Tierernährung im Fokus „Harntrakt“

Bedeutung der Ernährung für die Funktion der Niere und Harn abführenden Wege

M. Coenen, Institut für Tierernährung, Ernährungsschäden und Diätetik coenen@vetmed.uni-leipzig.de

Lehr/Lernziel •  Zusammenhang Ernährung – Organfunktion im Überblick •  „Was will die gesunde Niere von der Fütterung“ •  „Was hilft der gefährdeten Niere“ •  „Was hilft der kranken Niere“

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

..wir verändern.. .... und sehen ... •  Wasseraufnahme Diurese

>>>Diurese spez. Gewicht, Osmolalität Konz. harnpflichtiger Stoffe

•  Nährstoffaufnahme Menge harnpflichtiger St.

•  Futterinhaltsstoffe Störung der Organfunktion -  Nährstoff in toxischer Dosierung -  antinutritive Stoffe -  Kontaminationen

  Toxine   Mikroorganismen

Facts&Vets

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese

Ist es aus tiermedizinischer Sicht günstig, die Diurese zu fördern?

Na klar •  Entzündungen d. harnbildenden, -abführenden Wege •  hoher Anfall harnpflichtiger Stoffe

0 50 100 150 200 250 300 350 400 Wasseraufnahme (Futter+Tränke), g/kg KM/d

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Har

nmen

ge, g

/kg

KM

/d Kaninchen y=-0,02+0,62x

Chinchilla y=-3,44+0,5x

Hamster y=-9,3+0,46x Meerschw. y=-32,3+0,62x

Harnmenge in Abhängigkeit von der Wasseraufnahme - Schwabe 1995, Diss. Hannover -

Effekte von Natriumchlorid auf Wasseraufnahme und Blutdruck bei gesunden Katzen

Luckschander et al. 2004, J Vet Intern Med. 18, 463

•  10 gesunde Katzen in zwei Gruppen a 5 Tiere •  Kontrolle 4,3 g Na/kg Trockenfutter

=11,3 g NaCl •  Versuch (Salz) 9,5 g Na/kg Trockenfutter

=25 g NaCl

zum Vergleich Na-Gehalte/kg Lebensmittel • Salzstangen 17,9 g • Salami 20,8 g • Edamerkäse 9,0 g (Souci et al. 1994)

Facts&Vets

Effekte der Futterart auf die Wasseraufnahme der Katzen Luckschander et al. 2004, J Vet Intern Med. 18, 463

Tage

Was

sera

ufna

hme,

ml/d

Diff. ~30 ml

100

120

140

160

180

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Salzgabe Kontrolle

-15

-10

-5

0

5

10

15

kg F

lüss

igke

it

Wasseraufnahme in 3 h

Harnabgabe in 3 h

Kontrolle Furosemid-Behandlung

Effekte eines Diuretikums auf die Wasseraufnahme und Harnabgabe beim Pferd (N=10) Houpt et al. J. Appl. Physiol. 1991, 2380

Facts&Vets

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese >>>Diurese spez. Gewicht, Osmolalität

Konz. harnpflichtiger Stoffe

Von der Wasseraufnahme das Harnvolumen mitbestimmende unabhängige Faktoren •  Hohe „Anflutung“ harnpflichtiger Stoffe •  Schweißbildung •  Pharmaka •  Toxine

Facts&Vets

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese >>>Diurese spez. Gewicht, Osmolalität

Konz. harnpflichtiger Stoffe

Ist es aus tiermedizinischer Sicht günstig, die Diurese zu fördern?

Na klar •  Entzündungen d. harnbildenden, -abführenden Wege •  hoher Anfall harnpflichtiger Stoffe Dazu gebe man •  Wasser ad libitum (auch auf der Weide) •  Über geeignete Einrichtungen •  Von geeigneter Qualität •  zusätzlich Salz •  gut fermentierbare Gerüstsubstanzen

Facts&Vets

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese •  Diurese spez. Gewicht, Osmolalität

Konz. harnpflichtiger Stoffe •  Nährstoffaufnahme Menge harnpflichtiger St.

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese •  Diurese spez. Gewicht, Osmolalität

Konz. harnpflichtiger Stoffe •  Nährstoffaufnahme Menge harnpflichtiger St.

•  Futterinhaltsstoffe Störung der Organfunktion -  Nährstoffe in toxischer Dosierung

Facts&Vets

Nierenbelastung durch Nährstoffüberschüsse (nicht toxische Überversorgung)

generelle Effekte  gesunde Niere

-  erhöhte renale Ausscheidung   Stickstoff   Phosphor   Magnesium   Natrium   Kalium   Chlorid   Selen   Jod   Calcium >

 insuffiziente Niere - unbefriedigende „Entsorgung“

alle Spezies

alle Spezies, Glf ?

Pfd, Schw, Nager, Lagomorpha

Facts&Vets

Nierenbelastung durch Nährstoffüberschüsse (nicht toxische Überversorgung)

Risiko/ Schädigung  gesunde Niere

-  erhöhte renale Ausscheidung   Natrium   Kalium   Chlorid

  Stickstoff   Phosphor   Magnesium   Calcium   Jod, Selen

 insuffiziente Niere - unbefriedigende „Entsorgung“

unkritisch

Bildung von Harnkonkrement, Entzündg., Urolithiasis

?

Störung der Homöostase

Facts&Vets

Nährstoffe mit nephrotoxischem Potential bei Überdosierung

•  Kupfer •  Zink •  Selen •  Vitamin D

Tubulusdegeneration und Nekrose

Ursachen/Herkunft •  ungewöhnlich hohe natürliche Vorkommen (Cu, Se) •  Oberflächenbeschichtungen von Geräten (Zn) •  Pflanzen (Goldhafer – Vit. D) •  Fehlmischung, Fehldosierung von Mischfutter (alle)

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese •  Diurese spez. Gewicht, Osmolalität

Konz. harnpflichtiger Stoffe •  Nährstoffaufnahme Menge harnpflichtiger St.

•  Futterinhaltsstoffe Störung der Organfunktion -  Nährstoffe in toxischer Dosierung -  antinutritive Stoffe

Facts&Vets

Antinutritive Stoffe in Futtermitteln mit nephotoxischer Wirkung

•  Oxalate Ampfer, Rhabarber, Rübenblatt Tubulusdegen. •  Cumarine Kleearten ? •  Canavanin Leguminosen, z.B. Riesenbohne ?, Argininantag. •  Gossypol Baumwollsaat ? •  XX Trauben, Rosinen Tubulusdegen.,

-mineralisation Bedeutung: •  Einzelfälle •  Ampfer auf schlecht gepflegten Weiden •  XX, Trauben, Rosinen bei Hunden

Morrow et al. 2005: Canine renal pathology associated with grape or raisin ingestion. 10 cases J. Vet. Diagn. Invest. 17, 223 Eubig et al. 2005: Acute renal failure in dogs after the ingestion of grapes or raisins: A retrospective Evaluation of 43 Dogs (1992-2002) J. Vet. Intern. Med. 19, 663

Was hat die Ernährung mit der Niere zu tun ?

•  Wasseraufnahme Diurese •  Diurese spez. Gewicht, Osmolalität

Konz. harnpflichtiger Stoffe •  Nährstoffaufnahme Menge harnpflichtiger St.

•  Futterinhaltsstoffe Störung der Organfunktion -  Nährstoffe in toxischer Dosierung -  antinutritive Stoffe -  Kontaminationen

  Toxine   Mikroorganismen

Facts&Vets

Nephrotoxische Mykotoxine

Toxine: Ochratoxin Aspergillus ochraceus Penicillium verrucosum Citrinin Penicillium citrinum

Klinik: Excessive Wasseraufnahme

Excessive Harnabgabe Herkunft: Getreide, Leguminosen Bedeutung: Ochratoxin>Citrinin Spezies: Schw>Gefl>Wdk>Pfd>Flfr Vorbeuge: Optimierung d. Futterlagerung u. Konservierung

Facts&Vets

Nephrotoxische Mykotoxine

Toxine: Ochratoxin Aspergillus ochraceus Penicillium verrucosum Citrinin Penicillium citrinum Phomopsin Diaporthe toxica

Klinik: Nierenisuffizienz Herkunft: Lupinen (Lupinose) Bedeutung: Australien; Weidehaltung, Grünfutternutzung Spezies: Wdk, Pfd Vorbeuge: pflanzenbauliche Maßn. (Sortenwahl, Fungizide)

Nephrotoxische Mykotoxine

Klinik: Excessive Wasseraufnahme Excessive Harnabgabe

Toxine: Ochratoxin Aspergillus ochraceus

Penicillium verrucosum Citrinin Penicillium citrinum Phomopsin Diaporthe toxica Oosporein Oospora colorans

Klinik: Nierenisuffizienz Herkunft: Getreide Erdnuss Bedeutung: Mittel-, Südamerika Spezies: Geflügel Vorbeuge: ?

Nephrotoxische Schwermetalle

•  Arsen Unfälle •  Cadmium •  Blei •  Fluor •  Quecksilber

Industrieemission, „Altlasten“

Wirkung : überwieg. Tubulusschädigung betr. Spezies : alle

Pflanzen mit nephrotoxischer Inhaltsstoffen

• Osterglocken Ktz • Eiche Wdk • Ahorn Pfd • Goldhafer Wdk, Pfd • Adlerfarn Wdk, Pfd • Hirse (Gräser) Wdk

Wirkung überwieg. Tubulusschädigung, Nekrosen, Hämorrhagien, Kalzinose

Bedeutung Goldhafer>Adlerfarn>Eiche

Facts&Vets

Aufgaben der Ernährung im Dienste der Nierenfunktion

Grundsätzlich •  Vermeidung futtermittelbedingter Belastungen •  Vermeiden einer den Bedarf

übersteigenden Nährstoffaufnahme

Facts&Vets

Harnsteine (Urolithiasis)

Vorkommen

•  Hund, Katze •  Wiederkäuer •  Meerschweinchen •  Kaninchen •  Pferd

Häufigkeit

Weitere Risikofaktoren

•  Rasse bei Fleischfressern ja •  Alter nein •  Geschlecht ♂>♀ •  geringe Wasseraufnahme hohe Harndichte •  Bewegungsmangel •  unbekannte Faktoren Kristallisationskern ? initiale Kristallisation ?

•  ungünstiger Harn-pH-Wert, stark alkalisch, stark sauer

Die häufigsten Harnsteine beim Hund •  Struvitsteine (Ammonium-Magnesium-Phosphat) •  Oxalatsteine •  Uratsteine (Harnsäure)

Vorkommen von Harnsteintypen bei Hunden - in % von 4495 untersuchten Harnsteinen

Struvit- Oxalat- Urat- steine

Schnauzer 43 55 1 Shi Tzu 74 21 5 Bichon 42 49 3 Pudel 49 47 4 Yorkshire 22 69 6 Dalmatiner 6 4 82

Quelle: Picavet et al. 2007; JAPAN 91, 247

Mineralische Komponente Vorkommen (%, n= 1050)

Struvit 75,7 Ca - Oxalat (Mono - /Dihydrat) 1,5 Ca - Phosphat 2,2 Ammoniumurat 0,6 Xanthin 0,1 Gemischt 3,6

unmineralisierte Matrix 16

Trend 1981 - 1994: Struvit 100 - >66 %, org. Matrix 8 - >27 %

Harnpfröpfe bei Katzen

Kalziumoxalaturolithiasis: zunehmende Bedeutung

Risikofaktoren bei Katzen • epidemiologische Untersuchungen • 84 Katzen mit CaOx Urolithiasis , 258 Vergleichstiere

(KIRK et.al 1995)

• Ansäuernde Diät • Ausschließliche Haltung in der Wohnung • Gabe nur eines einzigen Futters • Rasse:Perser • Geschlecht: männlich

JAVMA 207,1429

Besonderheit einer erhöhten renalen Ca-Abgabe beim Schwein

•  Erhöhtes Puffervermögen des Harns •  Begünstigung bakterieller Besiedlung •  Gefahr der Keiminvasion in den Uterus post partum •  Risiko für die Entstehung

des Mastitis-Metritis-Agalaktie-Syndroms

Facts&Vets

Milieubedingungen im Harn

Was bestimmt den pH-Wert? z.B. •  zum Erhalt des systemisch vorteilhaften Säuren-Basen-Status notwendige

Protonen- u. Basenausscheidung

•  Bakterien, z.B. E. coli, Proteus

. Harnstoff

E. coli

bakt. Urease

Ammonium-, Ca- carbonat pH

Harn-pH und Bakterien im Harn bei Sauen

Keimgehalte im Harn von Einzeltieren vor und nach Gabe

von 2 mEq Ammoniumchlorid/kg KM (nach Jürgens 1991)

pH KBE/g vor Zulage v. Ammoniumchlorid >7,5 106-107

nach ´´ ´´ <5,5 104-105

Was hat die Sau von saurem Harn? u.a. •  Keimreduktion im sauren Milieu •  Depression der Transcription von Genen, die für die Ausbildung von Fimbrien verantwortlich sind * •  Umwandlung von Nitrit (Indikator bakteriell bedingter Cystitis) zu NO; Potenzierung durch pH+Ascorbinsäure**

* SCHWAN et al. 2002: Osmolarity and pH growth conditions regulate fim gene transcription and type 1 pilus expression in uropathogenic Escherischia coli; Infect. Immun. 70, 1391 ** CARLSSON et al. 2001: Effects of pH, nitrite, ans ascorbic acid on nonenzymatic nitric oxide generation and bacterial growth in urine; Nitric Oxide 5, 580

Facts&Vets

Aufgaben der Ernährung im Dienste der Nierenfunktion

Grundsätzlich •  Vermeidung futtermittelbedingter Belastungen •  Vermeiden einer den Bedarf

übersteigenden Nährstoffaufnahme Diätetik •  Reduktion der Aufnahme spezifischer Nährstoffe •  Förderung der Diurese •  Modifikation des pH-Wertes im Harn

Woran erkennt man eine diätetisch vorteilhafte Ration

•  bei bekannter Futtermenge   Vergleich Bedarf vs. Angebot

•  unabhängig von der Kenntnis zur Futtermenge  Relation des zu prüfenden Nährstoffs zum Energiegehalt

z.B. P je MJ ME und Vergleich mit der geforderten Relation

z. B. bei Niereninsuffizienz des Hundes gewünscht (je nach Schweregrad) 8 g verdauliches Rp/MJ ME Futtermittel enthalten z.T. >15 g Rp/MJ ME

Aufgaben der Ernährung im Dienste der Nierenfunktion

Grundsätzlich •  Vermeidung futtermittelbedingter Belastungen •  Vermeiden einer den Bedarf

übersteigenden Nährstoffaufnahme Diätetik •  Reduktion der Aufnahme spezifischer Nährstoffe •  Förderung der Diurese •  Modifikation des pH-Wertes im Harn •  Milderung degenerativer Prozesse i.d. Niere

ω-3-Fettsäuren aus Lein-, Fischöl >> Senkung d. Blutdrucks i.d. Glomerula

Facts&Vets

Förderung der Diurese

= Erhöhen der Wasseraufnahme •  wasserhaltiges Futter (Feucht- statt Trockenfutter) •  Erhöhen der Salzaufnahme

(Cave bei Nieren- u. Herzinsuffizienz)

Beudeutung des Kationen-Anionen-Verhältnisses [Ca+Mg+Na+K]-[P+Cl], mmol/100 g TS

im Futter für den pH-Wert des Harns bei Hunden KAV Harn-pH -10 bis -20 6,3-6,1 0 ~6,5 20-25 6,8-7,0 30-40 7,1-7,3

Harn-pH= 6,5+KAV x 0,019

Berechnung des KAV, mmol/100 g TS Ca, g/100 g TS x 50 P, g/100 g TS x 65 + Mg, ´´ x 82 +Cl, ´ ́ x 28 + Na, ´´ x 43 + K, ´´ x 26 ergibt die Summe Kationen Summe Anionen