Sowohl die Futteraufnahme selbst, als auch die Futterzusammensetzung beeinflussen den Harn-pH-Wert.
Nach einer Zeit des Fastens (24 Stunden nach der Nahrungsaufnahme) liegt dieser um 6 (CHOW et al. 1978), ca. 4-6 Stunden nach der Futteraufnahme kommt es zu einer postprandialen Alkalisierung, da die Nieren auf die Sekretion von Magensäure infolge der Nahrungsaufnahme mit zunehmender Ausscheidung alkalischer Ionen reagieren, um das
Säuren-Basen-Gleichgewicht im Organismus zu erhalten (BRUNTON 1933). Zwischen dem postprandialen Harn-pH und der Menge des verzehrten Futters besteht eine lineare Beziehung (Harn-pH = 6,15 + (Futteraufnahme (g uS) x 0,015), was bedeutet, dass die Aufnahme größerer Futtermengen postprandial zu höheren Harn-pH-Werten führt (FINKE u.
LITZENBERGER 1992). Das Ergebnis dieser Studie wird durch frühere Untersuchungen bestätigt, bei denen Katzen, die nur einmal täglich eine Mahlzeit erhielten, postprandial Harn mit höheren pH-Werten ausschieden als bei ad libitum-Fütterung und dadurch bedingtem Verzehr kleinerer Mahlzeiten (LEWIS et al. 1984 a, TATON et al. 1984 a, FINCO et al. 1986, SKOCH et al. 1991). Im letzteren Fall, wenn die Katzen über den ganzen Tag verteilt mehrmals kleinere Portionen verzehren (HART 1979), blieb der Harn-pH-Wert allerdings über einen längeren Zeitraum erhöht (Abbildung 2).
Neben der Fütterungsmethode haben die Inhaltstoffe des Futters Effekte auf den Harn-pH.
LEWIS et al. (1984 a) zeigten beim Vergleich von drei unterschiedlichen Feuchtfuttern, dass 4 Stunden nach der Futteraufnahme durchschnittliche Harn-pH-Werte von 8,0 - 6,1 vorlagen.
Den gleichen Tieren wurden ebenfalls drei Trockenfuttermittel als Mahlzeit angeboten, wobei hier durchschnittliche Harn-pH-Werte von 7,8 - 6,5 beobachtet wurden (Abbildung 2).
Abbildung 2: Einfluss von Futtermitteln und Fütterungsmethode auf den Harn-pH-Wert bei Katzen (LEWIS et al. 1984 a)
Überlegungen zu »azidogenen« und »alkalogenen« Effekten der Nahrung wurden bereits im 19. Jahrhundert von LIEBIG (zit. nach SCHUKNECHT 1991) angestellt. Basierend auf diesen Überlegungen wurde das Verhältnis verschiedener Mineralstoffe als wesentlicher Einflussfaktor auf den Harn-pH bei Katzen von SCHUHKNECHT (1991), WILMS-EILERS (1992) und KIENZLE und WILMS-EILERS (1994) sowie bei Hunden von BEHNSEN (1992) detailliert geprüft. Nach deren Untersuchungsergebnissen besteht eine enge Korrelation zwischen dem Gehalt an Komponenten mit alkalisierender Wirkung (Kalzium, Magnesium, Natrium, Kalium) und azidierender Wirkung (Phosphat, Chlorid, Sulfat) im Futter und dem Harn-pH (Abbildung 3).
Abbildung 3: Korrelation zwischen dem Kationen-Anionen-Verhältnis im Futter (hier Basenexcess) und dem Harn-pH-Wert (SCHUKNECHT 1991)
Damit ist es möglich, den Harn-pH bei Katzen zu schätzen, wenn die Relation der alkalisierend bzw. azidierend wirkenden Mineralstoffe im Futter bekannt ist.
SCHUKNECHT (1991) bezeichnete diese Beziehung mit dem Begriff des Basenüberschusses (Base-Excess, BE) und stellte folgende prädiktive Formel auf:
BE (mmol/kg TS) = [Ca]*2 + [Mg]*2 + [Na] + [K] - [P]*2 - [Met + Cys]*2 - [Cl]
Der Gehalt an azidogenen Komponenten (Angaben in mmol/kg TS * Wertigkeit) wird demnach vom Gehalt der alkalogenen Komponenten (Angaben in mmol/kg TS * Wertigkeit) subtrahiert.
Allerdings weist die Vorhersage des Harn-pH-Wertes anhand dieser Berechnung des Basenexcesses gewisse Unsicherheiten auf, die insbesondere aus der schwer einschätzbaren Wertigkeit des Phosphors, der variablen Absorption der alkalogenen und azidogenen Mineralstoffe sowie aus der Rolle der analytisch nicht bestimmten Anionen bzw. Kationen im Futter resultiert.
Anorganisches Phosphat kann in der Nahrung in Form von Phosphorsäure, primärem, sekundärem oder tertiärem Phosphat enthalten sein und seine Wertigkeit je nach pH-Wert der Nahrung somit zwischen 1 und 3 variieren. Bei sauren pH-Werten liegt hauptsächlich primäres
Phosphat vor (Faktor 2), bei alkalischen sekundäres (Faktor 1) oder auch tertiäres (ohne Effekt).
Bei der Umsetzung von organisch gebundenem Phosphor aus Phosphorlipiden und Phosphoproteinen entsteht bei physiologischem pH-Wert von 7,4 zu 80 % sekundäres und zu 20 % primäres Phosphat. Pro Mol organisch gebundenen Phosphors werden also 1,8 Mol Protonen frei, was einem Faktor von 1,8 entspricht (HARRINGTON u. LEMANN 1970).
Da in kommerziell erhältlichen Katzenfuttermitteln in der Regel viel anorganisches Phosphat bei meist schwach saurem pH-Wert enthalten ist und dieses damit überwiegend als primäres Phosphat vorliegt, verwendete SCHUKNECHT (1991) den Faktor 2 für Phosphor.
Eine unterschiedliche Absorption aus dem Gastrointestinaltrakt wird für Chloride der Erdalkalimetalle (CaCl2 und MgCl2) beschrieben (BUFFINGTON et al. 1985, BUFFINGTON 1989, CHING et al. 1989). Beide Verbindungen haben rechnerisch keine Veränderung des Basenüberschusses zur Folge, wirken aber stark azidierend. In verschiedenen Untersuchungen lag die scheinbare Absorptionsrate für Chlorid bei 90 % und für Kalzium sowie Magnesium bei 10 bis 20 % (BUFFINGTON 1989, CHING et al. 1989).
Die von SCHUKNECHT (1991) erstellte Formel wurde von KIENZLE u. WILMS-EILERS (1994) modifiziert, indem die Futterkomponenten (Mineralstoffe und Aminosäuren) wie praxisüblich in g/kg Trockenmasse statt in mmol berücksichtigt werden und die Faktoren bereits die Wertigkeiten und Molekulargewichte enthalten:
BE (mmol/kg TS) = 49,9[Ca] + 82,3[Mg] + 43,5[Na] + 25,6[K] 64,6[P] 13,4[Met] -16,6[Cys] - 28,2 [Cl]
Viele Untersuchungen wurden durchgeführt, um den Einfluss von Zulagen verschiedener chemischer Verbindungen zu einer Basisration auf den Harn-pH-Wert bei Katzen zu überprüfen (Tabelle 2 u. 3).
Dabei veränderten Zusätze von Ascorbinsäure (0,4 bzw. 4 % TS), Na-Chlorid (4 % TS) und
Ca-Hydrogenphosphat (2,5 % TS) den Harn-pH nicht signifikant (HAMAR et al. 1976, CHOW et al. 1978, SCHUKNECHT 1991).
Eine Verschiebung des Harn-pH-Wertes in den sauren Bereich bewirkten DL-Methionin sowie Ammoniumchlorid (RICH u. KIRK 1968, CHOW et al. 1978, TATON et al. 1984 a, LLOYD u. SULLIVAN 1984, COOK 1985, FINCO et al. 1986 b, SENIOR et al. 1986, ZENTEK 1987, CHING et al. 1989, SCHUKNECHT 1991, IZQUIERDO u. CZARNECKI-MAULDEN 1991, WILMS-EILERS 1992, FUNABA et al. 2001).
Daneben wiesen auch primäres Phosphat (NaH2PO4) sowie Phosphorsäure, Mg-Chlorid und Ca-Chlorid azidierende Wirkungen auf (CHOW et al. 1978, LEWIS et al. 1978, BUFFINTON et al. 1985, ZENTEK 1987, SCHUKNECHT 1991, IZQUIERDO u. CZARNECKI-MAULDEN 1991, PASTOOR et al. 1994 b).
Ein alkalisierender Effekt wurde durch Zusätze von Na-, und Ca-Karbonat sowie Mg-und Ca-Oxid beobachtet (RICH u. KIRK 1968, LEWIS et al. 1978, BUFFINGTON et al.
1985, SCHUKNECHT 1991, WILMS-EILERS 1992).
Tabelle 2: Futterzulagen mit ansäuerndem Effekt auf den Harn
Autoren Zulage Dosierung der Zulage in
% der TS Harn-pH
Autoren Zulage Dosierung der Zulage in - : Kontrollfutter ohne Zulage
1) Berechnet aus den Originalangaben (Dosierung der Zulagen: 0,5, 1,0 und 1,5 g DL-Methionin/Katze/d bzw. 1g NH4Cl/Katze/d; Fütterung: 130 g Futter/Katze/d (Prescription c/d® -Hill´s Pet Products, TS-Gehalt 30 %)
Tabelle 3: Futterzulagen mit alkalisierendem Effekt auf den Harn
Autoren Zulage Dosierung der Zulage
in % TS Harn-pH - : Kontrollfutter ohne Zulage
Ein weiterer möglicher Einflussfaktor auf den Harn-pH-Wert ist die Proteinqualität der Futtermittel.
SKOCH et al. (1991) überprüften Wirkungen von drei verschiedenen Eiweißträgern (Geflügel-, Fleisch- und Knochenmehl, Maiskleber) auf den Harn-pH bei Katzen. Während eine Steigerung des Geflügel- bzw. Fleisch- und Knochenmehlgehaltes in der Nahrung bei ad libitum Fütterung der Tiere nur eine geringgradige Senkung des Harn-pH-Wertes hervorrief, war eine deutliche azidierende Wirkung durch Erhöhung des Maisklebergehaltes der Ration festzustellen. Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zu der allgemeinen Auffassung, dass tierisches Protein den Harn stärker ansäuert als pflanzliches Protein. Erklärt wird diese Auffassung dadurch, dass in tierischem Protein mehr schwefelhaltige Aminosäuren (wie Methionin und Cystein) enthalten sind, die im Organismus oxidiert und letztlich als Sulfat ausgeschieden werden (HARRINGTON u. LEMANN 1970). Maiskleber stellt in diesem Fall jedoch eine Ausnahme dar, da es höhere Anteile an Methionin und Cystein (3,86 % am Gesamtproteingehalt) aufweist als Geflügel- (2,78 %) bzw. Fleisch- und Knochenmehl (2,90
%). Den ansäuernden Effekt des Maisklebers beobachteten auch FUNABA et al. (1996), als sie Katzen sowohl eine Diät mit einem Proteingehalt von 29 % (in der TS), als auch eine mit Fischmehl und Maiskleber angereicherte Ration mit einem Proteingehalt von 55 % (in der TS)
verabreichten. Die proteinreichere Diät resultierte in einem geringeren durchschnittlichen Harn-pH-Wert (6,68) als die proteinärmere Ration (7,18).
In einer aktuelleren Untersuchung wiesen BUFFINGTON et al. (1997) die azidierende Wirkung von Takushya als Bestandteil des chinesischen Heilmittels Choreito nach. Mit Choreito wird in China traditionell Urolithiasis behandelt. Es besteht zu gleichen Teilen aus den Pilzen Polyporus umbellatus, Wolfporia cocos und Alisma orientale (in Japan als Takushya bekannt) sowie Gelatine und Magnesiumsilikat. BUFFINGTON et al. (1997) fütterten 12 Katzen mit einer Grundration, einer mit Takushya ergänzten Ration (143 mg Takushya pro 100 g Futter) sowie einer mit Choreito ergänzten Diät (715 mg Choreito pro 100 g Futter). Die Verabreichung der Kontrollration führte zu einem durchschnittlichen Harn-pH-Wert von 6,75, wohingegen während der Fütterung der choreito- und takushyahaltigen Rationen pH-Werte von 6,57 bzw. 6,61 im Harn beobachtet wurden. Die Differenz ist klinisch zwar kaum relevant, aber statistisch signifikant (p = 0,025). Worin die azidierende Wirkung von Takushya besteht, wurde von den Untersuchern nicht erklärt.