Samstag, 19. August 2017

Das retrograde Zahnwachstum beim Kaninchen. Teil 2

Knochenstoffwechsel - Mineralien & Hormone

Gesunde Zähne und Knochen hängen, neben mechanischen Belastungen, von vielen weiteren Faktoren ab. Dazu gehören im Wesentlichen die Haltung und Ernährung. Krankheiten, Haltungsbedingungen, Gruppengefüge, die Nahrung und in ihr enthaltene Nährstoffe sorgen für einen bestimmten körperlichen Zustand (Körperintegrität) mit einem Immunsystem, welches als den Körper vor Krankheiten schützt. Der Schutz der Körperintegrität von Tieren ist auch Bestandteil des Tierschutzgesetzes.

Im Körper findet ein ständiger Umbau von Knochen- und Zahnsubstanz statt. Damit diese Vorgänge reibungslos ablaufen können sind Nährstoffe, Enzyme, Hormone u. v. m. nötig. Der Körper benötigt Nährstoffe nicht nur für die energetische Versorgung. Mit der Nahrung wird ein Organismus mithin nicht nur satt, sondern erneuert auch seine Substanz und baut ein Abwehrsystem auf, dass "Immunsystem" genannt wird.

Der Stoffwechsel von Kaninchen ist in mancher Hinsicht etwas "speziell", unterscheidet sich also zu dem anderer Säugetiere. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei das Gebiss bzw. die lebenslang nachwachsenden Zähne. Hauptsächlich durch den Verzehr abrasiver Nahrung werden diese auch wieder abgenutzt, so dass ein Gleichgewicht zwischen Längenzunahme und Abnutzung besteht. Für den ständigen Neuaufbau der Zahnsubstanz (und auch auch Knochen) werden Mineralien benötigt, die über die Nahrung aufgenommen werden. Dazu zählen als wichtigste Calcium (Ca), Phosphor (P) und Magnesium (Mg). Damit diese Mineralien auch vom Körper dorthin transportiert und eingebaut werden, wo es nötig ist, sind wiederum andere Stoffe nötig. Da Mineralien bestimmte Funktionen im Körper erfüllen, ist nicht nur ihre Menge entscheiden, sondern auch ihr Verhältnis zueinander. Ein Zuviel oder Zuwenig eines Minerals kann die Aufnahme eines anderen behindern oder den Nutzen durch einen Nachteil aufwiegen. Das Zusammenspiel mit Aminosäuren, Fettsäuren, Hormonen und anderen Stoffen ist ein fein abgestimmter Regelkreis, der jede Substanz in der richtigen Menge benötigt.

Calcium ist ein Mineral, welches ein Kaninchen in relativ großen Mengen benötigt, da die Zähne ständig nachwachsen. Im Körper existiert es u. a. als „Hydroxylapatit“ in Knochen und Zähnen. 95% des Calciums liegt im Körper in Kombination mit Phosphor in gebundener Form in Knochen und Zähnen vor, 1% im Zytoplasma und 4% in gelöster Form als Calciumionen (Ca⁺⁺ bzw. Ca²⁺) im Blutplasma. Nur das ionisierte Calcium ist biologisch wirksam. Phosphat- und Calciumionen bilden z. B. die Grundlage für „Osteoblasten“, die für den Zahn- und Knochenaufbau wichtig sind. Ein weiteres, wichtiges Mineral ist Phosphor bzw. dessen Ionen (H2PO4⁻, HPO42⁻). Sie wirken im Blut als Puffer zur Aufrechterhaltung des pH-Wertes von 7, außerdem ist Phosphat in Form der Verbindung „Hydroxylapatit“ wie Calcium am Aufbau von Zähnen und Knochen beteiligt. Magnesium ist ein wichtiger Bestandteil grüner Pflanzen wie auch des tierischen Organismus. Als Gegenspieler von Calcium kann es dessen Verwertung beeinträchtigen, weil es über dieselben Transporter vom Darm in das Blut befördert wird. Bei einem chronischen und massiven Magnesium-Mangel verringert sich die Parathormon-Sekretion aus den Nebenschilddrüsen. Für den Stoffwechsel ist Magnesium unersetzlich, weil sehr viele Enzyme darauf angewiesen sind. Es dient der Energiegewinnung und dem Wachstum von Zellen, beeinflusst die Knochenbildung, den Kohlenhydratstoffwechsel und die Proteinsynthese.

Die Nahrung des Kaninchens ist sehr calciumlastig, das heißt, der Körper ist dafür ausgelegt, große Mengen dieses Minerals aufzunehmen und umzusetzen. Was nicht für den Stoffwechsel benötigt wird, scheidet es über den Urin aus. Wenn der Urin trocknet, finden sich oft weiße Flecke - überschüssiges Calcium.

 Bild 1: Getrockneter Urin mit Calcium-Rückstand


Tabelle 1: Mineraliengehalte in verschiedenen Futtermitteln,
in g/kg Trockensubstanz


In der Tabelle 1 sind beispielhaft Werte für verschiedene Futtermittel aufgeführt. Gemüse verfügt über relativ geringe Gehalte an Calcium. Mit Pellets wird versucht, den Bedarf des Kaninchens an Calcium zu befriedigen. Besonders auffällig ist das Verhältnis von Calcium zu Phosphor in Gemüse. Es beträgt 1 : 1, das heißt, der "Calciumräuber" Phosphor liegt etwa mit dem gleichen Gehalt wie Calcium vor, während er in allen anderen Futtermitteln deutlich niedriger ist. Das heißt, man kann davon ausgehen, dass bei längerer Verfütterung von Gemüse Störungen im Ca/P-Stoffwechsel zu erwarten sind, also der Einbau von Calcium im geringeren Maße stattfindet, zumal auch die Calciummengen in Gemüse sehr niedrig sind.

Als „Calcium- und Phosphathaushalt“ werden Mechanismen beschrieben, die die Konzentrationen frei gelöster Calcium- und Phosphationen im Organismus regeln und damit konstant halten. Der Calciumbestand des Körpers wird bei den meisten Säugetieren hauptsächlich durch das Zusammenwirken der Hormone „Parathormon“, „Calcitriol“ und „Calcitonin“ gesteuert. Einen weiteren Einfluss nehmen die Sexualhormone „Testosteron“ und „Östrogen“, indem sie die für den Knochenstoffwechsel notwendigen Hormone beeinflussen und selbst aufbauend und erhaltend am Knochen wirken.

Parathormon (PTH) ist ein Hormon der Nebenschilddrüse, dessen Freisetzung über den Calciumspiegel im Blut reguliert wird. Sinkt er, wird vermehrt PTH freigesetzt, bei steigendem Calciumgehalt wird die PTH-Sekretion gehemmt. Dies wird auch als „negative Rückkopplung“ bezeichnet. Das PTH sorgt bei Calciummangel dafür, dass dieses aus den Knochen gelöst wird, so dass dessen Konzentration im Blut wieder ansteigt. Die Knochen wirken also wie ein großer Calciumspeicher, aus dem bei einem Mangel geschöpft werden kann. Durch das PTH wird die Phosphatausscheidung über die Niere gesteigert, was die Bildung unlöslicher Calcium-Phosphat-Komplexe im Blut verhindern soll. Calcitriol (Vitamin D₃-Hormon) wird aus Cholecalciferol synthetisiert und reguliert gemeinsam mit PTH und Calcitonin die Calciumresorption im Darm. Außerdem begünstigt es die renale Reabsorption in der Niere. Ein chronischer Mangel an Vitamin D im Futter bewirkt „Osteomalazie“ (Brommage, et al., 1988). Mit diesem Begriff wird die „Knochenweiche“ beschrieben, eine Erkrankung, die aus einer mangelnden Skelettmineralisierung entsteht. Calcitonin ist ein Hormon der Schilddrüse, welches bei einer erhöhten Calciumkonzentration vermehrt freigesetzt wird und somit eine schnelle und kurz dauernde Senkung des Calciumspiegels im Blut bewirkt. Es ist somit ein „Gegenspieler“ (Antagonist) des PTH. Östrogene sind weibliche Sexualhormone, die hauptsächlich in den Eierstöcken produziert werden. Sie hemmen die Aktivität der Osteoklasten, die Knochengewebe abbauen und tragen somit zum Erhalt der Knochensubstanz bei (Mano, et al., 1996). Nach einer Kastration ist diese Funktion nicht oder nur noch zum Teil gegeben. Testosteron ist ein männliches Sexualhormon, welches die Calciumausscheidung mit dem Urin erhöht und somit zum Calcium-Haushalt im Organismus beiträgt. Es wird in den Hoden männlicher Tiere und in geringen Mengen in den Eierstöcken von Weibchen produziert. Eine Kastration (Orchiektomie, Entfernung der Hoden) verringert die Calciumausscheidung (Hsu, et al., 2010).

(Gilsanz, et al., 1988) untersuchte den Einfluss der Geschlechtshormone auf die Knochendichte. Nach der Kastration im Alter von 6 Wochen wurden männlichen Weißen Neuseeländer-Kaninchen jeweils Testosteron und Östrogen verabreicht, also die Geschlechtshormone, die nach einer Kastration nicht mehr produziert werden. Die Knochendichte wurde mit Hilfe quantitativer Computertomographie (QCT) ermittelt und die Werte als K₂HPO₄ (Dikaliumhydrogenphosphat) in mg/cm³ angegeben. Aus den folgendenen Diagrammen wird ersichtlich, dass die Knochendichte der Kontrollgruppe, also die der kastrierten Tiere ohne Testosteronzugabe zum Zeitpunkt des Schlusses der Wachstumsfugen signifikant geringer war als die Knochendichte der Tiere, die zusätzlich Testosteron erhielten. Ein ähnliches Ergebnis erbrachte die Zufuhr von Östrogenen.

Diagramm 1: Knochendichte kastrierter Kaninchen mit und ohne zusätzlicher Testosterongabe, nach (Gilsanz, et al., 1988)


Diagramm 2: Knochendichte kastrierter Kaninchen mit und ohne zusätzlicher Östrogengabe, nach (Gilsanz, et al., 1988)


Die Diagramme zeigen, dass eine Kastration von Kaninchen die Knochendichte signifikant verringert, im Fall des Östrogens beträgt sie nur noch die Hälfte im Vergleich zu den Kaninchen, denen Östrogen zugeführt wurde. Dieser Nachteil einer Kastration wird von Tierärzten so gut wie nie erwähnt.

Der Einfluss von Sonnenlicht ist schon recht lange bekannt. Mellanby und Killick untersuchten z. B. den Einfluss von UV-B-Strahlen als Teil des Sonnenlichts auf die Bildung von Vitamin D unter Zuhilfenahme von Quecksilberdampflampen an Kaninchen und Pflanzen (Mellanby, et al., 1926). Nachdem Tiere dreimal in der Woche mit den Lampen bestrahlt wurden, wiesen diese im Vergleich zu den nicht bestrahlten eine normale Knochendichte auf, die nicht bestrahlten entwickelten Rachitis. Ebenso verhielt es sich mit dem Futter. Die Verfütterung von Kohl, der bestrahlt wurde, resultierte in annähernd normalen Zähnen und Knochen, während der nichtbestrahlte zu Rachitis führte. In ähnlichen Untersuchungen wurde von (Hume, et al., 1927) festgestellt, dass bereits die Bestrahlung kleiner Bereiche der Haut des Kaninchens ((2,5 x 3,5) cm = 8,75 cm²) ausreichte, den Bedarf an Vitamin D bei einer defizitären Ernährung auszugleichen. Die Bestrahlung wurde dreimal pro Woche für jeweils 10 Minuten durchgeführt.

(Brommage, et al., 1988) bestätigten den prinzipiellen, hormonellen Mechanismus, der mit dem anderer Spezies vergleichbar ist. Sie untersuchten auch den Einfluss von Vitamin D auf die Knochendichte von Kaninchen. Diese erhielten jeweils ein Futter ohne Vitamin-D-Anreicherung und die Kontrolltiere ein Futter mit Vitamin D über einen Zeitraum von 19,6 Monaten. Die Serumspiegel von 25-OH-D und 1,25-(OH)₂D waren in allen Vitamin-D-defizitären Kaninchen nicht nachweisbar, während sie in typischer Weise bei den Kontrollkaninchen vorhanden waren. Obwohl einige Vitamin D-defizitäre Kaninchen in der Lage waren, normale Serum-P-Spiegel aufrechtzuerhalten, fielen bei anderen Kaninchen die Serum-P-Spiegel drastisch. Die resultierende Hypophosphatämie bei diesen Kaninchen führte zu einer unzureichenden Skelettmineralisierung und den klassischen Anzeichen einer Osteomalazie (Knochenweiche auf Grund eines Vitamin-D- oder Calciummangels). Zusammenfassend wurde festgestellt, dass die Ergebnisse die Bedeutung von Vitamin D bei der Aufrechterhaltung der normalen P-Absorption im Darm bei erwachsenen Kaninchen betonen.

Nach (Harcourt-Brown, 2002) konnte bei Laborkaninchen, die ohne Zugang zu ultraviolettem Licht gehalten wurden und eine Vitamin-D-arme Nahrung erhielten, nach 5 Monaten im Serum kein 25-OH-D und 1,25-(OH)₂D₃ mehr nachgewiesen werden. Eine Untersuchung an Kaninchen, die in Freilandhaltung oder im Stall ohne Zugang zu Sonnenlicht gehalten wurden, zeigte einen ähnlichen Effekt.

Kaninchen werden in der Literatur häufig als „überwiegend dämmerungs- und nachtaktiv“ beschrieben. Daraus könnte man schließen, dass sie eigentlich nur sehr selten natürlichem Son-nenlicht ausgesetzt sind. In ihrer Dissertation zitiert (Hansen, 2012) eine Aussage von (Kamphues, 1999). Demnach wäre es diskussionswürdig: "ob die unter natürlichen Bedingungen tagsüber in unterirdischen Höhlen lebende und im Wesentlichen nur nachts aktive Spezies überhaupt einen „üblichen Vitamin D-Bedarf“ hätte, da die notwendige UV-Strahlung zur Umwandlung des mit der pflanzlichen Nahrung aufgenommenen Vitamin D2 (Ergocalciferol) unter diesen Bedingungen ohnehin fehle.“

Beobachtungen verschiedener Gruppen von Wildkaninchen an verschiedenen Orten zeigen, dass diese auch tagsüber mehr oder weniger Zeit außerhalb des Baus verbringen. Viele Feststellungen über das Leben von Wildkaninchen würden gar nicht existieren, wenn sie nicht auch tagsüber außerhalb ihrer Baue zu beobachten wären.

Bild 2: Kaninchen beim Sonnenbaden


In den letzten zwei Jahrzehnten wurden, zusätzlich zu einem möglichen Einfluss auf den Calcium- und Phosphorstoffwechsel, weitere Bedeutungen von Vitamin D erkannt. Das hing vor allem mit der Entdeckung der speziellen Wirkungen des Vitamin-D-Rezeptors (VDR) zusammen. Dabei handelt es sich um Bindungsstellen in Zellen für die aktive Form des Vitamins 1,25-(OH)₂D₃. (Zhang, et al., 2009) stellten einen Einfluss von VDR auf Odontoblasten und Ameloblasten als Zielzellen für die Vitamin-D-Funktion fest, obwohl der Mechanismus dafür noch unklar blieb. Odontoblasten bilden lebenslang Dentin, während Ameloblasten für die Bildung von Zahnschmelz verantwortlich sind. Neuere Untersuchungen deuteten darauf hin, dass 1,25(OH)₂D₃ die VDR hochreguliert, was wiederum strukturelle Genprodukte induziert, darunter kalziumbindende Proteine und mehrere extrazelluläre Matrixproteine, die für die Dentinbildung wichtig sind. Während klar ist, dass die Dentin-Hypomineralisierung dem Trend der Hypokalzämie folgt, spielt der Calciumspiegel im Plasma eine große Rolle in der Dentinmineralisierung. Da die Schmelz-Hypermineralisierung unabhängig von der extrazellulären Hypokalzämie ist, wirkt ein Vitamin-D-Mangel vorwiegend lokal auf die Schmelzmineralisierung. Das heißt, dass es unabhängig vom Calcium-/Phosphorstoffwechsel Einflüsse von Vitamin D auf die Mineralisierung von Zähnen gibt. Setzt man diese Erkenntnisse mit der Entwicklung der Haltung und Fütterung von Hauskaninchen in Verbindung, wie sie in den letzten Jahrzehnten stattgefunden hat, sind sie sehr interessant (Rühle, 2017).

Wohnungshaltung ohne Zugang zu natürlichem Sonnenlicht und einer übermäßige Verfütterung von Gemüse, gepaart mit einer Ablehnung industrieller Fertigfutter, denen Vitamin D zugemischt wird, bedeuten als Kombination also eine potentielle gesundheitliche Gefahr für Kaninchen.



Teil 1

Teil 3

Quellen:
  • Brommage, R., et al. (1988): The effects of chronic vitamin D deficiency on the skeleton in the adult rabbit. Bone. 1988, Bd. 9, 3, S. 131-139. 
  • Gilsanz, V., et al. (1988): Effect of sex steroids on peak bone density of growing rabbits. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 1988, Bd. 255, 4, S. E416-E421
  • Gyurko, R. und Van Dyke, T. E. (2014): The Role of Polyunsaturated ω-3 Fatty Acid Eicosapentaenoic Acid–Derived Resolvin E1 (RvE1) in Bone Preservation. Critical Reviews™ in Immunology. 2014, Bd. 34, 4, S. 347–357.
  • Hansen, S. (2012): Untersuchungen zum Ca-Stoffwechsel sowie zur Zahnlängenentwicklung und -zusammensetzung von Chinchillas bei Variation der Ca-Zufuhr und des Angebots von Nagematerial. Hannover : Tierärztliche Hochschule, 2012.
  • Harcourt-Brown, F. (2002): Textbook of rabbit medicine. Oxford : Butterworth-Heinemann, 2002. ISBN 0-7506-4002-2. 
  • Hsu, Y.-J., et al. (2010): Testosterone increases urinary calcium excretion and inhibits expression of renal calcium transport proteins. Kidney International. 2010, 77, S. 601–608.
  • Hume, E. M., Lucas, N. S. und Smith, H. H. (1927): On the absorption of vitamin D from the skin. Biochemical Journal. 1927, Bd. 21, 2, S. 362-367.
  • Mellanby, M. und Killick, E. M. (1926): A preliminary study of factors influencing calcification processes in the rabbit. Biochemical Journal. 1926, Bd. 20, 5, S. 902-929. 
  • Rühle, A. (2017): Das Kaninchen - Nahrung und Gesundheit. Norderstedt. BoD. ISBN 9-783743-117990
  • Zhang, X., et al. (2009): Regulation of Enamel and Dentin Mineralization by Vitamin D Receptor. Comparative Dental Morphology. 2009, Bd. 13, S. 102–109.

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