Einfluss unterschiedlicher Proteinqualität und –quantität auf die Zusammensetzung und den Energiegehalt des Urins bei der Katze

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von drei unterschiedlichen Proteinquellen (fettarmes Muskelfleisch Rind, Lunge Rind, Sojaproteinkonzentrat) und zwei unterschiedlichen Proteingehalten (20 % bzw. 60 % der Energie aus Protein) im Futters auf die Ausscheidung von freiem Stickstoff, Protein, Harnstoff, Kreatinin, Ammoniak und freien Aminosäuren über den Harn, sowie auf den Bruttoenergiegehalt des Urins untersucht. Während sieben Tagen wurden von sechs adulten Katzen der Futterverzehr gemessen und Kot- und Urinproben gesammelt. Aus den analysierten Daten wurden Stickstoffbilanzen und umsetzbare Energie berechnet. Für die Ausscheidung von Harnstoff, Ammoniak und freiem Stickstoff mit dem Urin konnte eine Abhängigkeit zur Proteinaufnahme nachgewiesen werden. Die Kreatininausscheidung über den Urin war, im Gegensatz zu bisher veröffentlichten Angaben, nicht von der Proteinaufnahme abhängig. Die Ausscheidung einzelner freier Aminosäuren über den Urin wurde nicht durch die aufgenommene Ration beeinflusst. Die N-Bilanzen ergaben keinen klaren Zusammenhang. Die Überprüfung der Formel von Hoffmann und Klein (1980), mit deren Hilfe der Energiegehalt des Urins aus dem Stickstoff- und dem Kohlenstoffgehalt des Urins bei Rindern, Schafen, Schweinen und auch Ratten berechnet werden kann, ergab keinen direkten Zusammenhang. Es scheint daher sinnvoll zu sein, Bestimmungen für Bilanzversuche weiterhin über den analytischen Weg vorzunehmen

Effekte einer Kalium-abhängigen Variation in der Kationen-Anionen-Bilanz des Futters auf die Elektrolyt- und Stickstoffbilanz bei Schweinen

Einleitung: Die Kationen-Anionen Bilanz (DCAB) des Futters modifiziert den Säure-Basen Status von Tieren und findet Anwendung in der Prävention von Milchfieber bei Kühen, MMA bei Sauen und Urolithiasis bei Haustieren. Durch die Veränderung des Kationen-Anionen-Verhältnisses in Futterrationen können biologische Prozesse beeinflusst werden, der Stickstoffmetabolismus. Ziel der Untersuchung: Die vorliegende Studie befasst sich mit der Frage, ob eine kaliumbedingte Variation der DCAB des Futters für wachsende Schweine einen Einfluss auf bestimmte Parameter des Säure-Basen-Haushaltes und möglicherweise auch auf die Stickstoffbilanz hat. Materialien und Methoden: Dem Versuch standen insgesamt 38 männlich kastrierte Mastschweine (Dreirassen-Kreuzung von Pietrain x Deutsches Edelschwein x Deutsche Landrasse) mit einem Einstallungsalter von ca. 12 Wochen und einer Lebendmasse von 17,3 kg bis 30,3 kg zur Verfügung. In randomisierter Reihenfolge erfolgte die Zuteilung der Schweine zu den acht Versuchsfuttern; Rohproteingehalt von 140 g kg-1 Futter und 200 g kg-1 Futter, sowie je 4 g, 10 g, 14 g oder 20 g Kalium kg-1 Futter. Die Versuchsfutter wiesen eine konstante Konzentration an Natrium und Chlorid auf. Die Hauptfutterkomponenten waren Mais und Weizen. Die beiden Rohproteingehalte wurden durch unterschiedliche Sojaextraktionsschrot- und Maisklebermengen gewonnen. Über Kaliumhydrogencarbonat (KHCO3) und Kaliumchlorid (KCl) resultierte die Einstellung der genannten Kaliumkonzentrationen sowie der vier DCAB-Stufen von -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1, und 342 mEq kg-1 Futter. In einer Adaptionsphase von 15 Tagen gewöhnten sich die Scheine an das Versuchsfutter und die Umgebung. Die Einstallung erfolgte in Einzelboxen und die Versuchstiere erhielten Wasser ad libitum. Während der anschießenden zwei Bilanzphasen von je fünf Tagen wurden die Schweine in Bilanzkäfigen gehalten. Zwischen den beiden Bilanzphasen kam es zu einer fünftägigen Pause ohne Änderung der Fütterung. In der Bilanzzeit wurden der gesamte Harn und Kot der Tiere gesammelt sowie der dazugehörige pH-Wert kontinuierlich bestimmt. Harn- und Kotaliquots wurden für Stickstoff- und Elektrolytanalysen einbehalten. Jede fünftägige Bilanz endete mit der Gewinnung einer Blutprobe von jedem Schwein aus der Vena jugulares zur Bestimmung von Kalium, Natrium, Chlorid, pH-Wert, Hydrogencarbonat, Basenüberschuss und Aminosäuren. Ergebnisse: Kalium hat einen Einfluss auf den Harn pH-Wert. Analog zur steigenden Kaliumaufnahme (DCAB↑) wurden die Harn pH-Werte basischer (-125 mEq kg-1 Futter = Ø 5,93; 342 mEq kg-1 Futter = Ø 8,37). Die Blut pH-Werte, die im Durchschnitt bei 7,21 lagen, wie auch die Hydrogencarbonat- und Basenüberschusskonzentration, reagierten aufgrund der renalen Kompensation nicht wesentlich auf die unterschiedlichen DCAB im Futter. Die dazugehörigen Kot pH-Werte waren bei -125 mEq kg-1 Futter und 66 mEq kg-1 Futter um 0,16 höher als bei den anderen beiden DCAB-Stufen. Die Stickstoffaufnahme variierte zwischen 0,90 g kg-1KM d-1 und 1,22 g kg-1KM d-1 aufgrund der beiden Rohproteingehalte (14 und 20 %) in den Versuchsrationen. Eine Senkung der DCAB im Futter bewirkte eine Verbesserung der Stickstoffverdaulichkeit von 86,1 % auf 89,9 % (p<0,05). Hingegen zeigten die Diäten mit der kaliumärmsten Konzentration die höchsten renalen Stickstoffexkretionen von 442 mg kg-1KM d-1 gegenüber den anderen drei Kaliumkonzentrationen (345 mg kg-1KM d-1). In Folge dessen ergibt sich eine Stickstoffretentionssteigerung mit zunehmender DCAB im Futter. Jedoch wurde bei 66 mEq kg-1 Futter (Kalium 10 g kg-1 Futter) die höchste Stickstoffretention von 643 mg kg-1KM d-1 festgestellt. Die Untersuchung der Blutproben ergab keine Beeinflussung der Summe aller Aminosäuren, die bei ø 44,66 mg dl-1 lag. Die Summe der essentiellen Aminosäuren war bei einer DCAB von 66 mEq kg-1 Futter im Blut geringer als bei den übrigen Variationen. Einige Parameter der Elektrolytbilanzen waren zwischen den Futtervariationen verschieden: Bei dem Versuchsfutter mit einer DCAB von -125 mEq kg-1 Futter (Kalium 4 g kg-1 Futter) schieden die Schweine Na: 2,83 mg kg-1KM d-1 und Cl: 1,54 mg kg-1KM d 1 weniger mit dem Kot und Na: 7,05 mg kg-1KM d-1 weniger mit dem Harn aus gegenüber den weiteren Versuchsgruppen. Die renale Chloridexkretion zeigte keine Variabilität. Die renale, als auch die fäkale Kaliumausscheidung nahm analog zur DCAB des Futters zu (DCAB im Futter: -125 mEq kg-1; 66 mEq kg-1; 168 mEq kg-1; 342 mEq kg-1; K-Abgabe in mg kg-1KM d-1, renal: 74,0; 273,3; 431,1; 609,1; fäkal: 24,5; 31,2; 32,6; 44,0). In der Gesamtheit betrachtet ergibt sich für die Natrium- und Chloridretention keine richtungsweisende Beeinflussung im Zusammenhang mit der DCAB der Versuchsrationen. Die Kaliumretention hingegen stieg von 66,5 mg kg-1KM d-1 (-125 mEq kg-1 Futter) auf 167,0 mg kg-1KM d-1 (342 mEq kg-1 Futter) an, was nicht von den Kaliumkonzentrationen im Blut wiedergegeben wurde. Entsprechendes gilt für die Natrium- und Chloridkonzentrationen im Blut. Schlussfolgerungen: In der Alkalisierung des Harns zeigt sich, dass der DCAB des Futters Einfluss auf den Säure-Basen Status nimmt. Der systemische pH-Wert blieb aufgrund der Puffersysteme des Organismuses weitestgehend unberührt. Durch die KHCO3-Zulagen wurde das intragastrale bzw. das intestinale pH-Milieu verändert, was sich in der schlechteren Verdaulichkeit von Stickstoff bei höherer DCAB wiederspiegelt. Die Stickstoffretention steht in keinem Zusammenhang mit der Stickstoffverdaulichkeit. Mit dem DCAB von 66 mEq kg-1 Futter bzw. K: 10 g kg-1 Futter wurde die beste Retention für Stickstoff beobachtet. Die täglichen Gewichtszunahmen und die Futterverwertungen der Versuchsschweine konnten dies allerdings nicht reflektieren. Anzumerken sei, dass für einen eindeutigen Effekt auf die tägliche Zunahme eine längere Beobachtungsphase notwendig wäre (Sprung der täglichen Zunahmen von 520 g für -125 mEq kg-1 Futter auf das Niveau von 692 g für 66 mEq kg-1 Futter und mehr). Eine Empfehlung in Anlehnung an diese Studie wäre ein DCAB-Wert um die 66 mEq kg-1 Futter. Wird dieser Wert erhöht sinkt die Stickstoffverdaulichkeit auf der anderen Seite verschlechtert sich die Stickstoffretention bei Verringerung der DCAB.Initiation: The dietary cation-anion balance (DCAB) of the feed modifies the acid-base balance and is used in the prevention of milk fever in cows, MMA in sows and urolithiasis in pets. The modification of the cation-anion ratio in diets can take an impact on biological processes inducting nitrogen metabolism. Objectives of investigations: This study objectively clarifies, whether potassium-based variation of the DCAB of the food has an influence on certain parameters of the nitrogen balance and the acid-base balance. Materials and Methods: The trial covered a total of 38 male castrated pigs (three racial crossing Pietrain x Large White x German Landrace) with a housing-age of approximately 12 weeks and a live weight of 17.3 kg to 30.3 kg. In randomized order, the pigs were allocated to the eight experimental feed: crude protein content of 140 g per kg feed and 200 g per kg feed, as well as 4, 10, 14 or 20 g of potassium per kg feed. The sodium and chloride concentrations in the feed were kept constant. The main food components were corn and wheat. The two crude protein levels were determined by various soybean meal and corn gluten quantities. Potassium hydrogen carbonate (KHCO3) and potassium chloride (KCl) were used to establish the four DCAB levels of -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1, and 342 mEq kg-1 feed. In an adaptation period of 15 days pigs were accustomed to food and environment. They were kept in individual pens and were given water ad libitum. During the following two trial phases of five days each, the pigs were kept in balance cages. Between the two trial periods, there was a break of five days (no diet change). During the trial period all urine and excrement of the animals was collected, and the respective pH-value was continuously measured. Aliquots of urine and faeces were used in nitrogen and electrolyte analyses. At the end of each five-day record a blood sample from the jugular vein was taken from each pig for determination of potassium, sodium, chloride, pH-value, hydrogen carbonate, base excess, and amino acids. Results: Potassium has a significant influence on renal pH values. Analogous to increasing potassium intake (DCAB ↑), the urine pH value turned more basic (-125 mEq kg-1 feed = 5.93; 342 mEq kg-1 feed = 8.37). The blood pH levels, which averaged at 7.21, as well as the hydrogen carbonate concentration and base excess concentration, did not respond to the different DCAB in the feed because of the renal compensation. The associated feces pH values at -125 mEq kg-1 feed and 66 mEq kg-1 feed were higher by 0.16 than at the other two DCAB levels. The nitrogen intake varied between 0.90 g kg-1BM d-1 and 1.22 g kg-1BM d-1, based on both crude proteins (14 % and 20 %) in the experimental feeds. A reduction of DCAB in the feed resulted in an improvement of the nitrogen digestibility from 86.1 % to 89.9 % (< 0.05). However, diets with the lowest concentration of potassium showed the highest renal nitrogen excretions of 442 mg kg-1BM d-1 compared to the other three concentrations of potassium (345 mg kg-1BM d-1). As a consequence, nitrogen retention increases with increasing DCAB in the feed. However, the highest nitrogen retention of 643 mg kg-1KM d-1 was found with a 66 mEq kg-1 diet (potassium 10 g kg-1 feed). The examination of blood samples revealed no influence on the sum of the amino acids, which was 44.66 mg dl-1. The sum of the essential amino acids was reduced at a DCAB of 66 mEq kg-1 in blood, similar to the other variations. Some parameters of the electrolyte balances were different between the feed variations: In the experimental diet with a DCAB of -125 mEq kg-1 diet (potassium 4 g kg-1 feed), the pigs eliminated Na: 2.83 mg kg- 1BM d-1 and Cl: 1.54 mg kg– 1BM d-1 less in the feces and Na: 7.05 mg kg- 1KM d-1 less in the urine with respect to the other experimental groups. Renal chloride excretion showed no variability. The renal and fecal excretion of potassium increased proportionally to the DCAB of the feed (DCAB in the feed: -125 mEq kg-1, 66 mEq kg-1, 168 mEq kg-1; 342 mEq kg-1; K output in mg kg- 1BM d-1, renal: 74.0; 273.3; 431.1; 609.1; fecal: 24.5; 31.2; 32.6; 44.0). When viewed against the totality of results for the sodium and chloride retention, there were no trend-setting influences in connection with the DCAB of the experimental diets. The potassium retention, however, increased from 66.5 mg kg- 1BM d-1 (-125 mEq kg-1 feed) to 167.0 mg kg- 1BM d-1 (342 mEq kg -1 feed), which was not reproduced from the potassium concentrations in the blood. The same applied to the sodium and chloride concentrations in the blood. Conclusions: The alkalization of the urine shows that the DCAB of the feed influences the acid-base status. The systemic pH remained largely unaffected due to the buffer systems of the organism. The intragastric, respectively the intestinal, pH medium was changed by the addition of potassium hydrogen carbonate, which is reflected in the poorer digestibility of nitrogen at higher DCAB. The nitrogen retention is not related to the nitrogen digestibility. The best retention of nitrogen was observed with the DCAB of 66 mEq kg-1 feed (K: 10 g kg-1 feed). The daily weight gain and feed utilizations of the pigs certainly could not reflect this. It should be noted, however, that a longer observation period would be necessary for a clear effect on daily gain (jump of the daily weight gain from 520 g of -125 mEq kg-1 feed to the level of 692 g for 66 mEq kg-1 feed and more). A recommendation based on this study would be a DCAB value of 66 mEq kg-1 feed. If this value increases, the nitrogen digestibility decreases; on the other hand, the nitrogen retention deteriorated with reducing DCAB

Ein Beitrag zum Toxnetz-Explorer: Die Niere

Im Rahmen des Postgradual-Studienganges (PGS) „Toxikologie und Umweltschutz“ wird das interaktive Lernprogramm „Toxnetz-Explorer“ entwickelt. Anhand von Grafiken, Animationen und unterstützenden Texten sollen die wichtigsten Funktionen des menschlichen Körpers und einzelner Organe sowie der Zusammenhang dieser mit toxikologischen Vorgängen veranschaulicht werden. Die vorliegende Arbeit stellt die Basis des Abschnittes über die Niere für das Lernprogramms „Toxnetz-Explorer“ dar. Die Nieren sind die zentralen Ausscheidungsorgane des menschlichen Körpers. Alle löslichen Verbindungen werden in der Niere filtriert, dem Körper über unterschiedliche Prozesse zurückgeführt, metabolisiert oder ausgeschieden. Darüber hinaus besitzt die Niere weitere regulierende Aufgaben, wie beispielsweise die Regulation des Wasser-Elektrolyt- oder des Säure-Haushaltes. Sie sind ebenfalls für die Autoregulation des renalen Blutdruckes und die Synthese von verschiedenen Substanzen verantwortlich. Auf Grund dieser vielen und wichtigen Funktionen und der hohen Durchblutungsrate sowie der Aufkonzentrierung von Substanzen stellen die Nieren ein attraktives Ziel für ein große Anzahl an toxischen Stoffen dar, welche an die verschiedenen renalen Funktionseinheiten eine Schädigung bewirken können. Ziel dieser Arbeit ist die anschauliche Darstellung des anatomischen Aufbaus der Niere, der normalen renalen Funktionen und Aufgaben im menschlichen Körper, sowie eine Zusammenstellung verschiedener nephrotoxischen Substanzen und deren spezifischen Schädigungsmechanismen

Vorkommen und metabolischer Transit alimentärer 1,2 Dicarbonylverbindungen

1,2-Dicarbonylverbindungen spielen aufgrund ihrer Reaktivität gegenüber Aminosäureseitenketten von Proteinen eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Maillard Reaktionsprodukten (MRP) und werden auch im Zusammenhang mit der Entstehung pathophysiologischer Konsequenzen bei metabolischen Erkrankungen diskutiert. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach der physiologischen Relevanz alimentär aufgenommener 1,2 Dicarbonylverbindungen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst eine Bestandsaufnahme zum Vorkommen von 1,2-Dicarbonylverbindungen in einem Spektrum von Lebensmitteln, gefolgt von Untersuchungen zum metabolischen Transit von 3 Desoxyglucoson (3-DG) und Methylglyoxal (MGO) bzw. spezifischer Metabolite in Abhängigkeit der alimentären Aufnahme und zur Stabilität der Verbindungen während einer simulierten gastrointestinalen Verdauung. 1a Die 1,2-Dicarbonylverbindungen 3-DG, 3 Desoxygalactoson (3-DGal), MGO und Glyoxal (GO) sowie das Zuckerabbauprodukt 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) als ein wichtiger Indikator für Erhitzungsprozesse in Lebensmitteln wurden in 173 Lebensmittelproben mittels einer optimierten RP-HPLC-Methode mit UV-Detektion bestimmt. Darunter waren neben alkoholfreien und alkoholischen Getränken auch süße Aufstriche, Brot- und Backwaren. In allen untersuchten Lebensmittelproben war 3 DG die quantitativ bedeutendste 1,2 Dicarbonylverbindung. Hohe 3-DG-Gehalte wurden in Bonbons, Honig und süßen Aufstrichen (Mediane: 165–626 mg/kg) und in Essig (Aceto balsamico bis 2622 mg/L) analysiert. Lebensmittel wie Fruchtsäfte, Bier, Brot- und Backwaren wiesen geringere 3 DG-Gehalte auf (Median: 27–129 mg/L bzw. mg/kg). In allen untersuchten Lebensmitteln lagen die Gehalte des 3-DG höher als die des HMF. 3-DGal konnte erstmals in nahezu allen Lebensmittel detektiert werden, mit einem Maximalwert von 162 mg/L in Aceto balsamico. In dieser Probe wurde auch ein hoher MGO-Gehalt (53 mg/L) gemessen. GO kommt in etwa gleichen Konzentrationsbereichen wie MGO vor. Generell lagen die Gehalte für 3-DGal höher als die für MGO. Eine Ausnahme stellt der untersuchte Manuka-Honig dar (463 mg MGO/kg). 1b Auf Basis der quantitativen Daten wurden Gehalte von 1,2-Dicarbonylverbindungen in verzehrüblichen Portionsgrößen verschiedener Lebensmittel berechnet und eine tägliche alimentäre Aufnahme von 20–160 mg (0,1–1,0 mmol) 3-DG und 5–20 mg (0,1–0,3 mmol) MGO abgeschätzt. 2a Der metabolische Transit von 3-DG und MGO wurde jeweils in einer dreitägigen Ernährungsstudie untersucht. Während der 3 Tage hatten die Probanden eine Dicarbonyl- und MRP-freie Diät (Rohkosternährung) einzuhalten. Am Morgen des zweiten Tages erhielten die Probanden eine definierte Menge 3-DG bzw. MGO (je 500 µmol), enthalten in Waldhonig bzw. Manuka-Honig. In den 24 h Urinproben der 3-DG-Interventionsstudie wurde 3-DG und dessen Metabolit 3-Desoxyfructose (3-DF) analysiert, außerdem Pyrralin und 3 DG-Hydroimidazolon (3-DG-H) als 3-DG-spezifisches MRP. In den 24 h Urinproben der MGO-Interventionsstudie wurde MGO und dessen Metabolit D-Lactat analysiert, außerdem MGO-Hydroimidazolon 1 (MG-H1) als charakteristisches MRP des MGO. Alle Verbindungen waren in den Urinproben nachweisbar. 2b Am ersten Tag der 3-DG-Interventionsstudie betrug der Median der renalen 3-DG- und 3 DF-Exkretion aller 9 Probanden 4,6 bzw. 77 µmol/d. Am Tag der definierten 3-DG-Aufnahme (Tag 2) stieg der Median der renalen 3-DG- und 3-DF-Exkretion signifikant auf 7,5 bzw. 147 µmol/d an. An Tag 3 unterschieden sich die täglichen renalen Ausscheidungen von 3-DG und 3-DF nicht signifikant von denen an Tag 1 (P > 0,05). Der Median der renalen Wiederfindung des an Tag 2 alimentär aufgenommenen 3-DG wurde mit 14 % abgeschätzt (Spannweite: 6–25 %). Der Median der renalen Exkretion von Pyrralin und 3-DG-H sank im Verlauf der dreitägigen Studie von 2,5 bzw. 1,0 auf 1,2 µmol/d bzw. 0,5 µmol/d. Diese Ergebnisse deuten erstmalig darauf hin, dass 3-DG aus der Nahrung resorbiert, resorbiertes 3 DG zu 3-DF metabolisiert und resorbiertes 3-DG hauptsächlich als 3-DF renal eliminiert wird. Die Exkretion der untersuchten MRP erwies sich in dieser Studie als nicht abhängig von der alimentären Aufnahme des 3 DG. 2c Die renale MGO- sowie D-Lactat-Ausscheidung wies keinen Zusammenhang mit der oralen Aufnahme einer hohen MGO-Menge auf. An allen 3 Tagen der MGO-Interventionsstudie lag die renale MGO-Exkretion aller 4 Probanden zwischen 0,11 und 0,30 µmol/d und die D-Lactat-Ausscheidung zwischen 52 und 224 µmol/d. Der Median der renalen MG-H1-Ausscheidung sank im Verlauf der dreitägigen Studie von 3,8 auf 1,2 µmol/d an Tag 3. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass keine Resorption des MGO in die Zirkulation erfolgte. 3a Zur Beurteilung der Stabilität von 3-DG und MGO während der gastrointestinalen Verdauung wurde ein zweistufiges System von Hellwig et al. (2013b) adaptiert, bestehend aus einer zweistündigen „Magenstufe“ (Pepsin, pH = 2) und einer sechsstündigen „Darmstufe“ (Pankreatin/Trypsin, pH = 7,5). Für die Verdauungssimulation wurden jeweils wässrige 3 DG- und MGO-Standardlösungen mit Konzentrationen im lebensmittelrelevanten Bereich eingesetzt. Weiterhin wurde die simulierte Verdauung in Anwesenheit von Casein als Modellprotein, durchgeführt. 3b Nach achtstündiger simulierter Verdauung war im Verdauungsansatz noch 70 ± 10 % der initialen 3-DG-Menge bestimmbar. Die Anwesenheit des Caseins zeigte keinen Effekt auf die 3-DG-Konzentration. Damit dürfte nach gastrointestinaler Verdauung ein Großteil des alimentär aufgenommenen 3-DG zur Resorption zur Verfügung stehen. 3c Im Gegensatz zum 3-DG sank die MGO-Konzentration im Verlauf der achtstündigen simulierten Verdauung auf 15 ± 4 % der Ausgangskonzentration. In Anwesenheit von Casein verstärkte sich die Abnahme der MGO-Konzentration auf 9 ± 1 %. Es konnte gezeigt werden, dass die Abnahme der MGO-Konzentration auf Reaktionen mit den in den Verdauungsansätzen enthaltenen Enzymen und Proteinen zurückzuführen ist. MGO wird damit nach gastrointestinaler Verdauung nur noch in begrenztem Maße zur Resorption zur Verfügung. Die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Resultate lassen den Schluss zu, dass die biologische Verfügbarkeit alimentärer 1,2-Dicarbonylverbindungen gering (3-DG) bis vernachlässigbar (MGO) ist und selbst stark erhitzte Lebensmittel damit keinen maßgeblichen Beitrag zum „Gesamtpool“ an Dicarbonylverbindungen in vivo und den damit möglicherweise einhergehenden physiologischen Konsequenzen leisten

Gendertypische Unterschiede in Ernährungswissen und Lifestyleparametern

“…Das Ernährungsverhalten wird zwar nicht nur durch das eigene Ernährungswissen beeinflusst, dennoch ist es aber eine Voraussetzung für die Anwendung einer bedarfsgerechten Ernährung. Ungünstige Ernährungsmuster in der Bevölkerung können zum Teil auch auf mangelndes Wissen zurückgeführt werden…” (ÖEB, 2003) Laut dem österreichischen Ernährungsbericht von 2008 gibt es in allen Altersgruppen der österreichischen Bevölkerung einen erschreckend hohen Anteil an Personen die übergewichtig und teilweise adipös sind. Leider steigt die Zahl der übergewichtigen Menschen , unabhängig von Geschlecht und Alter, immer weiter an. Falsche Ernährung gilt als Risikofaktor für die Entstehung von ernährungbedingten Krankheiten. Gepaart mit einem passiven Lebensstil sowie Nikotin und Alkoholkonsum kann ernährungsbedingtes Übergewicht zu Krankheiten wie Diabetes mellitus, Krebs, Herzerkrankungen oder Adipositas führen (ÖEB, 2008). Ernährungsverhalten steht im unmittelbaren Zusammenhang mit der Gesundheit. Ernährungswissen und Ernährungsbewusstsein kann massgeblich zur Prävention vor ernährungsassoziierten Erkrankungen beitragen. (ÖEB, 2003). Ziel dieser Arbeit ist, Ernährungswissen und Verhalten eines Studienkollektivs auf qualitative und quantitative Weise zu erfragen. Weiters werden sozioökonomische Faktoren, Lebensstilfaktoren wie Zigarettenkonsum oder die physische Aktivität und persönliche Einstellungen hinsichtlich der Ernährung beleuchtet. Dazu wurden folgende Hypothesen verifiziert oder falsifiziert und Fragestellungen beleuchtet: Ernährungswissen korreliert mit der Schulausbildung Ernährungswissen ist abhängig vom Geschlecht Der Body mass index korreliert mit dem Ernährungswissen Der Body mass index korreliert mit der Schulausbildung “…Wie groß ist das Wissen über ernährungsbedingte Krankheiten?...” “…Welche Einstellungen zeigen sich gegnüber Light und Bio-Produkten?...” Mittels quantitativer und qualitativer Befragung eines Studienkollektivs (n=343) wurden somatometrische und sozioökonomische Faktoren sowie Verzehrgewohnheiten und Lebensstilfaktoren erfragt. Zusätzlich wurde anhand eines „Ernährungsquizes“ und eines Test, über „Ernährungsmythen“ das Wissen über ernährungsbezogene Fakten getestet. Neben der quantitativen Befragung mittels Fragebogen wurden zusätzlich qualitative Interviews geführt. Anhand dieser Gespräche konnten insgesamt 21 Personen über ihre persönliche Einstellung zu Gesundheit, Ernährungsstil und ernährungsbedingte Risikofaktoren eingehend befragt werden. Außerdem wurde die Einstellung gegenüber Light und biologischen Produkten erfragt. Die gesammelten Daten wurden mit dem Softwareprogramm “SPSS 18” statistisch ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden kritisch beleuchtet und mit den Ergebnissen der österreichischen Ernährungsberichte aus den Jahren 2003 und 2008 sowie mit dem Wiener Gesundheitsbericht von 2004 verglichen. Die statistische Auswertung der Daten zeigte, dass das der Stellenwert der eigenen Gesundheit und das Wissen über die Risiken falscher Ernährung allgemein sehr hoch sind. Auch das Interesse an ernährungsphysiologischen Lebensmittelangaben ist beachtlich. Frauen zeigen hier jedoch mehr Interesse als Männer. Gleichzeitig schätzen Frauen ihr Körpergewicht eher als „ungesund“ ein. Sport wird vom Großteil des Studienkollektivs ein bis zweimal pro Woche ausgeübt. Zusätzlich wurden Verzehrgewohnheiten von verschiedenen Nahrungsmittelgruppen erfragt. Der allgemeine Obst- und Gemüsekonsum erwies sich als positiv. Die Mehrheit verzehrt frisches Obst und Gemüse täglich bis mehrmals pro Woche. Auch Beilagen wie Nudeln oder Kartoffeln sowie fleischliche Kost wird mehramls pro Woche konsumiert. Fisch wird vom Großteil der befragten Teilnehmer ausreichend verzehrt. Auffällig ist die hohe Verzehrfrequenz von Süßigkeiten und Backwaren innerhalb der Altersgruppe >75 Jahre. Der Konsum von Limonaden und Knabbergebäck ist allgemein gering. Das Ernährungsquiz lieferte im Allgemeinen ein gutes Ergebnis. Die Mehrheit der befragten Personen konnte mit den Schulnoten „Sehr Gut“ und „Gut“ beurteilt werden. Frauen erzielten hier bessere Ergebnisse als die männlichen Teilnehmer. Außerdem wurde das Wissen über weit verbreitete „Ernährungsmythen“ getestet. Die Analyse ergab, dass lediglich ein geringer Prozentsatz der Testpersonen darüber Bescheid weiß. Der Großteil musste mit den Schulnoten „Befriedigend“ und „Genügend“ beurteilt werden. Anhand der statistischen Datenauswertung konnte belegt werden, dass das Ernährungswissen stark mit der Schulausbildung zusammenhängt. Die Hypothesen, dass Ernährungswissen in Zusammenhang mit dem Geschlecht und dem Body mass index steht und dass die Schulausbildung massgeblichen Einfluss auf den Body mass index hat, mussten hingegen falsifiziert werden

Quantitative Studien zu Vorkommen und metabolischem Transit alimentärer Maillard-Reaktions-Produkte

Die Maillard-Reaktion und ihre Produkte (MRPs) sind aus der Lebensmittelchemie bekannt. Der Nachweis der Derivate in physiologischen Medien und die Beobachtung erhöhter Gehalte im Zusammenhang mit Alterungsgeschehen und Stoffwechselerkrankungen führte zur Diskussion möglicher pathophysiologischer Konsequenzen in vivo. Auf diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach der Relevanz der täglichen Nahrung als MRP-Quelle. Grundlage zur Beurteilung sind quantitative Daten zum Vorkommen der Verbindungen in Lebensmitteln. Heterogenität und Vielzahl der Produkte machen die Betrachtung individueller und die Berücksichtigung noch unbekannter Derivate notwendig. Durch Bestimmung von Lysin, dem Amadori-Produkt (AP) Ne-Desoxylactulosyl-1-lysin, Pyrralin, Ne-Carboxymethyllysin (CML), Glyoxal- und Methylglyoxal-Lysin-Dimer (GOLD, MOLD) und 2-Amino-6-(3-hydroxy-2-methyl-4-oxo-4H-pyridin-1-yl)-hexansäure (Maltosin) in verschiedenen Milchprodukten konnte gezeigt werden, dass AP das Hauptprodukt der Lysinderivatisierung in diesen Proben darstellt. CML und Pyrralin gewannen mit zunehmender Erhitzung an Bedeutung, wobei Pyrralin auch in den stark thermisch behandelten Proben nur in relativ geringen Mengen gebildet wird. GOLD und MOLD waren nicht nachweisbar. Mit den erfassten Derivaten konnte nur ein Teil, 40-50 % in flüssigen Proben, der Lysinmodifizierung erklärt werden. Es kommt demnach in erheblichem Maße zur Bildung weiterer in Nahrungsmitteln noch nicht erfasster Derivate. Das hier erstmals in Lebensmitteln quantifizierte Maltosin leistet keinen relevanten Beitrag zur weiteren Aufklärung der Lysinmodifizierung, da es erst in sehr stark erhitzten Produkten und in deutlich geringeren Mengen als Pyrralin entsteht. Zur Beurteilung der ernährungsphysiologischen Relevanz alimentärer MRPs sind neben der zugeführten Menge deren Resorbierbarkeit und Elimination aus dem Körper von Interesse. Anhand der renalen Exkretion definierter Lysinderivate in Abhängigkeit von der nahrungsbedingten Zufuhr sollten Aussagen zu deren metabolischem Transit getroffen werden. Es wurde eine Ernährungsstudie durchgeführt, in der die Probanden zunächst auf MRP-haltige Lebensmittel verzichteten, dann, bis auf eine Kontrollgruppe, Mahlzeiten mit bekannten Gehalten verzehrten und im Anschluss wieder MRPfrei lebten. Die 24h-Urinproben der Teilnehmer wurden hinsichtlich der Gehalte an freiem AP, Pyrralin, CML und Pentosidin untersucht. Die Gehalte lagen für AP, Pyrralin und CML in der Größenordnung weniger mg pro Tag, für Pentosidin dagegen nur bei wenigen µg pro Tag. Der Verzicht auf MRP-haltige Nahrung führte innerhalb von 48 bis 72 h zum Absinken der Gehalte auf ein Basislevel. Es zeigte sich, dass mehr als 85 % des AP, ca. 90 % des Pyrralins aber nur 30 bis 40 % des Pentosidins im Urin aus alimentären Quellen stammen. AP, Pyrralin und Pentosidin werden demnach grundsätzlich aus der Nahrung resorbiert und über die Nieren eliminiert. Im Gegensatz zu Literaturberichten waren die im Urin messbaren CML-Gehalte durch die MRP-freie Diät nicht beeinflussbar, was auf eine geringe oder fehlende proteolytische Freisetzung und/oder schlechtere Resorbierbarkeit der Verbindung hindeutet. Nach Verzehr definierter MRP-Mengen zeigten sich stark unterschiedliche Wiederfindungen. Während freies Pentosidin und proteingebundenes Pyrralin nahezu vollständig bzw. zum überwiegenden Teil (50 bis 60 %) über den Urin eliminiert werden, trifft dies nur auf einen geringen Prozentsatz des proteingebundenen Pentosidins (2 %) und des AP (&amp;lt;3 %) zu. Eine ernährungsphysiologische Beurteilung kann demnach nur nach Kenntnis der im Lebensmittel enthaltenen Derivate und deren individuellen metabolischen Transits erfolgen. Ausgehend von der vorliegenden Arbeit und der Literatur ist das von der Nahrung ausgehende Gefährdungspotential als gering anzusehen. Zu berücksichtigen bleibt, dass ein großer Teil der MRPs noch immer unbekannt ist, ernährungsphysiologische Konsequenzen damit nicht abschließend einzuschätzen sind

Einfluss von Omega-3-Fettsäuren aus Algen auf das Fettsäuremuster und auf Knochenparameter beim Pony

In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, wie sich der Anteil an Ω-3-Fettsäuren im Gesamtfettsäuremuster von Pferden nach Fütterung von Algen, die reich an Ω-3-Fettsäuren sind, verändert. Neben Fischöl gelten Mikroalgen als Quelle für die beiden Ω-3-Fettsäuren Eicosapentaensäure (EPA) und Docosahexaensäure (DHA). Positive Effekte von Ω-3-Fettsäuren auf den Knochen werden diskutiert. Aufgrund dessen wurde in der hier durchgeführten Studie erstmals die Wirkung von Ω-3-Fettsäuren auf den Knochenstoffwechsel des Pferdes untersucht. Während des insgesamt 24-wöchigen Versuchs wurden dem Futter von 4 Ponies über einen Zeitraum von 12 Wochen DHA-reiche Mikroalgen (0.32g/kg KM) zugesetzt. Im Serum wurden das Gesamtfettsäuremuster und die Knochenformationsmarker, gesamtalkalische Phosphatase und Osteocalcin bestimmt. Im Urin wurden die Knochenresorptionsmarker Collagen-Crosslinks (Pyridinolin und Desoxypyridinolin) und der Calciumgehalt untersucht. Im Serum der Tiere konnte nach Zusatz der Algen zum Futter ein deutlicher Anstieg der beiden Ω-3-Fettsäuren EPA und DHA auf das 13-fache bzw. das 23-fache nachgewiesen werden. 6 Wochen nach Absetzen der Algensupplementierung wurde die DHA-Konzentration des Ausgangswertes fast wieder erreicht. Die Verabreichung der Omega-Algen führte weder bei den Markern der Knochenformation noch bei den Markern der Knochenresorption zu signifikanten Veränderungen. Es lassen sich lediglich Tendenzen feststellen. Eventuell ist eine längere Verabreichung oder eine höhere Dosierung nötig, um eine Veränderung des Knochenstoffwechsels zu erzielen.The focus of this study is to examine in which way feeding horses algae with a high content of omega-3-fatty acids is influencing the proportion of omega-3-fatty acids in the total fatty acid pattern. In addition to fish oil, microalgae are known as a source for the two omega-3-fatty acids eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). Positive effects of omega-3-fatty acids on bone metabolism is discussed. In the present study we investigated for the first time the effect of omega-3-fatty acids on the bone metabolism of horses. During a 24-week trial period, 4 ponies were fed DHA rich microalgae with a dosing of 0.32 g/kg body weight over 12 weeks. In the blood serum, the total fatty acid pattern and the bone formation markers alkaline phosphatase and osteocalcin were identified. Additionally, the markers of bone resorption collagen cross links (pyridinolin and deoxypyridinoline) as well as calcium were determined in the urine. After the feeding of the algae, a significant increase of the omega-3-fatty acids EPA and DHA – 13-fold and 23-fold respectively – could be determined. 6 weeks after finishing the feeding of the algea the DHA concentration was almost as before the feeding period. The feeding of the omega-algae did not result in a significant change in the absorption- and the formation bone markers. Only tendencies could be detected. A longer feeding period or a higher dosing may be necessary to achieve a significant shifting of the bone markers