkeit. ( x der Tagesmittel ± s x , n=5 Tiere/Gruppe)

Acetat(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Propionat(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Butyrat(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

SCFAges(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

NH3(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Kontrolle 66,73 ± 2,69 16,48 ± 0,67 11,03 ± 0,68 94,20 ± 3,88 10,8 ± 0,8

anionenreich 63,65 ± 2,79 17,16 ± 0,68 9,41 ± 0,34 90,22 ± 3,76 8,9 ± 0,4

Ergebnisse

56

4.1.3.3 Calcium, anorganisches Phosphat und Magnesium

Bei nahezu gleicher Cages-Konzentration war die Cai-Konzentration in der

Pansenflüssigkeit der anionenreich gefütterten Gruppe signifikant erhöht (Tab. 14).

Damit betrug der Anteil von Cai an Cages in der anionenreich gefütterten Gruppe im

Tagesmittel 42,9 ± 9,2 % im Vergleich zu 34,4 ± 11,8 % für die Kontrollgruppe.

Die Pi-Konzentrationen unterschieden sich in den beiden Fütterungsgruppen nicht

wesentlich (Tab. 14). Dagegen war die Mg-Konzentration in der Pansenflüssigkeit

der anionenreich gefütterten Gruppe signifikant um über 30 % erhöht (Tab. 14).

Tab. 14: Einfluss der Fütterung auf die Konzentrationen von Gesamt-Calcium(Cages), ionisiertem Calcium (Cai), anorganischem Phosphat (Pi) und Magnesium(Mg) in der Pansenflüssigkeit. ( x der Tagesmittel ± s x , n=5 Tiere/Gruppe;Ergebnisse des t-Tests für verbundene Beobachtungen, n.s. nicht signifikant)

Cages(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Cai(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Pi(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Mg(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Kontrolle 2,73 ± 0,20 0,87 ± 0,07 14,73 ± 1,54 1,67 ± 0,07

anionenreich 2,78 ± 0,44 1,08 ± 0,08 12,64 ± 1,46 2,22 ± 0,09

Signifikanzen n.s. p≤0,05 n.s. p≤0,01

4.1.3.4 Elektrolyte

Sowohl die Na- als auch die K-Konzentrationen der Pansenflüssigkeiten

unterschieden sich in beiden Fütterungsgruppen nicht nennenswert (Tab. 15). Das

Na-K-Verhältnis lag jeweils ungefähr bei 4:1. Die Cl-Konzentration war bei den

anionenreich gefütterten Tieren dagegen signifikant erhöht (Tab. 15).

Ergebnisse

57

Tab. 15: Einfluss der Fütterung auf die Konzentrationen von Natrium (Na), Kalium(K) und Chlorid (Cl) in der Pansenflüssigkeit. ( x der Tagesmittel ± s x , n=5Tiere/Gruppe; Ergebnisse des t-Tests für verbundene Beobachtungen; n.s. nichtsignifikant)

Na(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

K(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Cl(mmol⋅⋅⋅⋅l-1)

Kontrolle 104 ± 3 26,0 ± 1,4 12,0 ± 0,4

anionenreich 99 ± 2 26,2 ± 1,1 14,8 ± 1,0

Signifikanzen n.s. n.s. p≤0,05

4.1.4 Transmurale Potenzialdifferenz am Pansenepithel (PDm)

Die transmurale Potenzialdifferenz am Pansenepithel (PDm) gilt als eine der

möglichen Triebkräfte für transmurale Transportprozesse. Deshalb wurde

untersucht, inwieweit sich die transmurale Potenzialdifferenz bei einer

anionenreichen Fütterung ändert (Abb. 12). Die unterschiedliche Fütterung hatte

allerdings keine signifikante Auswirkung auf die Höhe der transmuralen

Potenzialdifferenz.

��

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35


��

PD

m(m

V)

Abb. 12: Transmurale Potenzialdifferenz am Pansenepithel (PDm) nach 26-tägigerFütterungsdauer. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe)

Ergebnisse

58

4.2 Vorphase der In-vitro-Untersuchungen: Blut- bzw. Plasmaparameter

4.2.1 Säuren-Basen-Status

Auch bei den Blutentnahmen in der Fütterungsperiode für die In-vitro-

Untersuchungen zeigten sich signifikante Auswirkungen der anionenreichen

Fütterung auf den Säuren-Basen-Status:

pHÄhnlich wie bei den In-vivo-Versuchen lagen die Blut-pH-Werte bei den

Kontrolltieren während der gesamten Fütterungsdauer relativ konstant bei Werten

um 7,43. In der anionenreich gefütterten Gruppe dagegen fiel der Blut-pH

ausgehend von 7,45 stark ab (Abb. 13). Um den achten Versuchstag erreichte er

mit einem pH von 7,27 den tiefsten Wert, danach stieg er langsam wieder an. Am

Ende der anionenreichen Fütterungsperiode lag der pH-Wert bei diesen Tieren

knapp unter 7,35 (Tab. 27 Anhang). Die pH-Erniedrigung unter anionenreichen

Fütterungsbedingungen war signifikant. Aus den unterschiedlichen Zeitverläufen

beider Fütterungsgruppen ergab sich eine signifikante Wechselwirkung zwischen

Gruppe und Zeit.

Base Excess (BE)Die BE-Werte verhielten sich in beiden Gruppen analog zu den pH-Werten (Abb.

14, Tab. 28 Anhang). Ausgehend von 3,3 mmol⋅l-1 blieben die BE-Werte in der

Kontrolle während der gesamten Fütterungsdauer im positiven Bereich und

variierten zwischen 2 mmol⋅l-1 und 5 mmol⋅l-1. Bei den anionenreich gefütterten

Tieren dagegen fielen die BE-Werte innerhalb der ersten Woche von 7,3 mmol⋅l-1

auf -6,4 mmol⋅l-1 ab, blieben anschließend relativ konstant auf diesem Niveau, um

ab dem 16. Tag nach Beginn der Futterumstellung wieder anzusteigen. Zum

Schluss der anionenreichen Fütterung lag der BE-Wert bei -2,9 mmol⋅l-1. Die

Verringerung des BE-Wertes unter anionenreicher Fütterung war signifikant. Die

Ergebnisse

59

Unterschiede in den Zeitverläufen beider Fütterungsgruppen führten zu der

signifikanten Wechselwirkung.

pCO2

Die pCO2-Konzentrationen im Blut wurden weder von der anionenreichen

Fütterung noch von der Dauer der Versuchsfütterung signifikant beeinflusst (Abb.

15). In der Kontrollgruppe lagen die Werte während der gesamten Versuchsdauer

zwischen 41 mm Hg und 44 mm Hg. In der anionenreich gefütterten Gruppe fielen

sie innerhalb der ersten Woche nach Beginn der Versuchsfütterung von knapp 46

mm Hg auf knapp 40 mm Hg und schwankten danach zwischen 38 mm Hg und 41

mm Hg (Tab. 29 Anhang). Dieser Effekt der anionenreichen Fütterung auf die

pCO2-Konzentrationen war allerdings statistisch nicht gesichert (p=0,09).

Abb. 13: Verlauf der pH-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung.( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich);Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25

Kontrolleanionenreich7.25

7.30

7.35

7.40

7.45

7.50G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,001


pH-W

ert

Ergebnisse

60

Abb. 14: Verlauf der BE-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich);Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

Abb. 15: Verlauf der pCO2-Konzentrationen im venösen Blut während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich); Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ:Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8


Zeit (Tage)

G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,001

BE

(mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25


40

44

48G: n.s.Z: n.s.GxZ: n.s.


pCO

2(m

m H

g)

Ergebnisse

61

4.2.2 Calcium und anorganisches Phosphat

Gesamt-Calcium (Gges)Die Cages-Plasmakonzentrationen wurden durch die anionenreiche Fütterung

selbst nicht signifikant beeinflusst, hingegen änderten sie sich in Abhängigkeit von

der Fütterungsdauer (Abb. 16, Tab. 30 Anhang). Bei den Kontrolltieren stieg die

Cages-Konzentration in der ersten Woche von 2,67 mmol⋅l-1 auf Werte um 2,75

mmol⋅l-1 an. Bis zum 18. Tag nach Beginn der Versuchsfütterung blieb sie auf

diesem Niveau, stieg dann noch einmal kurzzeitig auf 2,85 mmol⋅l-1 an und lag am

Ende der Fütterungsperiode bei 2,72 mmol⋅l-1. Im Vergleich dazu stieg die Cages-

Konzentration bei den anionenreich gefütterten Tieren zunächst von 2,81 mmol⋅l-1

auf 2,87 mmol⋅l-1 an, fiel dann auf 2,76 mmol⋅l-1 am 16. Tag nach Beginn der

Versuchsfütterung ab, um danach wieder auf bis zu 2,85 mmol⋅l-1 anzusteigen. Am

Ende der Fütterungsperiode lag die Konzentration bei 2,72 mmol⋅l-1. Aufgrund der

verschiedenen Zeitverläufe beider Fütterungsgruppen war die Wechselwirkung

zwischen Gruppe und Zeit signifikant.

Ionisiertes Calcium (Cai)Unter anionenreichen Fütterungsbedingungen waren die Cai-Konzentrationen im

Plasma signifikant höher als in der Kontrollgruppe (Abb. 17, Tab. 31 Anhang). Bei

den Kontrolltieren betrug die Cai-Konzentration anfangs 1,28 mmol⋅l-1 und stieg im

Verlauf leicht an, bis sie am Ende der Fütterungsperiode bei 1,34 mmol⋅l-1 lag. Bei

den anionenreich gefütterten Tieren stieg sie in den ersten 10 Tagen von 1,27

mmol⋅l-1 bis auf knapp 1,5 mmol⋅l-1 an, blieb dann konstant und fiel zwischen dem

13. und 25. Fütterungstag nach Beginn der Versuchsfütterung wieder bis auf 1,41

mmol⋅l-1 ab. Dieser Unterschied in den Zeitverläufen der beiden Fütterungsgruppen

führte zu einer statistisch signifikanten Wechselwirkung.

Ergebnisse

62

Abb. 16: Konzentrationsverlauf des Gesamt-Calciums (Cages) im Plasma währendder Versuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich); Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ:Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

Abb. 17: Konzentrationsverlauf des ionisierten Calciums (Cai) im Plasma währendder Versuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich); Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ:Wechselwirkung).

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25


2.7

2.8

2.9

3.0G: n.s.Z: p≤0,01GxZ: p≤0,05


Ca g

es (m

mol

⋅ ⋅⋅⋅l-1)

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25

anionenreichKontrolle1.2

1.3

1.4

1.5

1.6G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,001


Ca i

(mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

Ergebnisse

63

Anorganisches Phosphat (Pi)Die anionenreiche Fütterung führte zu signifikant niedrigeren Pi-Konzentrationen im

Plasma. Ebenso war die Plasmakonzentration signifikant von der Dauer der

Versuchsfütterung abhängig (Abb. 18, Tab. 32 Anhang). Bei den Kontrolltieren fiel

sie in den ersten acht Tagen der Versuchsfütterung von 1,90 mmol⋅l-1 auf 1,73

mmol⋅l-1 ab. Um den 18. Fütterungstag herum fiel sie weiter auf knapp unter 1,6

mmol⋅l-1. Zu Versuchsende stieg sie dann wieder auf 1,74 mmol⋅l-1 an. Bei den

anionenreich gefütterten Tieren war der Konzentrationsabfall stärker ausgeprägt.

Bereits in den ersten drei Fütterungstagen fiel die Pi-Konzentration von 2,00

mmol⋅l-1 auf 1,46 mmol⋅l-1 ab. In den nächsten 10 Tagen fiel sie noch bis auf unter

1,30 mmol⋅l-1, um ab dem 20. Fütterungstag wieder leicht anzusteigen. Am Ende

der Fütterungsperiode lag die Konzentration an anorganischem Phosphat bei 1,43

mmol⋅l-1. Aufgrund der unterschiedlichen Zeitverläufe in den beiden

Fütterungsgruppen war auch die Wechselwirkung signifikant.

Abb. 18: Konzentrationsverlauf des anorganischen Phosphates (Pi) im Plasmawährend der Versuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4Tiere/Gruppe (anionenreich); Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z:Zeit, GxZ: Wechselwirkung).

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25


1.1

1.5

1.9

2.3G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,01


P i (m

mol

⋅ ⋅⋅⋅l-1)

Ergebnisse

64

4.2.3 Elektrolyte

Natrium (Na)Auch wenn die Art der Fütterung keinen signifikanten Effekt auf die Na-

Konzentrationen im Plasma hatte, so änderten sie sich aber in Abhängigkeit von

der Fütterungsdauer (Abb. 19, Tab. 33 Anhang). Bei den Kontrolltieren stieg die

Na-Konzentration innerhalb der ersten drei Tage nach Beginn der

Versuchsfütterung von 145,4 mmol⋅l-1 auf 146,8 mmol⋅l-1 an, um dann wieder auf

Werte um 144 mmol⋅l-1 abzufallen. Um den 10. Tag herum begann sie wieder auf

Werte bis 147 mmol⋅l-1 anzusteigen, fiel dann erneut ab und lag zum Ende der

Fütterungsperiode bei 144,5 mmol⋅l-1. Der Konzentrationsverlauf in der

anionenreich gefütterten Gruppe war genau gegenläufig. Zuerst fiel die

Konzentration von anfangs 147,5 mmol⋅l-1 auf bis zu 144 mmol⋅l-1 am achten Tag

ab, stieg dann leicht auf Werte um 145 mmol⋅l-1 an und blieb für einige Zeit auf

diesem Niveau bevor sie zum Ende der Versuchsdauer noch weiter auf 147,8

mmol⋅l-1 anstieg. Diese unterschiedlichen Zeitverläufe für die beiden

Fütterungsgruppen führten zu einer signifikanten Wechselwirkung.

Kalium (K)

Die Mittelwerte der K-Konzentrationen im Plasma lagen zwischen 4,48 mmol⋅l-1

und 4,67 mmol⋅l-1 für die Kontrollgruppe und zwischen 4,38 mmol⋅l-1 und 4,73

mmol⋅l-1 in der anionenreich gefütterten Gruppe. Weder die anionenreiche

Fütterung noch die Dauer der Versuchsfütterung hatten einen signifikanten

Einfluss auf die Plasmakonzentrationen (Abb. 20, Tab. 34 Anhang).

Ergebnisse

65

Abb. 19: Verlauf der Natrium-Konzentrationen (Na) im Plasma während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich); Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ:Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

Abb. 20: Verlauf der Kalium-Konzentrationen (K) im Plasma während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich) ; Ergebnisse der 2-faktoriellen: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ:Wechselwirkung, n.s. nicht signifikant).

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25

Kontrolleanionenreich142

144

146

148

G: n.s.T: p≤0,05GxT: p≤0,05


Na

(mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25

4.0

4.2

4.4

4.6

4.8

5.0


G: n.s.Z: n.s.GxZ: n.s.


K (m

mol

⋅ ⋅⋅⋅l-1)

Ergebnisse

66

Chlorid (Cl)Die anionenreiche Fütterung führte zu signifikant höheren Cl-Konzentrationen im

Plasma (Abb. 21, Tab. 35 Anhang). Bei den Kontrolltieren lagen die Cl-

Konzentrationen konstant um 110 mmol⋅l-1. Bei den anionenreich gefütterten

Tieren stieg die Cl-Konzentration dagegen innerhalb der ersten Woche von 107,4

mmol⋅l-1 auf fast 117,0 mmol⋅l-1 an, blieb anschließend relativ konstant und fiel

ungefähr ab dem 15. Tag nach Beginn der Versuchsfütterung wieder ab. Zum

Ende der anionenreichen Fütterungsperiode lag die Cl-Konzentration bei 113,0

mmol⋅l-1. Aus den unterschiedlichen Zeitverläufen beider Fütterungsgruppen ergab

sich die signifikante Wechselwirkung.

Abb. 21: Verlauf der Chlorid-Konzentrationen (Cl) im Plasma während derVersuchsfütterung. ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich); Ergebnisse der 2-faktoriellen ANOVA: G: Gruppe, Z: Zeit, GxZ:Wechselwirkung).

0 3/4 5/6 8/9 10/11 12/13 15/16 17/18 19/20 22/23 24/25


110

114

118

122G: p≤0,001Z: p≤0,001GxZ: p≤0,001


Cl (

mm

ol⋅ ⋅⋅⋅l-1

)

Ergebnisse

67

4.3 In-vitro-Untersuchungen: Auswirkungen einer anionenreichen Ration aufden Ca-Transport im Pansen

4.3.1 Zeitlicher Verlauf der elektrischen Kenngrößen (Kurzschlussstrom undGewebeleitfähigkeit) während der Versuche

In Abb. 22 werden die Kurzschlussströme (Isc) beispielhaft für die Pansenepithelien

der Kontrollgruppe dargestellt (Tab. 36 Anhang). Die Kurzschlussströme der

Pansenepithelien der anionenreich gefütterten Gruppe verliefen nicht wesentlich

verschieden. Im Verlauf der über 6-stündigen Versuche fielen die Isc um ca. 50 %

ab. Dabei war es ohne Bedeutung, ob die transepitheliale Potenzialdifferenz (PDt)

zuerst auf +25 mV (serosale Seite positiv) oder auf –25 mV (serosale Seite

negativ) abgeglichen wurde. In der folgenden Abb. 23 werden daher die beiden

Verläufe zusammengefasst und sowohl für die Kontrollgruppe als auch für die

anionenreich gefütterte Gruppe dargestellt. Der Kurzschlussstrom der Epithelien

der anionenreich gefütterten Gruppe lag anfangs auf einem etwas höheren Niveau,

näherte sich dann aber den Werten der Kontrolltiere an (Tab. 37 Anhang). Die

Applikation von Parathormon (PTH) hatte keinen spezifischen Effekt auf die Isc.

Ergebnisse

68

0 60 120 180 240 300 360 4200.0

0.5

1.0

1.5

2.0KontrolleKontrolle

0 mV -25 mV +25 mV 0 mV PTH

0 mV +25 mV -25 mV 0 mV PTH

Inkubation (min)

I sc (µ

Eq⋅ ⋅⋅⋅ c

m-2

⋅ ⋅⋅⋅ h-1

)

Abb. 22: Zeitliche Verläufe der Kurzschlussströme (Isc) während der Ca-Fluxratenmessungen bei unterschiedlichen Potenzialdifferenzen anPansenepithelien der Kontrollgruppe ( x ± s x , n=5 Tiere).

0 60 120 180 240 300 360 4200.0

0.5

1.0

1.5

2.0Kontrolleanionenreich

0 mV ±25 mV ±25 mV 0 mV PTH

Inkubation (min)

I sc (µ

Eq⋅ ⋅⋅⋅ c

m-2

⋅ ⋅⋅⋅ h-1

)

Abb. 23: Zeitliche Verläufe der Kurzschlussströme (Isc) während der Ca-Fluxratenmessungen an Pansenepithelien ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle)bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich))

Ergebnisse

69

Die Gewebeleitfähigkeit (Gt), als Maß für die Integrität des Gewebes, stieg

während der Versuche geringfügig an (Abb. 24, Tab. 38 Anhang). Auch hier war

das Ausmaß des Anstiegs unabhängig von der Reihenfolge der Klemmrichtung am

Epithel. In Abb. 25 werden daher die beiden Zeitverläufe zusammengefasst und

sowohl für die Kontrolle als auch für die anionenreich gefütterte Gruppe dargestellt.

Die Gewebeleitfähigkeiten stiegen in beiden Fütterungsgruppen in gleicher Weise

geringfügig an, lagen insgesamt aber in der anionenreich gefütterten Gruppe höher

als in der Kontrollgruppe (Tab. 39 Anhang). Die PTH-Applikation hatte keinen

spezifischen Effekt auf die Gt-Werte.

0 60 120 180 240 300 360 4200

1

2

3

4

5

6KontrolleKontrolle


0 mV +25 mV -25 mV 0 mV PTH

Inkubation (min)

Gt (

mS⋅ ⋅⋅⋅

cm-2

)

Abb. 24: Zeitliche Verläufe der Gewebeleitfähigkeiten (Gt) während der Ca-Fluxratenmessungen an Pansenepithelien der Kontrollgruppe ( x ± s x , n=5 Tiere).

Ergebnisse

70

0 60 120 180 240 300 360 4200

1

2

3

4

5

6 Kontrolleanionenreich

0 mV ±25 mV ±25 mV 0 mV PTH

Inkubation (min)

Gt (

mS⋅ ⋅⋅⋅

cm-2

)

Abb. 25: Zeitliche Verläufe der Gewebeleitfähigkeiten (Gt) während der Ca-Fluxratenmessungen an Pansenepithelien ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle)bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich))

4.3.2 Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) und Ca-Nettofluxraten (Jnet)

Wie erwartet waren die Jms abhängig von der transepithelialen Potenzialdifferenz

(PDt). Bei PDt= -25 mV (serosale Seite negativ) stiegen die Jms deutlich an und

fielen bei umgekehrter Klemmrichtung wieder ab (Abb. 26, Abb. 27, Tab. 40

Anhang). Ob die Klemmspannung zuerst -25 mV oder +25 mV betrug, hatte dabei

keinen wesentlichen Einfluss. In Abb. 28 werden daher die Jms und die Jsm

unabhängig von der Reihenfolge der Klemmrichtung am Epithel dargestellt. Der

Anstieg von Jms unterschied sich zwischen den beiden Fütterungsgruppen nicht,

allerdings lagen die Ca-Fluxraten der anionenreich gefütterten Gruppe von

mukosal nach serosal insgesamt höher (Tab. 41 Anhang).

Ergebnisse

71

0 60 120 180 240 300 360 4200

10

20

30

40

50

60Kontrolleanionenreich


J ms (

nmol

⋅ ⋅⋅⋅ cm

-2⋅ ⋅⋅⋅ h

-1)

Abb. 26: Unidirektionale Ca-Fluxraten von mukosal nach serosal (Jms) währendder gesamten Messdauer, die transepitheliale Potenzialdifferenz (PDt) betrugzuerst -25 mV ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)). Die Pfeile markieren den Zeitpunkt, an dem sich die Ca-Fluxratenunter den jeweiligen Versuchsbedingungen auf ein konstantes Niveau eingestellthatten. Diese Fluxraten wurden für die weiteren Betrachtungen verwendet.

Abb. 27: Unidirektionale Ca-Fluxraten von mukosal nach serosal (Jms) währendder gesamten Messdauer, die transepitheliale Potenzialdifferenz (PDt) betrugzuerst +25 mV ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)). Die Pfeile markieren den Zeitpunkt, an dem sich die Ca-Fluxratenunter den jeweiligen Versuchsbedingungen auf ein konstantes Niveau eingestellthatten. Diese Fluxraten wurden für die weiteren Betrachtungen verwendet.

0 60 120 180 240 300 360 4200

10

20

30

40

50

600 mV +25 mV -25 mV 0 mV PTH


Inkubation (min)

J ms (

nmol

⋅ ⋅⋅⋅ cm

-2⋅ ⋅⋅⋅ h

-1)

Ergebnisse

72

Abb. 28: Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms und Jsm) während der gesamtenMessdauer, unabhängig von der Reihenfolge der angelegten transepithelialenPotenzialdifferenzen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)). Die Pfeile markieren den Zeitpunkt, an dem sich die Ca-Fluxratenunter den jeweiligen Versuchsbedingungen auf ein konstantes Niveau eingestellthatten. Diese Fluxraten wurden für die weiteren Betrachtungen verwendet.

Um die Transportprozesse unabhängig von elektrischen Gradienten zu

untersuchen, wurden die Ca-Fluxraten unter Kurzschlussstrombedingungen, d.h.

bei PDt = 0 mV, miteinander verglichen (1. Pfeil in Abb. 28).

Während die Jms unter anionenreichen Fütterungsbedingungen (27,04 ± 1,47

nmol·cm-2·h-1) signifikant höher waren als in der Kontrollgruppe (16,39 ± 0,85

nmol·cm-2·h-1), unterschieden sich die Jsm zwischen der Kontrollgruppe (4,27 ± 0,87

nmol·cm-2·h-1) und anionenreich gefütterten Tieren (3,16 ± 0,13 nmol·cm-2·h-1) nicht

wesentlich (Abb. 29). Die aus der Differenz der unidirektionalen Fluxraten

berechneten Ca-Nettofluxraten (Jnet) waren in der anionenreich gefütterten Gruppe

mit 23,88 ± 1,46 nmol·cm-2·h-1 ebenfalls um fast 100 % höher als in der

Kontrollgruppe mit 12,12 ± 1,15 nmol·cm-2·h-1.

0 60 120 180 240 300 360 4200

10

20

30

400 mV ±25 mV ±25 mV 0 mV PTH

Jms Kontrolle

Jms anionenreichJsm Kontrolle

Jsm anionenreich

Inkubation (min)

J (n

mol

⋅ ⋅⋅⋅ cm

-2⋅ ⋅⋅⋅ h

-1)

Ergebnisse

73

Abb. 29: Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms und Jsm) und Ca-Nettofluxraten(Jnet=Jms-Jsm) unter Kurzschlussstrombedingungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe(Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich); Ergebnisse des t-Tests fürunverbundene Beobachtungen, für a,b und c,d p≤0,001)

4.3.3 Einfluss von Parathormon (PTH) auf die unidirektionalen Ca-Fluxraten(Jms, Jsm) und auf die Ca-Nettofluxraten (Jnet)

Die Probenentnahmezeitpunkte vor und nach Zugabe von PTH, deren Werte in

Tab. 16 verglichen werden, sind in Abb. 28 mit Pfeilen markiert. Die Applikation

von PTH hatte keine nennenswerten Auswirkungen auf die Ca-Fluxraten.

Die Jms lagen in der Kontrollgruppe sowohl vor als auch nach PTH-Zugabe bei ca.

16 nmol·cm-2·h-1 und in der anionenreich gefütterten Gruppe ungefähr bei 27

nmol·cm-2·h-1. Der Gruppenunterschied war signifikant, während PTH in beiden

Fütterungsgruppen keinen signifikanten Einfluss auf die Jms ausübte (Tab. 16). Bei

den Kontrolltieren lagen die Werte für Jsm bei ca. 4 nmol·cm-2·h-1 und bei den

anionenreich gefütterten Tieren ungefähr bei 3 nmol·cm-2·h-1. Sie veränderten sich

auch nach Zugabe von PTH nicht nennenswert. Weder die unterschiedliche

Fütterung noch die PTH-Behandlung hatten daher einen signifikanten Einfluss auf

die Jsm. Mit Werten von ca. 12 nmol·cm-2·h-1 in der Kontrollgruppe und von ca. 23

nmol·cm-2·h-1 in der anionenreich gefütterten Gruppe unterschieden sich zwar die

Jnet beider Gruppen signifikant, die Zugabe von PTH veränderte die Jnet der

jeweiligen Gruppe allerdings nicht nennenswert.

��

��

0

10

20

30JmsJsm

��

Jnet

Kontrolle anionenreich

a

b

c

d

J (n

mol

⋅ ⋅⋅⋅ cm

-2⋅ ⋅⋅⋅ h

-1)

Ergebnisse

74

Tab. 16: Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) und Ca-Nettofluxraten (Jnet) vorund nach Zugabe von Parathormon (PTH), ( x ± s, n=Anzahl der Tiere, Gruppe:Einfluss der Gruppe, PTH: Einfluss der PTH-Zugabe, Gruppe x PTH:Wechselwirkung zwischen Gruppe und PTH-Zugabe, n.s. nicht signifikant, **p≤0,01)

Gruppe PTH(-/+)

n Jms(nmol·cm-2·h-1)

Jsm(nmol·cm-2·h-1)

Jnet(nmol·cm-2·h-1)

Kontrolle -

+

5

5

16,39 ± 1,90

16,78 ± 3,87

4,27 ± 1,93

4,02 ± 2,14

12,12 ± 2,57

12,76 ± 4,07

anionenreich -

+

4

4

27,04 ± 2,94

27,29 ± 5,42

3,16 ± 0,27

3,33 ± 0,42

23,88 ± 2,91

23,96 ± 5,04

Varianzursache Signifikanzen einer zweifaktoriellen ANOVAGruppe ** n.s. **

PTH n.s. n.s. n.s.

Gruppe x PTH n.s. n.s. n.s.

4.3.4 Abhängigkeit der unidirektionalen Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) von dertransepithelialen Potenzialdifferenz (PDt)

Die Auswirkungen unterschiedlicher transepithelialer Potenzialdifferenzen (PDt) auf

Jms und Jsm sind in Abb. 30 dargestellt. FRIZELL und SCHULTZ (1972) berechnen

mit Hilfe der PDt die elektrisch treibende Kraft (ξ0,5) (Kap. 3.3.4). Mit zunehmender

ξ0,5 wurden auch die unidirektionalen Ca-Fluxraten größer (Tab. 42 Anhang).

Ergebnisse

75

Abb. 30: Jms und Jsm in Abhängigkeit von der transepithelialen Potenzialdifferenz(PDt). ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich),ξ0,5=elektrisch treibende Kraft)

Nach FRIZELL und SHULTZ (1972) kann dabei ein PDt-abhängiger (Steigung der

Regressionsgeraden) und ein PDt-unabhängiger (Ordinatenabschnitt der

Regressionsgeraden) Anteil der unidirektionalen Ca-Fluxraten unterschieden

werden (Kap. 3.3.4). Der PDt-abhängige Anteil des gesamten Jms war sowohl in

der Kontrollgruppe als auch in der anionenreich gefütterten Gruppe signifikant

größer als Null (Kontrolle p≤0,001, anionenreich p≤0,01), der Unterschied

zwischen den beiden Fütterungsgruppen war aber nicht signifikant. Auch der PDt-

unabhängige Anteil des gesamten Jms war in beiden Fütterungsgruppen signifikant

größer als Null (Kontrolle p≤0,001, anionenreich p≤0,01). Unter anionenreichen

Fütterungsbedingungen war dieser Anteil außerdem signifikant höher (p≤0,001) als

bei den Kontrolltieren (Tab. 17).

0

10

20

30

40

50

Kontrolle, Jms (r2=0,88) anionenreich, Jms (r2=0,67)

Kontrolle, Jsm (r2=0,26) anionenreich, Jsm (r2=0,46)

0,39 1,00 2,54

± 25 0 ± 25

PDt [mV]

ξξξξ -0,5

J (n

mol

⋅ ⋅⋅⋅ cm

-2⋅ ⋅⋅⋅ h

-1)

Ergebnisse

76

Tab. 17: PDt-abhängige und -unabhängige Anteile der unidirektionalen Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich), Ergebnisse des Vergleichs der Steigungen und y-Achsenabschnitteder Regressionsgeraden, n.s. nicht signifikant)

Jms(nmol·cm-2·h-1)

Jsm(nmol·cm-2·h-1)

PDt-abhängig

PDt-unabhängig

PDt-abhängig

PDt-unabhängig

Kontrolle 7,84 ± 0,81 7,95 ± 1,29 1,12 ± 0,53 1,97 ± 0,84

anionenreich 10,85 ± 2,52 14,78 ± 4,12 1,13 ± 0,41 1,73 ± 0,66

Signifikanzen n.s p≤0,001 n.s. n.s.

Für beide Fütterungsgruppen war die Abhängigkeit der Gesamt-Jsm von der PDt

signifikant (p≤0,05). Es ergab sich kein nennenswerter Unterschied bezüglich der

PDt-abhängigen und -unabhängigen Anteile. In beiden Fütterungsgruppen betrug

die prozentuale Verteilung von PDt-abhängig zu PDt -unabhängig ungefähr 40:60.

4.3.5 Einfluss von Verapamil auf die unidirektionalen Ca-Fluxraten vonmukosal nach serosal (Jms)

Verapamil ist als Ca-Antagonist bekannt, der durch Blockierung bestimmter Ca-

Kanäle den Ca-Einstrom z.B. in die Myokardzelle verringert (FLECKSTEIN 1977).

Es ist außerdem gezeigt worden, dass Verapamil in sehr hohen Konzentrationen

auch die Ca-Aufnahme in intestinale Bürstensaummembranvesikel inhibieren kann

(MILLER u. BRONNER 1981) und so einen hemmenden Einfluss auf den

transzellulären Ca-Transport ausübt. Nach Zugabe von Verapamil in einer

Konzentration von 100 µmol⋅l-1 zur mukosalen Kammerseite verringerten sich die

Jms bei den vorliegenden Versuchen in beiden Fütterungsgruppen. Dieser Abfall

der Ca-Fluxraten war in der anionenreich gefütterten Gruppe allerdings signifikant

größer (p≤0,001). In der Kontrollgruppe fielen die Jms um 1,5 ± 0,1 nmol⋅cm-2⋅h-1

Ergebnisse

77

ab, in der anionenreich gefütterten Gruppe dagegen um 6,6 ± 0,5 nmol⋅cm-2⋅h-1

(Abb. 31).

Abb. 31: Wirkung von Verapamil auf Jms ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle)bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich), Ergebnis des Vergleichs der Steigungen derRegressionsgeraden).

0 30 60 90

0

10

20

30Kontrolleanionenreich

Verapamil-Hemmunganionenreich

-6,6±0,5 nmol⋅cm-2⋅h-1

Kontrolle-1,5±0,1 nmol⋅cm-2⋅h-1

p≤0,001

Minuten nach Verapamil-Zugabe

J ms (

nmol

⋅ ⋅⋅⋅ cm

-2⋅ ⋅⋅⋅ h

-1)

Diskussion

78

5 Diskussion

5.1 Beurteilung der Ussing-Kammer-Methode

Zur Messung der unidirektionalen Ca-Fluxraten wurde eine modifizierte Form der

Ussing-Kammer-Methode nach USSING und ZEHRAN (1951) angewendet.

Ursprünglich wurde diese Methode für Untersuchungen ionaler Transportvorgänge

an der Froschhaut entwickelt. In modifizierter Form wurde sie vielfach zur

Untersuchung intestinaler Transportvorgänge sowohl bei Monogastriern

(SCHRÖDER et al. 1991, KAUNE et al. 1992, SCHRÖDER et al. 1993) als auch

bei Wiederkäuern (FERREIRA et al. 1966, HÖLLER et al. 1988a, BREVES et al.

1989, SCHRÖDER et al. 1997, 1999) eingesetzt. Diese Methode ermöglicht es,

unidirektionale Fluxraten eines Ions über ein isoliertes, intaktes Epithel des

Gastrointestinaltraktes von mukosal nach serosal (Jms) und von serosal nach

mukosal (Jsm) unter definierten Bedingungen zu bestimmen. Aus der Differenz der

beiden unidirektionalen Fluxraten lässt sich die Nettofluxrate (Jnet = Jms - Jsm)

berechnen. Über die transepitheliale Potenzialdifferenz (PDt) kann der elektrische

Gradient variiert werden. Wenn bei Verwendung isoionaler Pufferlösungen und

einer PDt = 0 mV signifikant von Null verschiedene Jnet auftreten, ist das als

sicherer Hinweis auf die Beteiligung aktiver Transportmechanismen zu werten.

Dabei stehen signifikant positive Jnet für eine aktive Nettoabsorption und negative

Jnet für eine aktive Nettosekretion. Außerdem wurden die elektrischen Kenngrößen

des Gewebes, d.h. Kurzschlussstrom (Isc) und Gewebeleitfähigkeit (Gt), während

der Versuche fortlaufend aufgezeichnet. Diese beiden Kenngrößen lassen

Rückschlüsse auf die Vitalität und die Integrität des Gewebes zu, da der Isc ein

Maß für die Summe der elektrogenen Transportvorgänge am Epithel ist und die Gt

die Ionenpermeabilität des Gewebes charakterisiert. Eine sprunghafte Änderung

der Gt könnte auf eine Schädigung des Gewebes hinweisen. Auch unspezifische

Effekte, z.B. Einflüsse der Versuchsdauer und der eingesetzten Substanzen,

können über Veränderungen dieser Kenngrößen ermittelt werden.

Diskussion

79

Während der über 6-stündigen Inkubation fiel der Isc in beiden Fütterungsgruppen

gleichermaßen um ca. 50 % von ungefähr 1 µEq·cm-2·h-1 auf knapp unter 0,5

µEq·cm-2·h-1 ab. Über die Ursache für den Abfall ist nichts Näheres bekannt. Der

Abfall der Isc könnte aber beispielsweise von einer verringerten Nettoabsorption an

Kationen bzw. von einer Nettosekretion an Anionen verursacht worden sein.

Welche Ionen diese Änderungen herbeigeführt haben ist nicht bekannt. Die aus

der Literatur bekannten Werte für den Isc variieren von 0,4 µEq·cm-2·h-1 bis 1,17

µEq·cm-2·h-1 (HÖLLER et al. 1988a, SCHRÖDER et al. 1997, 1999, 2001).

Vergleichswerte für den Isc unter anionenreichen Fütterungsbedingungen fehlen

bisher.

Die Gt stieg während der ersten 120 min in beiden Fütterungsgruppen an. Der

weitere Anstieg während der nächsten vier Stunden war nur noch gering, so dass

von konstanten Versuchsbedingungen ausgegangen werden kann. Wahrscheinlich

ist der Anstieg der Gt zu Beginn der Versuche auf mechanische Manipulation durch

die Präparation und das Einspannen in die Ussing-Kammer zurückzuführen und

nicht auf Schädigungen des Gewebes. In der Kontrollgruppe lag die Gt zu Beginn

der Versuche bei 2,5 mS·cm-2 und zu Versuchsende bei 3,3 mS·cm-2. In der

anionenreich gefütterten Gruppe lagen die Leitfähigkeiten zu jedem Zeitpunkt

höher als in der Kontrollgruppe, zu Versuchsbeginn lagen sie bei 3,5 mS·cm-2 und

am Ende bei 4,4 mS·cm-2. Es werden in der Literatur für die Gt an

Pansenepithelien von Schafen Werte von 2,04 mS·cm-2 bis 3,76 mS·cm-2 genannt

(HÖLLER et al. 1988a, SCHRÖDER et al. 1997, VÖSSING 1997, SCHRÖDER et

al. 1999, 2001). Vergleichswerte für die Gt unter anionenreichen

Fütterungsbedingungen fehlen. Auch über die Ursachen für die höhere Gt unter

anionenreichen Fütterungsbedingungen ist nichts bekannt. Die Leitfähigkeit setzt

sich aus der transzellulären und der parazellulären Leitfähigkeit zusammen.

Änderungen in der Leitfähigkeit können auch auf Unterschiede in der Leitfähigkeit

für einzelne Ionen zurückzuführen sein. Weder über das Ausmaß der

transzellulären oder der parazellulären Leitfähigkeit noch über mögliche

Veränderungen ist etwas bekannt. Ebenso wenig kann aus den vorliegenden

Diskussion

80

Daten abgeleitet werden, welcher Ionentransport für die höhere Leitfähigkeit

verantwortlich ist.

Die Applikation von PTH hatte in beiden Fütterungsgruppen weder auf den Verlauf

der Isc noch auf den Verlauf der Gt einen spezifischen Effekt.

Es muss hervorgehoben werden, dass mit der Ussing-Kammer-Methode neben

den unidirektionalen Ca-Fluxraten auch die an der Absorption beteiligten

Mechanismen und die Auswirkungen der Fütterung darauf näher charakterisiert

werden können, dass es aber nicht möglich ist, aus diesen In-vitro-Daten auf das

absolute Ausmaß der gastrointestinalen Ca-Absorption in vivo rückzuschließen.

5.2 Systemische Auswirkungen anionenreicher Rationen

5.2.1 Auswirkungen auf den Säuren-Basen-Status

Die Ergebnisse der Blutgasanalyse in der anionenreich gefütterten Gruppe können

als eine partiell bis vollständig kompensierte metabolische Azidose interpretiert

werden. Dieses stimmt mit den Beobachtungen verschiedener Autoren überein, die

als eine Folge der Fütterung anionenreicher Rationen eine metabolische Azidose

beschrieben (Kap. 2.1.4). In beiden Versuchsabschnitten der eigenen

Untersuchungen waren die pH-Werte bei einer anionenreichen Fütterung

signifikant erniedrigt (Abb. 2, Abb. 13). Um die vermehrt anfallenden Protonen

abzufangen, werden Pufferbasen wie z.B. HCO3- im Blut verbraucht, was sich in

den erniedrigten BE-Werten ausdrückt (Abb. 3, Abb. 14). Das dabei vermehrt

gebildete H2CO3 zerfällt in H2O und CO2, wobei letzteres über die Lunge

abgegeben werden kann. Bei einer metabolischen Azidose ist der pCO2 primär

unverändert, er kann aber sekundär, wie in dieser Arbeit gezeigt, als Ausdruck der

Kompensierung über respiratorische Mechanismen, zumindestens tendenziell

erniedrigt sein (Abb. 4, Abb. 15). Daneben sind die Nieren ganz wesentlich an der

Ausscheidung der Protonen beteiligt, denn es kam bei Fütterung einer

Diskussion

81

anionenreichen Ration zu einem deutlich erniedrigten pH-Wert im Harn (Abb. 11),

was erneut die schon länger bekannten Literaturdaten bestätigten (Kap. 2.1.4).

Die Entstehung der metabolischen Azidose unter anionenreichen

Fütterungsbedingungen kann gut mit dem von STEWART (1983) entwickelten und

von CONSTABLE (1997, 1999) modifizierten „Strong Ion” Modell erklärt werden.

Nach diesem Modell wird der systemische pH-Wert von den unabhänigen

Variablen pCO2, der „Strong Ion Difference” (SID+), die überwiegend durch einen

Überschuss der Kationen Na und K gegenüber Cl und Laktat im Blut bestimmt wird

[SID+=(Na+K)-(Cl+Laktat)] und den so genannten „nicht flüchtigen Säuren” (ATot),

wie z.B. die Proteine Albumin und Globulin, bestimmt. Eine Änderung einer dieser

drei Größen pCO2, SID oder ATot verursacht entsprechende Veränderungen des

pH-Wertes. Als physiologischer SID+-Wert für Rinder wurden +46,7 mEq·l-1

genannt (pers. Mitteilung CONSTABLE). Eine Absenkung dieses Wertes wie

beispielsweise bei einer Hyperchlorämie geht mit einer metabolischen Azidose

einher. Umgekehrt würde eine Hypernatriämie eine metabolische Alkalose

erzeugen. Nach diesem Modell stehen die höheren Cl-Konzentrationen im Plasma

der anionenreich gefütterten Schafe und die erniedrigten pH-Werte im Blut dieser

Tiere also in einem direkten Zusammenhang miteinander.

5.2.2 Auswirkungen auf die Blut- bzw. Plasmakonzentrationen derMineralstoffe

Die Auswirkungen der Fütterung auf die Cages-Konzentrationen im Plasma waren

nur gering. Lediglich in der Vorphase für die In-vitro-Untersuchungen hatte die

Fütterungsdauer einen signifikanten Effekt auf die Plasma-Cages-Konzentrationen.

In der Kontrollgruppe stiegen sie hier über die gesamte Fütterungsdauer leicht an,

während sie in der anionenreich gefütterten Gruppe größeren Schwankungen

unterworfen waren. Über die genauen Ursachen hierfür ist nichts bekannt,

möglicherweise sind andere Einflüsse als die unterschiedliche Fütterung dafür

Diskussion

82

verantwortlich. Auch in der Literatur (Kap. 2.1.5) werden keine nennenswerten

Einflüsse der Fütterung auf die Cages-Konzentrationen im Plasma beschrieben.

Unter anionenreichen Fütterungsbedingungen waren die Cai-Konzentrationen im

Plasma sowohl bei den In-vivo-Untersuchungen wie auch in der Vorphase der In-

vitro-Untersuchungen signifikant erhöht. Eine Erhöhung der Cai-Konzentration ist

auch aus anderen Arbeiten bekannt (Kap. 2.1.5). Es ist anzunehmen, dass die

Erhöhung der Plasma-Cai-Konzentrationen mit dem erniedrigten pH-Wert im Blut

zusammenhängt. Ein solcher Zusammenhang wurde bereits mehrfach beschrieben

(ISHIDA et al. 1983, THODE et al. 1983, BUSHINSKY et al. 1985, KANCIR et al.

1987). Der höhere Cai-Anteil bei einer milden Azidose trägt möglicherweise dazu

bei, die Ca-Konzentration im Blut auch bei sprunghaft ansteigendem Bedarf

aufrechtzuerhalten und damit sicherzustellen, dass genügend Ca-Ionen für die

vielfältigen intra- und extrazellulären Funktionen zur Verfügung stehen.

Während die Pi-Konzentrationen im Plasma bei den In-vivo-Untersuchungen von

der Fütterung unbeeinflusst blieben, sanken sie in der Vorphase der In-vitro-

Untersuchungen bei den anionenreich gefütterten Schafen signifikant ab. Diese

Beobachtung steht im Gegensatz zu Angaben in der Literatur (Kap. 2.1.5). Bisher

konnte kein nennenswerter Effekt anionenreicher Rationen auf die Pi-

Konzentrationen im Plasma beobachtet werden (Kap. 2.1.5). Die Ursache für den

Abfall der Pi-Konzentrationen im Plasma bei diesen Tieren konnte nicht geklärt

werden. Die tägliche Phosphataufnahme mit dem Futter betrug jedoch in beiden

Fütterungsgruppen ca. 5 g.

Weder die Na-Konzentrationen noch die K-Konzentrationen im Plasma wiesen eine

signifikante Abhängigkeit von der Art der Fütterung auf. Dieses deckt sich mit den

Angaben in der Literatur (Kap. 2.1.5). Allerdings wiesen die Na-Konzentrationen

während der Vorphase für die In-vitro-Untersuchungen eine signifikante

Abhängigkeit von der Dauer der Versuchsfütterung auf. In beiden

Fütterungsgruppen waren die Na-Konzentrationen starken Schwankungen

unterworfen, die sich zwar gegenläufig verhielten, aber wahrscheinlich nicht in

direktem Zusammenhang mit der Fütterung zu sehen sind. Auch der Verlauf der K-

Konzentrationen war bei den In-vivo-Untersuchungen in signifikanter Weise von

Diskussion

83

der Dauer der Versuchsfütterung, nicht aber von der Art der Fütterung abhängig.

Sie schwankten in der Kontrollgruppe wesentlich stärker als in der anionenreich

gefütterten Gruppe, wiesen aber keinen gerichteten Unterschied auf.

Die vorliegenden Versuche bestätigen die von einigen Autoren gefunden

tendenziell bis signifikant erhöhten Cl-Konzentrationen im Plasma bei einer

anionenreichen Fütterung (Kap. 2.1.5). Wahrscheinlich bestand ein

Zusammenhang mit der höheren Cl-Aufnahme über das Futter (in den

Kontrollgruppen pro Tier jeweils ca. 14 g⋅d-1 und in den anionenreich gefütterten

Gruppen pro Tier ca. 17 g⋅d-1 bei den In-vivo-Versuchen bzw. ca. 16 g⋅d-1 bei der

Vorphase der In-vitro-Versuche). Wie bereits diskutiert, könnten die höheren Cl-

Konzentrationen im Plasma nach dem Konzept von STEWART (1983) die

beobachtete milde metabolische Azidose verursacht haben.

5.2.3 Auswirkungen auf die Plasmakonzentrationen von 1,25(OH)2D3 und PTH

Die unterschiedliche Fütterung zeigte keine Wirkung auf die

Plasmakonzentrationen von 1,25(OH)2D3 und PTH(44-68). Diese Ergebnisse sind

nur bedingt mit den Daten in der Literatur zu vergleichen (Kap. 2.1.6), da die

Untersuchungen i.d.R. an tragenden Kühen durchgeführt wurden und ein

zusätzlicher Effekt der bevorstehenden Abkalbung nicht ausgeschlossen werden

kann. GAYNOR et al. (1989) und HORST et al. (1994, 1997) postulierten eine

höhere Ansprechbarkeit der Zielgewebe Knochen und Niere für PTH unter

azidotischen Bedingungen und infolgedessen eine erhöhte Aktivität der renalen

1α-Hydroxylase. Dies würde dann zu einer vermehrten Bildung des biologisch

wirksamen 1,25(OH)2D3 führen. Nach dieser Hypothese wäre trotz unveränderter

PTH-Konzentration unter anionenreichen Fütterungsbedingungen eigentlich eine

höhere 1,25(OH)2D3-Konzentration im Plasma zu erwarten gewesen. Ausgehend

von den vorliegenden Befunden spricht nichts dafür, dass anionenreiche Rationen

systemisch über PTH und 1,25(OH)2D3 den Ca-Haushalt beeinflussen.

Diskussion

84

5.3 Auswirkungen anionenreicher Rationen auf die Pansenflüssigkeit

Insgesamt gesehen hatte die anionenreiche Fütterung nur geringe Auswirkungen

auf die Pansenflüssigkeit. Der pH-Wert blieb nahezu unverändert. Das stimmt mit

den Ergebnissen der Untersuchungen von HORST und JORGENSEN (1973) und

TUCKER et al. (1988) überein. Allerdings kamen FREDEEN et al. (1988b) und

VAGNONI und OETZEL (1998) zu einem gegenteiligen Ergebnis. In ihren

Untersuchungen war der pH-Wert in der Pansenflüssigkeit erniedrigt. Diese

Ergebnisse sind aufgrund der recht unterschiedlichen Fütterung allerdings nur

bedingt miteinander vergleichbar.

Auch die Osmolarität der Pansenflüssigkeit blieb von der Art der Fütterung

unbeeinflusst. Entsprechende Daten unter anionenreichen Fütterungsbedingungen

aus der Literatur liegen nicht vor. Eine Veränderung des osmotischen Druckes in

der Pansenflüssigkeit infolge einer veränderten Osmolarität und ein daraus

resultierender geänderter Wasserflux über die Pansenwand mit Auswirkungen auf

die Absorption von Mineralstoffen und Elektrolyten ist daher nicht anzunehmen.

Außerdem üben die anionischen Salze anscheinend nur eine geringe Wirkung auf

die Fermentation im Pansen aus. Wie bereits von FREDEEN et al. (1988b),

TUCKER et al. (1988) sowie VAGNONI und OETZEL (1998) beschrieben, hatte die

anionenreiche Fütterung weder einen signifikanten Einfluss auf die

Gesamtkonzentration noch auch auf das Verteilungsmuster der kurzkettigen

Fettsäuren.

Auch die NH3-Konzentration der Pansenflüssigkeit blieb in den Untersuchungen

der vorliegenden Arbeit von der Art der Fütterung unbeeinflusst. Dieses Ergebnis

steht im Gegensatz zu den Untersuchungen von FREDEEN et al. (1988b) und

VAGNONI und OETZEL (1998). In diesen Arbeiten wurde jeweils eine erhöhte

NH3-Konzentration gefunden, die mit dem höheren NPN-Gehalt der

anionenreichen Ration (VAGNONI u. OETZEL 1998) bzw. mit dem erniedrigten

pH-Wert in der Pansenflüssigkeit (FREDEEN et al. 1988b) erklärt wurde.

Die Cages-Konzentration der Pansenflüssigkeit war für beide Fütterungsgruppen

nahezu gleich. Die Ca-Aufnahmen mit dem Futter unterschieden sich mit ungefähr

Diskussion

85

10 g pro Tier und Tag zwischen den beiden Gruppen nicht, daher war dieses

Ergebnis auch zu erwarten. Die Cai-Konzentration dagegen war in der

anionenreich gefütterten Gruppe signifikant höher. In der Kontrollgruppe lag sie bei

0,87 mmol⋅l-1 und war unter anionenreichen Fütterungsbedingungen mit 1,08

mmol⋅l-1 im Mittel um 22 % höher. Daher war auch der Anteil von Cai an Cages

höher. Er betrug bei den Kontrolltieren ca. 34 % und bei den anionenreich

gefütterten Tieren ca. 43 %. Die Ursache für den höheren Cai-Anteil in der

Pansenflüssigkeit der anionenreich gefütterten Schafe ist ungeklärt. Bekannt ist,

dass ein Zusammenhang zwischen Cai und dem pH-Wert (STORRY 1961,

GERDES 1988, HOHLS 1990) besteht, der hier wegen des unveränderten pH-

Wertes aber nicht zur Erklärung herangezogen werden kann. BEARDSWORTH et

al. (1989) beobachteten mit ansteigender Pi-Konzentration einen Abfall der Cai-

Konzentration. Unter anionenreichen Fütterungsbedingungen war die Pi-

Konzentration der Pansenflüssigkeit (12,64 ± 1,46 mmol⋅l-1) aber nur marginal

geringer als in der Kontrollgruppe (14,73 ± 1,54 mmol⋅l-1). Daher ist nicht unbedingt

davon auszugehen, dass eine erniedrigte Pi-Konzentration die Ursache für eine

höhere Cai-Konzentration ist. Unterschiedliche Konzentrationen können auch auf

unterschiedliche Pansenvolumina zurückzuführen sein. Markersubstanzen zur

Volumenbestimmung wurden nicht eingesetzt, es gab aber bei der

Pansenflüssigkeitsentnahme adspektorisch keine Hinweise darauf, dass das

Pansenvolumen durch die Art der Fütterung beeinflusst wurde. Dieser Eindruck

wird durch das Ergebnis einer unveränderten Osmolarität der Pansenflüssigkeit

unterstützt. Es kann also nicht davon ausgegangen werden, dass in der

vorliegenden Arbeit die Konzentrationsunterschiede für Cai oder für andere

Mineralstoffe auf unterschiedliche Pansenvolumina zurückzuführen sind.

Vergleichbare Daten aus der Literatur zu den Ca- und Pi-Konzentrationen in der

Pansenflüssigkeit unter anionenreichen Fütterungsbedingungen fehlen bisher.

Auch wenn neuere Arbeiten zu der Ansicht gelangen, dass die Ca-Absorption nicht

nur von der Ca-Löslichkeit bestimmt wird, sondern dass auch andere

Futterkomponenten die Ca-Verfügbarkeit beeinflussen können (HEANY et al.

1990, HANSEN et al. 1996), so stellt die Ca-Löslichkeit dennoch einen

Diskussion

86

wesentlichen Faktor dar, um die Voraussetzungen für die Ca-Absoprtion

abschätzen zu können. Es wird außerdem ein linearer Zusammenhang zwischen

Ca-Konzentration und Ca-Absorption aus dem Pansen beschrieben (HÖLLER et

al. 1988a, HOHLS 1990). Eine höhere Cai-Konzentration in der Pansenflüssigkeit

läßt also den Rückschluss zu, dass unter anionenreichen Fütterungsbedingungen

eventuell die Voraussetzungen für eine Ca-Absorption verbessert sind.

Zur Reduzierung der DCAB werden u.a. Mg- und Ca-Sulfate oder -Chloride als

„anionische Salze” eingesetzt. Daher ist die um 30 % höhere Mg-Konzentration in

der Pansenflüssigkeit der anionenreich gefütterten Schafe sicherlich eine Folge der

Fütterung. Die tägliche Mg-Aufnahme mit dem Futter betrug in der Kontrollgruppe

pro Tier ungefähr 4 g und ca. 6 g in der anionenreich gefütterten Gruppe. Über

Veränderungen der Mg-Konzentration in der Pansenflüssigkeit unter

anionenreichen Fütterungsbedingungen liegen bislang keine Daten aus der

Literatur vor. Es sind keine Hinweise bekannt, inwieweit eine veränderte Mg-

Konzentration die Ca-Absorption beeinflussen könnte. Auch die signifikant höhere

Cl-Konzentration in der Pansenflüssigkeit kann durch die Zusammensetzung des

Futtermittels erklärt werden. Die Kontrolltiere nahmen ca. 14 g⋅d-1 an Cl mit dem

Futter auf, während die Cl-Aufnahme der anionenreich gefütterten Schafe ca. 17

g⋅d-1 betrug. In der Studie von TUCKER et al. (1988) war die Cl-Konzentration in

der Pansenflüssigkeit zwar nicht signifikant verändert, sie zeigte jedoch eine

Tendenz zu höheren Konzentrationen je niedriger der DCAB-Wert war. In In-vitro-

Untersuchungen mit der Ussing-Kammer-Methode konnte gezeigt werden, dass in

Abwesenheit elektrischer Gradienten eine Erhöhung der Cl-Konzentration in der

mukosalen Pufferlösung zu einer höheren Jms und einer verringerten Jsm führt

(LEONHARDT-MAREK et al. 2000). Möglicherweise können diese Veränderungen

der unidirektionalen Ca-Fluxraten mit einer erhöhten transmembranalen

Potenzialdifferenz erklärt werden. Es wäre also denkbar, dass die höhere ruminale

Cl-Konzentration unter anionenreichen Fütterungsbedingungen auch in vivo eine

höhere Ca-Absorption aus dem Pansen zur Folge haben könnte.

Diskussion

87

Weder die Na- noch die K-Konzentration der Pansenflüssigkeit wurde durch die

anionenreiche Fütterung nennenswert beeinflusst. Diese Ergebnisse decken sich

mit den Angaben in der Literatur (TUCKER et al. 1988).

Zusammenfassend ist zu sagen, dass sich aus den eigenen Untersuchungen

sowie aus der Literatur keine Hinweise auf eine Beeinträchtigung des

Pansenstoffwechsels unter anionenreichen Fütterungsbedingungen ergeben. Die

Ergebnisse lassen es aber als möglich erscheinen, dass bei anionenreicher

Fütterung die Verfügbarkeit von Ca im Pansen und damit auch die

Voraussetzungen für eine Ca-Absorption verbessert werden. Eventuell wird die Ca-

Absorption außerdem durch die höhere Cl-Konzentration in der Pansenflüssigkeit

positiv beeinflusst.

5.4 Einfluss anionenreicher Rationen auf die Ca-Absorption aus dem Pansen

Anionenreiche Rationen können möglicherweise helfen, die großen Ca-Verluste

über die Milch zu Beginn der Laktation über eine verbesserte Ca-Mobilisierung aus

dem Knochen und/oder eine verstärkte gastrointestinale Ca-Absorption

auszugleichen und so zur Stabilisierung des Ca-Spiegels im Blut beitragen. Es ist

nicht anzunehmen, dass der Knochen dabei als alleinige Quelle einer verbesserten

Ca-Verfügbarkeit dient. Nur in einem Teil der bisherigen Untersuchungen zeigten

sich Auswirkungen anionenreicher Rationen auf Parameter des

Knochenstoffwechsels bzw. auf die Morphologie und die Zusammensetzung des

Knochens (Kap. 2.1.6). Vielmehr ist davon auszugehen, dass anionenreiche

Rationen auch die Ca-Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt verbessern.

Aus der Literatur ergeben sich Hinweise, dass der Vormagen- bzw.

Labmagenbereich bei Wiederkäuern eine wesentliche Rolle (bis zu 50 % der

gesamten Ca-Nettoabsorption) für die Ca-Nettoabsorption spielt (Kap. 2.2.2). Es ist

aber nicht geklärt, in welchem Ausmaß passive und/oder aktive Prozesse an

diesem Vorgang beteiligt sind. Dabei sind die Voraussetzungen für eine passive

Ca-Absorption aus dem Pansen bei normaler Fütterung aufgrund der dem Ca-Flux

Diskussion

88

aus dem Lumen in Richtung Blut entgegenstehen transmuralen PD ungünstig

(Kap. 2.2.3). In den eigenen Versuchen hatte die Art der Fütterung keinen Effekt

auf die PDm. Sie lag für beiden Fütterungsgruppen jeweils in einem Bereich um -30

mV (Blutseite positiv). Dieser Wert stimmt mit den in der Literatur genannten und

als normal angesehenen Werten überein (DOBSON u. PHILLIPSON 1958,

GERDES 1988). Eine verbesserte passive Ca-Absorption als Folge einer

anionenreichen Fütterung ist daher nicht anzunehmen.

Die mögliche Beteiligung aktiver Mechanismen an der Ca-Absorption aus dem

Pansen ist mehrfach beschrieben worden (HÖLLER et al. 1988a, SCHRÖDER et

al. 1997, 1999). Daher wurde in den eigenen Untersuchungen überprüft, ob die

anionenreiche Fütterung Auswirkungen auf die aktive Ca-Absorption hatte. Die

unter Kurzschlussstrombedingungen gemessenen Jms waren in der anionenreich

gefütterten Gruppe (27,04 ± 1,47 nmol·cm-2·h-1) fast um 70 % höher als in der

Kontrollgruppe (16,39 ± 0,85 nmol·cm-2·h-1). Dieses Ergebnis spricht für einen

gesteigerten aktiven Ca-Transport unter anionenreichen Fütterungsbedingungen,

denn die höheren Fluxraten können nicht mit der höheren Gt erklärt werden, da die

Gt–Werte in der anionenreich gefütterten Gruppe nicht in dem gleichen Ausmaß

erhöht waren wie die Jms. Auch trat kein nennenswerter Unterschied der Jsm

zwischen den beiden Fütterungsgruppen auf (4,27 ± 0,85 nmol·cm-2·h-1 in der

Kontrollgruppe bzw. 3,16 ± 0,13 nmol·cm-2·h-1 in der anionenreich gefütterten

Gruppe) und eine selektive Wirkung der höheren Gt lediglich auf eine Richtung der

unidirektionalen Ca-Fluxraten ist nicht anzunehmen. Höhere Jms bei unveränderten

Jsm führten folgerichtig zu höheren Jnet. Die Jnet waren bei den anionenreich

gefütterten Tieren (23,88 ± 1,46 nmol·cm-2·h-1) im Vergleich zu den Kontrolltieren

(12,12 ± 1,15 nmol·cm-2·h-1) um fast 100 % höher. Die höheren Ca-Fluxraten unter

anionenreichen Fütterungsbedingungen deuten auf einen gesteigerten aktiven Ca-

Transport hin. Daher wurde untersucht, auf welche Weise der aktive Ca-Transport

aus dem Pansen stimuliert worden sein könnte.

Die Regulation der Ca-Homöostase erfolgt überwiegend durch die Hormone PTH

und 1,25(OH)2D3. Für monogastrische Spezies ist lange bekannt, dass der

Gastrointestinaltrakt Zielorgan für 1,25(OH)2D3 ist (MILLER u. BRONNER 1981,

Diskussion

89

FAVUS 1985, BRONNER 1987, KARBACH 1992). Diese Annahme wurde bislang

auch für Wiederkäuer postuliert (BRAITHWAITE 1978, ABDEL-HAFEZ et al. 1982,

HOVE 1984, BREVES et al. 1989, HORST et al. 1994). Untersuchungen von

SCHRÖDER et al. (1999, 2001) ergaben allerdings deutliche Hinweise, dass die

Regulation der Ca-Absorption aus dem Pansen von Schafen, anders als bei

Ziegen, unabhängig von 1,25(OH)2D3 ist. An Pansenepithelien von Ziegen wurde

gezeigt, dass die aktive Ca-Absorption durch 1,25(OH)2D3 gesteigert werden kann

(BREVES et al. 1989, SCHRÖDER et al. 1997). An Pansenepithelien von Schafen

hatte 1,25(OH)2D3 dagegen keinen Einfluss auf die aktive Ca-Absorption

(SCHRÖDER et al. 1999). Außerdem wurde im Pansen nur eine geringe

Konzentration des Vitamin-D-Rezeptors gefunden, das 1,25(OH)2D3-abhängige

Protein Calbindin-D9k konnte in diesen Epithelien gar nicht nachgewiesen werden

(SCHRÖDER et al. 2001).

Eine direkte PTH-Wirkung ist für den Knochen und die Niere bekannt.

MANNSTADT et al. (1999) und PICOTTO et al. (1997) konnten außerdem durch

PTH die Ca-Aufnahme in Enterozyten von Ratten stimulieren. Ob PTH auch einen

direkten Effekt auf Pansenepithelien ausübt, wurde bisher allerdings noch nicht

untersucht. Die PTH-Zugabe im Ussing-Kammer Setup hatte weder in der

Kontrollgruppe noch bei anionenreich gefütterten Schafen Auswirkungen auf die

unidirektionalen Ca-Fluxraten. Daher ist zumindestens von einer akuten PTH-

Wirkung am Pansen nicht auszugehen.

Die Bestimmung der Ca-Fluxraten bei unterschiedlichen PDt ermöglichte es, die

Fluxraten in Abhängigkeit von der elektrischen Triebkraft darzustellen und

zwischen PDt-abhängigen (elektrogenen) und PDt-unabhängigen (elektroneutralen)

Anteilen der Fluxraten zu unterscheiden (FRIZELL u. SCHULTZ 1972). Auf die

PDt-abhängigen und auf die PDt-unabhängigen Anteile der Jsm hatte die Fütterung

keinen Einfluss. Auch der PDt-abhängige Anteil der Jms unterschied sich zwischen

den beiden Fütterungsgruppen nicht signifikant. Dagegen war der PDt-

unabhängige Anteil von Jms in der anionenreich gefütterten Gruppe im Vergleich

zur Kontrollgruppe signifikant um fast 100 % erhöht. Dieser Befund spricht dafür,

dass die Erhöhung des Ca-Transportes auf einem Vorgang beruht, der

Diskussion

90

transzellulär und aktiv abläuft, aber nicht elektrogen ist. Ein elektroneutraler,

transzellulärer Transport ist prinzipiell mit einem Begleition entgegengesetzter

Ladung oder im Austausch mit einem Ion gleicher Ladung denkbar. Durch eine

erhöhte apikale Ca-Aufnahme in die Zelle wird auch die transepitheliale Ca-

Fluxrate von mukosal nach serosal erhöht. Aus den eigenen Untersuchungen

ergaben sich aber keine Hinweise darauf, dass über einen eventuell apikal

vorhandenen Ca-Protonen-Austauscher vermehrt Ca in die Zelle gelangte. Der Ca-

Protonen-Austauscher ist abhängig von kurzkettigen Fettsäuren, die undissoziiert

in die Zelle aufgenommen werden und nach intrazellulärer Dissoziation Protonen

für den Austausch mit Ca zur Verfügung stellen (SCHRÖDER et al. 1999,

WADHWA u. CARE 2000). Unter anionenreichen Fütterungsbedingungen traten

keine Veränderungen der SCFA-Konzentrationen auf, die über eine Beeinflussung

des genannten Mechanismus die höhere Jms erklären könnten. Eine erhöhte

apikale Ca-Aufnahme könnte auch die Folge vermehrt exprimierter Ca-Kanäle

sein, wie sie für Monogastrier beschrieben wurden (HOENDERUP et al. 1999,

PENG et al. 1999). Ob ein solcher Ca-Kanal auch in der Pansenwand vorhanden

ist und möglicherweise eine Rolle für die Ca-Aufnahme spielt, ist bislang nicht

untersucht worden. Für eine verstärkte Exprimierung von Ca-Kanälen in der

apikalen Membran als Ursache einer höheren Jms bei anionenreicher Fütterung

würden allerdings die Ergebnisse nach Zugabe von Verapamil sprechen, denn die

Hemmung der Ca-Fluxraten war in beiden Fütterungsgruppen unterschiedlich stark

ausgeprägt. Nach Zugabe von Verapamil war der Abfall der Ca-Fluxraten in der

anionenreich gefütterten Gruppe signifikant größer. Unter Annahme einer Kanal-

vermittelten Ca-Aufnahme in die Zelle könnte ein elektroneutraler, transepithelialer

Ca-Nettotransport beispielsweise dadurch erklärt werden, dass die Ca-Ionen nicht

über eine Ca-ATPase sondern über einen Na-Ca-Austauscher aus der Zelle

ausgeschleust werden. Dadurch könnten dann z.B. apikale Transportsysteme

involviert werden. Mit molekularbiologischen Methoden sollte in zukünftigen

Untersuchungen zunächst der postulierte Ca-Kanal identifiziert werden.

Andererseits wäre es auch denkbar, dass Ca schneller durch die Zelle transportiert

wird, um so insgesamt mehr Ca durchzuschleusen. Dieser Transport müsste dann

Diskussion

91

aber wahrscheinlich unabhängig von dem 1,25(OH)2D3-abhängigen Protein

Calbindin-D9k, wie er für andere Spezies angenommen wird (BRONNER 1988,

PANSU et al. 1989), erfolgen. Die aktive Ca-Absorption an Pansenepithelien von

Schafen konnte durch 1,25(OH)2D3 nicht stimuliert werden (SCHRÖDER et al.

1999). SCHRÖDER et al. (2001) konnten im Pansen von Schafen zwar einen

Vitamin-D-Rezeptor nachweisen, im Vergleich zum Jejunum war die Konzentration

jedoch gering. Calbindin-D9k dagegen konnte im Pansenepithel von Schafen nicht

nachgewiesen werden. Bisher ist allerdings noch unklar, welche Mechanismen

stattdessen am intrazellulären Ca-Transport beteiligt sein könnten. Möglicherweise

spielt, wie bei Nervenzellen auch, ein 1,25(OH)2D3-unabhängiges Protein wie

Calmodulin oder Calbindin-D28k eine Rolle (SCHRÖDER et al. 2001). Insofern gibt

es keine Hinweise darauf, ob und in welcher Weise anionenreiche Rationen den

intrazellulären Ca-Transport beschleunigen könnten.

An der basolateralen Membran können in Analogie zu Befunden an

monogastrischen Spezies mindestens die beiden Systeme Na-Ca-Austauscher

und Ca-ATPase für die Ca-Ausschleusung aus der Zelle verantwortlich sein. Es ist

aber nicht anzunehmen, dass es sich hierbei um den

geschwindigkeitsbestimmenden Schritt handelt, da deren Kapazität auch bei einem

maximalen transzellulären Ca-Flux mehr als ausreichend wäre (BRONNER 1990).

Es konnte in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass der aktive Ca-Transport

im Pansen von mukosal nach serosal in vitro durch anionenreiche Rationen

stimuliert werden kann. Es gibt Grund zu der Annahme, dass dabei Verapamil-

sensitive Ca-Transportsysteme beteiligt sind. Diese Befunde liefern die Grundlage

für weitere mechanische und strukturelle Untersuchungen an der Pansenwand

anionenreich gefütterter Schafe.

Zusammenfassung

92

6 Zusammenfassung

Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es in erster Linie, die Bedeutung

anionenreicher Rationen für die Ca-Absorption näher zu charakterisieren. Dafür

wurden in einer ersten Versuchsphase In-vivo-Untersuchungen und in einer

zweiten Versuchsphase In-vitro-Untersuchungen durchgeführt. In beiden

Versuchsphasen wurden während der 3½-wöchigen Fütterungsphase zusätzlich

Blutproben genommen, um so Veränderungen systemischer Parameter erfassen

zu können. Mit den In-vivo-Untersuchungen sollten die Eigenschaften und die

Zusammensetzung der Pansenflüssigkeit unter anionenreichen

Fütterungsbedingungen bestimmt werden. Da die Potenzialdifferenz als eine der

möglichen Triebkräfte für transmurale Transportprozesse gilt, wurde außerdem

untersucht, inwieweit diese bei Fütterung einer anionenreichen Ration verändert

ist. Mit der Ussing-Kammer-Methode wurden die Auswirkungen der Fütterung auf

die aktive Ca-Absorption in vitro untersucht.

Die anionenreiche Fütterung führte zu einer partiell kompensierten metabolischen

Azidose, die sich mit signifikant erniedrigten pH- und BE-Werten im Blut und

signifikant erniedrigten pH-Werten im Harn äußerte. Nach dem „Strong Ion” Modell

von Stewart kann das Zustandekommen der Azidose gut mit der unter

anionenreichen Fütterungsbedingungen signifikant erhöhten Cl-Konzentrationen im

Plasma erklärt werden. Gleichzeitig waren die Cai-Konzentrationen bei

unveränderten Cages-Konzentrationen signifikant erhöht. Daraus kann die

Schlussfolgerung gezogen werden, daß die Verfügbarkeit von Ca aus dem Blut

ansteigt und es dem Tier erleichtert wird, die Ca-Konzentration im Blut auch bei

sprunghaft steigendem Bedarf wie zu Beginn der Laktation aufrechtzuerhalten. Auf

die Konzentrationen von 1,25(OH)2D3- und PTH im Plasma hatte die Fütterung

keinen Einfluss.

Insgesamt gesehen hatte die anionenreiche Fütterung nur wenige Auswirkungen

auf die Pansenflüssigkeit. Bei nahezu unveränderter Cages-Konzentration war die

Cai-Konzentration signifikant erhöht (Kontrolle: 0,87 ± 0,07 mmol·l-1, anionenreich:

1,08 ± 0,08 mmol·l-1; n=5, p≤0,05). Sowohl die Mg- (Kontrolle: 1,67 ± 0,07 mmol·l-1,

Zusammenfassung

93

anionenreich: 2,22 ± 0,09 mmol·l-1; p≤0,01) als auch die Cl-Konzentrationen

(Kontrolle: 12,0 ± 0,4 mmol·l-1, anionenreich: 14,8 ± 1,0 mmol·l-1; p≤0,05) in der

Pansenflüssigkeit waren signifikant erhöht. Dies ist sicherlich auf die höhere

Aufnahme an Mg bzw. Cl mit der Ration zurückzuführen.

Die transmurale Potentialdifferenz blieb von der Art der Fütterung unbeeinflusst.

Die unidirektionalen Ca-Fluxraten wurden an isolierten, intakten Pansenepithelien

mit der Ussing-Kammer-Methode unter Kurzschlussstrombedingungen gemessen.

Bei den anionenreich gefütterten Schafen (27,04 ± 1,47 nmol·cm-2·h-1, n=4)

ergaben sich signifikant (p≤0,001) höhere Ca-Fluxraten von mukosal nach serosal

(Jms) als bei den Kontrolltieren (16,39 ± 0,85 nmol·cm-2·h-1, n=5). Die Ca-Fluxraten

von serosal nach mukosal (Jsm) schwankten in beiden Gruppen zwischen 3 und 5

nmol·cm-2·h-1, daher waren auch die daraus berechneten Ca-Nettofluxraten

(Jnet=Jms-Jsm) in der anionenreich gefütterten Gruppe signifikant höher (Kontrolle:

12,12 ± 1,15 nmol·cm-2·h-1, anionenreich: 23,88 ± 1,46 nmol·cm-2·h-1; p≤0,001).

Der hemmende Einfluss des Ca-Kanal-Antagonisten Verapamil (100 µmol⋅l-1,

mukosale Seite) auf die erhöhten Jms der anionenreich gefütterten Gruppe war

wesentlich stärker ausgeprägt. Dieses deutet darauf hin, dass Ca-Kanäle eventuell

von besonderer Bedeutung für eine höhere aktive Ca-Absorption unter

anionenreichen Bedingungen sind.

Aus den vorliegenden Daten kann möglicherweise die Schlussfolgerung gezogen

werden, dass der Nutzen einer anionenreichen Fütterung für die

Gebärpareseprophylaxe u.a. in einer gesteigerten aktiven Ca-Absorption aus dem

Pansen liegt. Das Ziel weiterer Studien sollte es sein, die daran beteiligten

Faktoren und Mechanismen aufzuklären.

Summary

94

7 Summary

Christiane Praechter

Studies on blood and rumen fluid composition and on ruminal Ca absorptionas affected by anion rich diets

The main purpose of the present study was to characterise the relevance of anion

rich diets for ruminal active Ca absorption. Therefore in vivo and in vitro

experiments were carried out. In both experimental set-ups during which the

animals were fed with an anion rich diet over a 3½ week period blood samples

were taken in order to record the effects on selected systemic parameters.

Finally, in vivo experiments were carried out to examine potential effects of the

anion rich diet on ruminal fluid composition. The measurements were accompanied

by recordings of the transmural potential difference (PDm) in order to exclude

dietary effects which may influence Ca absorption via passive mechanisms, i.e.

electrical gradients. Effects of anion rich diets on active mechanisms for ruminal Ca

absorption were investigated in vitro with the Ussing chamber technique.

Anion rich diets caused a mild metabolic acidosis which was expressed by

significantly lower values for blood pH, base excess and urinary pH. The acidosis

may be explained by increased plasma Cl levels on the basis of Stewart’s “strong

ion” model. Concomitantly, blood Cai concentrations increased while Catotal

remained unchanged. From this an improved availability of Ca may be assumed

which could help to maintain the plasma Ca level when it is under marked stress as

it would occur at onset of lactation. 1,25(OH2)D3 and PTH concentrations in plasma

were not affected by dietary arrangements.

Generally, the application of anion rich diets didn’t have marked effects on rumen

fluid composition. However, while Catotal remained more or less unchanged Cai

increased significantly (control: 0.87 ± 0.07 mmol·l-1, anion rich diet: 1.08 ± 0.08

mmol·l-1; n=5, p≤0.05). Furthermore Mg (control: 1.67 ± 0.07 mmol·l-1, anion rich

diet: 2.22 ± 0.09 mmol·l-1; p≤0.01) and Cl (control: 12.0 ± 0.4 mmol·l-1, anion rich

Summary

95

diet: 14.8 ± 1.0 mmol·l-1; p≤0.05) were significantly increased as well. This could be

explained by respective higher dietary intake with the anion rich diet.

The transmural potential difference was not affected by the anionic diet.

Unidirectional flux rates of Ca across isolated, stripped rumen wall epithelia were

measured in vitro in Ussing chambers in the absence of electrochemical gradients.

Mucosal-to-serosal Ca fluxes (Jms) were significantly increased in the anionic group

(27.04 ± 1.47 nmol·cm-2·h-1, n=4) compared to the control group (16.39 ± 0.85

nmol·cm-2·h-1; n=5, p≤0.001) whereas serosal-to-mucosal fluxes (Jsm) remained

unaffected and ranged between 3 and 5 nmol·cm-2·h-1. From this, respective Jnet of

Ca (Jnet=Jms-Jsm) were calculated indicating significantly increased active net

absorption of Ca when anion rich diets are fed (control: 12.12 ± 1.15 nmol·cm-2·h-1,

anion rich diet: 23.88 ± 1.46 nmol·cm-2·h-1; p≤0.001).

The stimulated Jms of Ca was significantly more sensitive to the Ca channel

antagonist verapamil (100 µmol⋅l-1, mucosal compartment) indicating a certain role

of apical Ca channels for the enhancement of active Ca absorption under anion

rich feeding systems.

It can be concluded that the benefit of anion rich diets to prevent milk fever may

involve increased Ca net absorption from the rumen via active transport. Further

studies should be addressed to the mechanisms and potential factors which could

contribute to this regulatory process.

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96

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Anhang

110

9 Anhang

Tab. 18: pH-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungpH-Wert

(d) Kontrolle anionenreich 0 7,43 ± 0,01 7,42 ± 0,01 3/4 7,39 ± 0,01 7,34 ± 0,02 5/6 7,42 ± 0,01 7,36 ± 0,01 8 7,44 ± 0,01 7,36 ± 0,0210/11 7,42 ± 0,01 7,36 ± 0,0212/13 7,43 ± 0,01 7,40 ± 0,02 15 7,41 ± 0,01 7,38 ± 0,0117/18 7,42 ± 0,01 7,40 ± 0,0119/20 7,42 ± 0,01 7,37 ± 0,01 22 7,42 ± 0,01 7,35 ± 0,0124/25 7,42 ± 0,01 7,37 ± 0,02

Tab. 19: BE-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungBE-Wert(mmol·l-1)

(d) Kontrolle anionenreich 0 4,2 ± 1,1 3,1 ± 1,2 3/4 1,4 ± 0,6 -4,8 ± 2,0 5/6 2,9 ± 0,6 -3,7 ± 1,1 8 2,9 ± 0,3 -3,1 ± 1,310/11 1,9 ± 0,4 -4,2 ± 1,712/13 3,3 ± 1,0 -0,8 ± 2,3 15 1,0 ± 1,0 -0,9 ± 1,417/18 2,7 ± 0,7 -1,5 ± 0,719/20 2,7 ± 0,3 -2,6 ± 1,4 22 2,2 ± 0,6 -3,4 ± 1,224/25 2,1 ± 1,3 -2,1 ± 1,3

Anhang

111

Tab. 20: pCO2-Konzentrationen im venösen Blut während der Versuchsfütterungfür die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungPCO2

(mm Hg)(d) Kontrolle anionenreich

0 43,6 ± 1,8 42,5 ± 1,1 3/4 43,2 ± 0,9 37,9 ± 2,3 5/6 42,1 ± 1,4 39,3 ± 1,7 8 40,9 ± 1,1 39,3 ± 1,510/11 41,9 ± 1,4 36,4 ± 1,812/13 42,1 ± 2,2 39,4 ± 1,9 15 40,7 ± 1,5 40,2 ± 2,017/18 41,9 ± 1,0 37,9 ± 2,619/20 42,9 ± 1,2 38,8 ± 3,0 22 41,0 ± 1,4 39,0 ± 2,124/25 40,9 ± 1,8 39,2 ± 1,4

Tab. 21: Cages-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für dieIn-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungCages

(mmol·l-1)(d) Kontrolle anionenreich

0 2,40 ± 0,07 2,50 ± 0,07 3/4 2,42 ± 0,08 2,49 ± 0,10 5/6 2,45 ± 0,08 2,42 ± 0,06 8 2,55 ± 0,08 2,48 ± 0,0810/11 2,46 ± 0,06 2,49 ± 0,0712/13 2,47 ± 0,06 2,49 ± 0,08 15 2,50 ± 0,06 2,47 ± 0,0817/18 2,54 ± 0,07 2,47 ± 0,0819/20 2,47 ± 0,03 2,46 ± 0,09 22 2,42 ± 0,06 2,44 ± 0,0924/25 2,46 ± 0,04 2,49 ± 0,08

Anhang

112

Tab. 22: Cai-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungCai


0 1,20 ± 0,01 1,21 ± 0,04 3/4 1,23 ± 0,02 1,34 ± 0,06 5/6 1,24 ± 0,03 1,32 ± 0,02 8 1,24 ± 0,03 1,33 ± 0,0310/11 1,23 ± 0,03 1,38 ± 0,0512/13 1,23 ± 0,03 1,31 ± 0,05 15 1,27 ± 0,05 1,28 ± 0,0617/18 1,23 ± 0,04 1,30 ± 0,0319/20 1,24 ± 0,04 1,34 ± 0,04 22 1,23 ± 0,05 1,32 ± 0,0424/25 1,27 ± 0,04 1,33 ± 0,03

Tab. 23: Pi-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungPi


0 1,66 ± 0,28 1,79 ± 0,18 3/4 2,00 ± 0,24 1,62 ± 0,24 5/6 2,06 ± 0,25 1,71 ± 0,11 8 1,83 ± 0,24 1,76 ± 0,0810/11 1,91 ± 0,26 1,44 ± 0,2112/13 1,92 ± 0,26 1,60 ± 0,19 15 1,81 ± 0,32 1,78 ± 0,2217/18 1,96 ± 0,28 1,58 ± 0,1619/20 1,90 ± 0,22 1,69 ± 0,15 22 2,01 ± 0,26 1,80 ± 0,3024/25 1,96 ± 0,26 1,79 ± 0,13

Anhang

113

Tab. 24: Na-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungNa


0 145 ± 1 143 ± 2 3/4 144 ± 1 142 ± 1 5/6 144 ± 1 142 ± 1 8 144 ± 1 142 ± 110/11 145 ± 1 141 ± 112/13 144 ± 2 143 ± 1 15 145 ± 1 142 ± 117/18 144 ± 1 142 ± 119/20 144 ± 1 143 ± 1 22 144 ± 1 143 ± 224/25 145 ± 1 144 ± 1

Tab. 25: K-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungK


0 4,4 ± 0,1 4,4 ± 0,1 3/4 4,8 ± 0,2 4,3 ± 0,1 5/6 4,3 ± 0,1 4,2 ± 0,1 8 4,2 ± 0,1 4,2 ± 0,110/11 4,3 ± 0,1 4,2 ± 0,112/13 4,6 ± 0,1 4,4 ± 0,1 15 4,4 ± 0,1 4,3 ± 0,117/18 4,4 ± 0,1 4,3 ± 0,119/20 4,4 ± 0,1 4,3 ± 0,1 22 4,3 ± 0,1 4,3 ± 0,224/25 4,2 ± 0,1 4,3 ± 0,1

Anhang

114

Tab. 26: Cl-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vivo-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungCl


0 110,0 ± 1,6 112,5 ± 1,6 3/4 111,4 ± 1,1 116,9 ± 2,2 5/6 109,6 ± 1,4 117,9 ± 1,1 8 110,8 ± 1,4 115,3 ± 1,110/11 111,0 ± 0,9 117,3 ± 1,812/13 111,4 ± 0,9 115,2 ± 2,5 15 113,8 ± 1,1 115,0 ± 1,617/18 112,1 ± 1,2 116,2 ± 1,019/20 113,5 ± 1,2 118,5 ± 1,3 22 113,2 ± 1,0 118,8 ± 1,924/25 112,9 ± 1,5 116,4 ± 0,9

Tab. 27: pH-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungpH-Wert

(d) Kontrolle anionenreich 0 7,43 ± 0,01 7,45 ± 0,02 3/4 7,46 ± 0,01 7,35 ± 0,03 5/6 7,43 ± 0,01 7,30 ± 0,03 8/9 7,42 ± 0,02 7,27 ± 0,0110/11 7,45 ± 0,01 7,30 ± 0,0212/13 7,42 ± 0,01 7,29 ± 0,0315/16 7,41 ± 0,02 7,30 ± 0,0417/18 7,44 ± 0,01 7,32 ± 0,0319/20 7,44 ± 0,01 7,33 ± 0,0322/23 7,45 ± 0,01 7,36 ± 0,0224/25 7,45 ± 0,01 7,35 ± 0,04

Anhang

115

Tab. 28: BE-Werte im venösen Blut während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ±s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungBE-Wert(mmol·l-1)

(d) Kontrolle anionenreich 0 3,3 ± 0,7 7,3 ± 1,5 3/4 5,1 ± 0,5 -2,2 ± 3,4 5/6 5,0 ± 0,8 -6,4 ± 1,2 8/9 3,2 ± 1,4 -6,9 ± 0,810/11 4,1 ± 1,1 -6,4 ± 1,212/13 2,2 ± 1,0 -6,5 ± 0,915/16 2,0 ± 1,1 -6,6 ± 2,117/18 4,0 ± 1,2 -4,6 ± 2,519/20 5,0 ± 0,8 -4,8 ± 2,122/23 5,0 ± 0,9 -3,4 ± 2,524/25 4,9 ± 1,0 -2,8 ± 0,6

Tab. 29: pCO2-Konzentrationen im venösen Blut während der Versuchsfütterungfür die In-vitro-Untersuchungen ( x ±s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4Tiere/Gruppe (anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungPCO2

(mm Hg)(d) Kontrolle anionenreich

0 41,2 ± 1,5 45,9 ± 1,2 3/4 41,5 ± 1,1 41,1 ± 3,0 5/6 43,7 ± 1,4 39,4 ± 2,3 8/9 43,2 ± 1,5 41,4 ± 0,810/11 41,1 ± 1,9 39,2 ± 1,012/13 41,1 ± 2,1 38,3 ± 2,115/16 41,5 ± 1,8 38,0 ± 1,817/18 41,8 ± 1,5 40,0 ± 1,119/20 43,7 ± 1,7 38,8 ± 1,322/23 42,5 ± 0,1 40,3 ± 2,224/25 42,5 ± 0,5 41,6 ± 4,1

Anhang

116

Tab. 30: Cages-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für dieIn-vitro-Untersuchungen ( x ±s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4Tiere/Gruppe (anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungCages


0 2,67 ± 0,05 2,80 ± 0,03 3/4 2,75 ± 0,08 2,84 ± 0,04 5/6 2,77 ± 0,09 2,87 ± 0,05 8/9 2,74 ± 0,07 2,83 ± 0,0510/11 2,73 ± 0,07 2,77 ± 0,0412/13 2,73 ± 0,06 2,80 ± 0,0215/16 2,73 ± 0,06 2,75 ± 0,0517/18 2,76 ± 0,08 2,83 ± 0,0219/20 2,79 ± 0,05 2,85 ± 0,0322/23 2,85 ± 0,07 2,78 ± 0,0724/25 2,72 ± 0,03 2,71 ± 0,11

Tab. 31: Cai-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungCai


0 1,28 ± 0,03 1,26 ± 0,02 3/4 1,27 ± 0,02 1,40 ± 0,05 5/6 1,30 ± 0,02 1,47 ± 0,04 8/9 1,32 ± 0,02 1,49 ± 0,0510/11 1,32 ± 0,02 1,49 ± 0,0412/13 1,33 ± 0,01 1,50 ± 0,0515/16 1,32 ± 0,02 1,45 ± 0,0617/18 1,34 ± 0,02 1,43 ± 0,0519/20 1,32 ± 0,02 1,49 ± 0,0422/23 1,32 ± 0,02 1,43 ± 0,0524/25 1,31 ± 0,03 1,40 ± 0,05

Anhang

117

Tab. 32: Pi-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungPi


0 1,92 ± 0,12 2,00 ± 0,11 3/4 1,92 ± 0,06 1,46 ± 0,10 5/6 1,82 ± 0,09 1,54 ± 0,05 8/9 1,73 ± 0,05 1,38 ± 0,1210/11 1,70 ± 0,09 1,33 ± 0,1412/13 1,73 ± 0,07 1,26 ± 0,1515/16 1,77 ± 0,04 1,31 ± 0,0717/18 1,74 ± 0,10 1,34 ± 0,1619/20 1,58 ± 0,06 1,29 ± 0,0822/23 1,59 ± 0,07 1,42 ± 0,1524/25 1,74 ± 0,08 1,46 ± 0,02

Tab. 33: Na-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungNa


0 145 ± 1 148 ± 3 3/4 147 ± 1 145 ± 1 5/6 144 ± 1 145 ± 2 8/9 144 ± 1 144 ± 110/11 144 ± 1 146 ± 212/13 146 ± 1 146 ± 115/16 147 ± 1 145 ± 117/18 145 ± 1 146 ± 119/20 145 ± 1 146 ± 222/23 146 ± 1 148 ± 124/25 145 ± 1 148 ± 1

Anhang

118

Tab. 34: K-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungK


0 4,5 ± 0,1 4,4 ± 0,3 3/4 4,7 ± 0,1 4,7 ± 0,2 5/6 4,6 ± 0,1 4,4 ± 0,1 8/9 4,7 ± 0,1 4,4 ± 0,110/11 4,6 ± 0,1 4,4 ± 0,112/13 4,5 ± 0,1 4,4 ± 0,115/16 4,5 ± 0,1 4,4 ± 0,117/18 4,5 ± 0,1 4,5 ± 0,219/20 4,6 ± 0,1 4,6 ± 0,122/23 4,7 ± 0,2 4,5 ± 0,324/25 4,6 ± 0,1 4,4 ± 0,4

Tab. 35: Cl-Konzentrationen im Plasma während der Versuchsfütterung für die In-vitro-Untersuchungen ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Tage nach Beginnder

VersuchsfütterungCl


0 109,9 ± 1,3 107,4 ± 1,3 3/4 109,0 ± 0,8 113,6 ± 1,7 5/6 108,7 ± 0,5 116,4 ± 1,3 8/9 109,1 ± 0,4 116,9 ± 0,410/11 109,5 ± 0,8 117,4 ± 0,512/13 111,5 ± 0,7 117,3 ± 0,815/16 110,6 ± 0,9 115,9 ± 1,017/18 109,7 ± 1,2 115,1 ± 0,919/20 108,8 ± 1,4 115,7 ± 0,922/23 109,4 ± 0,6 114,4 ± 1,324/25 109,4 ± 0,8 113,1 ± 0,1

Anhang

119

Tab. 36: Kurzschlussströme (Isc) der Kontrollgruppe, transepithelialePotenzialdifferenzen (PDt) jeweils in unterschiedlicher Reihenfolge angelegt ( x ±s x , n=5 Tiere).

Inkubation(min)

Isc(µµµµEq⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)

Reihenfolge der angelegten PDt:0 mV -25 mV +25 mV 0 mV

Reihenfolge der angelegten PDt:0 mV +25 mV -25 mV 0 mV

30 1,07 ± 0,13 0,93 ± 0,04 60 1,03 ± 0,13 0,89 ± 0,05 80 0,94 ± 0,11 1,02 ± 0,05110 0,86 ± 0,10 0,98 ± 0,03140 0,82 ± 0,08 0,94 ± 0,03160 0,89 ± 0,10 0,67 ± 0,05190 0,87 ± 0,09 0,63 ± 0,05220 0,83 ± 0,09 0,60 ± 0,04240 0,67 ± 0,07 0,58 ± 0,03270 0,61 ± 0,06 0,57 ± 0,02300 0,56 ± 0,05 0,55 ± 0,01330 0,51 ± 0,05 0,53 ± 0,01360 0,47 ± 0,04 0,50 ± 0,01390 0,44 ± 0,04 0,48 ± 0,01

Tab. 37: Kurzschlussströme (Isc) in der Kontrollgruppe und in der anionenreichgefütterten Gruppe ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Inkubation(min)

Isc(µµµµEq⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)

Kontrolle anionenreich 30 1,00 ± 0,08 1,22 ± 0,24 60 0,96 ± 0,08 1,22 ± 0,24 80 0,98 ± 0,07 1,22 ± 0,23110 0,92 ± 0,05 1,16 ± 0,23140 0,88 ± 0,05 1,04 ± 0,20160 0,78 ± 0,07 0,95 ± 0,20190 0,75 ± 0,06 0,87 ± 0,18220 0,71 ± 0,06 0,79 ± 0,26240 0,62 ± 0,05 0,69 ± 0,25270 0,59 ± 0,04 0,63 ± 0,25300 0,56 ± 0,03 0,59 ± 0,24330 0,52 ± 0,03 0,53 ± 0,24360 0,49 ± 0,02 0,49 ± 0,23390 0,46 ± 0,02 0,46 ± 0,22

Anhang

120

Tab. 38: Gewebeleitfähigkeiten (Gt) in der Kontrollgruppe, transepithelialePotenzialdifferenzen (PDt) jeweils in unterschiedlicher Reihenfolge angelegt ( x ±s x , n=5 Tiere).

Inkubation(min)

Gt(mS⋅⋅⋅⋅cm-2)



30 2,69 ± 0,11 2,37 ± 0,18 60 2,73 ± 0,11 2,41 ± 0,18 80 2,94 ± 0,16 2,60 ± 0,19110 3,12 ± 0,18 2,64 ± 0,21140 3,17 ± 0,22 2,74 ± 0,22160 3,22 ± 0,21 2,85 ± 0,23190 3,19 ± 0,18 2,87 ± 0,28220 3,22 ± 0,19 3,00 ± 0,33240 3,13 ± 0,19 3,00 ± 0,34270 3,20 ± 0,21 3,01 ± 0,34300 3,24 ± 0,22 3,05 ± 0,37330 3,25 ± 0,21 3,11 ± 0,39360 3,31 ± 0,22 3,16 ± 0,41390 3,34 ± 0,20 3,20 ± 0,41

Tab. 39: Gewebeleitfähigkeiten (Gt) in der Kontollgruppe und in der anionenreichgefütterten Gruppe ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Inkubation(min)

Gt(mS⋅⋅⋅⋅cm-2)

Kontrolle anionenreich 30 253 ± 0,09 3,54 ± 0,25 60 257 ± 0,09 3,64 ± 0,26 80 2,77 ± 0,08 3,78 ± 0,23110 2,88 ± 0,10 3,90 ± 0,26140 2,96 ± 0,13 3,96 ± 0,25160 2,93 ± 0,15 4,00 ± 0,28190 3,03 ± 0,19 4,03 ± 0,29220 3,11 ± 0,23 4,15 ± 0,36240 3,07 ± 0,23 4,14 ± 0,37270 3,11 ± 0,24 4,16 ± 0,41300 3,15 ± 0,25 4,19 ± 0,39330 3,18 ± 0,25 4,21 ± 0,39360 3,24 ± 0,27 4,32 ± 0,45390 3,27 ± 0,27 4,39 ± 0,46

Anhang

121

Tab. 40: Unidirektionale Ca-Fluxraten von mukosal nach serosal (Jms),transepitheliale Potenzialdifferenzen (PDt) jeweils in unterschiedlicher Reihenfolgeangelegt ( x ±s x , n=5 Tiere/Gruppe (Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe(anionenreich)).

Inkubation(min)

Jms(mmol⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)



Kontrolle anionenreich Kontrolle anionenreich 30 8,73 ± 0,52 14,17 ± 0,55 10,07 ± 2,09 11,79 ± 2,77 60 12,12 ± 0,90 22,10 ± 1,24 14,02 ± 3,05 21,91 ± 4,82 80 16,78 ± 1,52 29,42 ± 2,44 13,20 ± 2,66 22,13 ± 3,75110 25,03 ± 2,11 40,52 ± 3,79 11,79 ± 2,58 22,01 ± 6,41140 28,17 ± 2,96 44,15 ±3,12 10,71± 1,90 22,16 ± 4,23160 23,00 ± 3,68 37,58 ± 4,95 15,08 ± 2,88 28,43 ± 6,17190 12,90 ± 1,54 25,87 ± 2,39 26,04 ± 3,81 43,04 ± 4,87220 11,46 ± 1,66 19,78 ± 2,36 29,91 ± 3,41 43,73 ± 1,90240 12,12 ± 2,41 20,40 ± 2,80 26,28 ± 2,99 40,20 ± 5,64270 13,81± 1,51 25,46 ± 3,19 19,54 ± 2,84 35,01 ± 5,35300 15,78 ± 1,68 24,77 ± 2,31 17,00 ± 1,69 30,12 ± 2,89330 16,34 ± 3,01 27,86 ± 3,54 16,02 ± 2,20 31,06 ± 5,16360 16,75 ± 3,48 27,43 ± 3,53 16,81 ± 2,05 27,74 ± 4,13390 14,58 ± 2,54 26,58 ± 4,86 14,05 ± 1,41 26,52 ± 2,64

Tab. 41: Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms, Jsm), ( x ± s x , n=5 Tiere/Gruppe(Kontrolle) bzw. 4 Tiere/Gruppe (anionenreich)).

Inkubation(min)

Jms(mmol⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)

Jsm(mmol⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)

Kontrolle anionenreich Kontrolle anionenreich 30 9,40±1,05 11,75 ± 1,60 1,23 ± 0,21 1,27 ± 0,22 60 13,07 ± 1,45 19,00 ± 3,46 1,46 ± 0,25 2,04 ± 0,48 80 14,99 ± 1,28 22,35 ± 3,88 2,29 ± 0,43 2,05 ± 0,39110 18,41 ± 1,05 25,65 ± 6,53 2,18 ± 0,31 2,44 ± 0,47140 19,44 ± 1,12 27,16 ± 6,45 2,61 ± 0,47 2,84 ± 0,57160 19,04 ± 1,24 28,20 ± 598 3,02 ± 0,53 3,17 ± 0,53190 19,47 ± 1,40 31,63 ± 3,78 3,24 ± 0,63 3,36 ± 0,63220 20,69 ± 1,28 28,94 ± 1,76 3,72 ± 0,74 3,67 ± 0,81240 19,27 ± 0,79 28,83 ± 3,29 3,66 ± 0,78 4,04 ± 1,12270 16,68 ± 1,38 27,82 ± 3,86 3,83 ± 0,81 5,06 ± 1,43300 16,39 ± 0,85 27,04 ± 1,47 4,26 ± 0,86 3,16 ± 0,13330 16,18 ± 0,99 26,71 ± 3,99 4,60 ± 1,07 4,66 ± 0,94360 16,78 ± 1,73 27,29 ± 2,71 4,02 ± 0,95 3,33 ± 0,21390 14,32 ± 1,11 25,02 ± 2,90 4,75 ± 0,72 5,07 ± 1,01

Anhang

122

Tab. 42: Unidirektionale Ca-Fluxraten (Jms, Jsm) in Abhängigkeit von der elektrischtreibenden Kraft ξ0,5 ( x ± s x , n=Anzahl der Tiere).

Gruppe ξξξξ0,5 n Jms(mmol⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)

Jsm(mmol⋅⋅⋅⋅cm-2⋅⋅⋅⋅h-1)

0,39 5 10,58 ± 1,05 1,56 ± 0,38

Kontrolle 1,0 5 16,39 ± 0,85 4,27 ± 0,87

2,54 5 27,70 ± 1,80 4,48 ± 0,88

0,39 5 18,04 ± 3,66 1,98 ± 0,38

anionenreich 1,0 4 27,45 ± 2,00 3,21 ± 0,17

2,54 5 41,95 ± 5,44 4,52 ± 1,00

Danksagungen

Herrn Prof. Dr. G. Breves danke ich für die freundliche Aufnahme in seineArbeitsgruppe.

Ganz besonders möchte ich Herrn Prof. Dr. B. Schröder für die Überlassung desinteressanten Themas, die nette Betreuung und seine Geduld bei der Diskussionaller aufgetretenen Fragen und Probleme danken.

Frau Becker danke ich für die Betreuung in allen Bereichen der Labortätigkeit unddafür, dass sie mir unermüdlich mit Rat und Tat zu Seite stand.

Auch Marion Burmester danke ich für ihre unentbehrliche Hilfe bei der praktischenDurchführung der Versuche und ihre stete gute Laune.

Bei Frau Greve und ihren Mitarbeitern im Labor der Klinik für Rinderkrankheitenmöchte ich mich für die Unterstützung bei den Blutgas-, Plasma- undPansensaftanalysen bedanken.

Bei der Firma Salvana bedanke ich mich für die Bereitstellung des Kraftfutters undden finanziellen Beitrag zum Kauf der Schafe.

Yvonne, Micha und Nadine danke ich für die Hilfe bei allem, was die Schafe betraf,und für all die netten und unterhaltsamen Gespräche. Ich hoffe nur, sie habenkeine Heutütenphobie zurückbehalten.

Auf keinen Fall will ich vergessen, meinen Mitdoktoranden (auch denen, die michschon verlassen haben) zu danken. Nicht nur unsere netten Kaffee- oderTeerunden werde ich in guter Erinnerung behalten.

Auch bei allen anderen nicht namentlich erwähnten Mitarbeitern desPhysiologischen Institutes (leider ist der Platz begrenzt) möchte ich mich für ihretatkräftige Unterstützung bedanken.

Anton, Emil, Irma, Norma, Paul und den namenlosen Schafen danke ich, dass sie(fast immer) so geduldig waren.

Meiner Schwester Karola danke ich dafür, dass sie mir ihren Computer zurVerfügung gestellt hat, auch wenn die Festplatte dann nicht durchgehalten hat.

Ein ganz besonderer Dank gilt meinen Eltern, ohne ihre finanzielle und emotionaleUnterstützung wäre diese Arbeit nicht zustande gekommen.

Documents

Untersuchungen zum Einfluss anionenreicher Rationen auf die Eigenschaften und die Zusammensetzung des Blutes und der Pansenflüssigkeit sowie auf die Ca-Absorption über die Pansenwand