Auswirkungen einer oralen Eisenergänzung (Fe-Aminosäuren-Chelat) in der Trockenstehzeit auf Parameter des Fe-Stoffwechsels
von Kühen und ihren neugeborenen Kälbern
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin -Doctor medicinae veterinariae-
(Dr. med. vet.)
vorgelegt von Bernadette Potthoff Lengerich/Westfalen
Hannover 2011
Institut für Tierernährung Apl.- Prof. Dr. M. Kaske Klinik für Rinder
1. Gutachter: Univ.- Prof. Dr. J. Kamphues Apl. - Prof. Dr. M. Kaske
2. Gutachter: Univ.- Prof. Dr. M. Ganter
Tag der mündlichen Prüfung: 20.05.2011
Finanzielle Unterstützung des Projektes: Firma Ahrhoff GmbH aus Bönen
Für Daniel
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis
1 Einleitung ... 17
2 Literaturübersicht ... 19
2.1 Das Spurenelement Eisen ... 19
2.2 Eisen in Futtermitteln ... 19
2.3 Eisenresorption ... 20
2.4 Eisentransportproteine ... 23
2.4.1 Transferrin ... 23
2.4.2 Haptoglobin ... 24
2.4.3 Hämopexin ... 25
2.5 Eisenspeicherproteine ... 25
2.5.1 Ferritin ... 25
2.5.2 Hämosiderin ... 26
2.6 Regulation des Eisenstoffwechsels ... 26
2.7 Maternofetale Eisenübertragung ... 27
2.8 Besonderheiten von Eisen-Aminosäure-Chelaten im Vergleich ... zu anderen Eisenverbindungen ... 29
2.9 Maternofetale Übertragung von Eisen-Aminosäure-Chelaten ... 31
2.10 Störungen des Fe-Stoffwechsels... 32
2.10.1 Hämosiderose und Hämochromatose ... 32
2.10.2 Eisenvergiftung ... 33
2.10.3 Eisenmangel und Eisenmangelanämie ... 33
2.10.4 Ursachen für die angeborene larvierte Anämie der Kälber ... 36
2.11 Effekte zusätzlicher Eisengaben ... 37
2.11.1 Effekte zusätzlicher Eisengaben auf den Körpermassezuwachs und auf die Gesundheit von Kälbern ... 37
2.11.2 Effekte zusätzlicher Eisengaben auf bestimmte Bluparameter ... 38
3 Eigene Untersuchungen ... 41
3.1 Material und Methoden ... 41
3.1.1 Versuchsbetrieb und Tierbestand ... 42
3.1.2 Versuchsplan ... 42
3.1.3 Haltung der Tiere im Versuch ... 43
3.1.4 Fütterung der Tiere im Versuch ... 45
3.2 Probenahme und Untersuchung... 49
3.2.1 Futtermittel für die Kühe ... 49
3.2.2 Futtermittel für die Kälber ... 50
3.2.3 Blutentnahme bei den Kühen ... 50
3.2.4 Blutentnahme bei den Kälbern ... 51
3.2.5 Zusätzliche Parameter bei den Kälbern ... 52
3.2.6 Gewinnung der Leberbioptate ... 52
3.2.7 Gewinnung der Kolostrumproben ... 53
3.2.8 Weender Analyse ... 55
3.2.9 Eisenbestimmungen in den Futter- und Kolostrumproben ... 57
3.2.10 Eisenbestimmung im Lebergewebe ... 58
3.2.11 Untersuchung des roten Blutbildes ... 59
3.2.12 Eisenbestimmung im Serum ... 59
3.2.13 Bestimmung des Gesamteiweißgehaltes im Serum ... 60
3.2.14 Kotbeschaffenheit ... 60
3.2.15 Untersuchungen der Kotproben ... 62
3.3 Statistische Auswertungen ... 62
4 Ergebnisse ... 64
4.1 Ergebnisse der Futtermitteluntersuchungen ... 64
4.1.1 Total Mixed Ration ... 64
4.1.2 Grassilage ... 66
4.1.3 Maissilage ... 67
4.1.4 Heu, Stroh und Tränkwasser ... 68
4.2 Tieranzahl des Fütterungsversuches ... 68
4.3 Ergebnisse der hämatologischen Untersuchungen der Kühe ... 69
4.3.1 Ergebnisse der Blutuntersuchungen der Kühe ante partum ... 70
4.3.2 Ergebnisse der Blutuntersuchungen der Kühe post partum ... 75
4.3.3 Verlauf ausgesuchter Parameter im Blut der Kühe ... 77
4.4 Trächtigkeitsdauer ... 80
4.5 Ergebnisse der Kolostrumuntersuchungen ... 80
4.6 KM- Entwicklung der Kälber ... 81
4.6.1 Geburtsgewicht ... 82
4.6.2 Körpermasse am 15. Lebenstag ... 83
4.6.3 Gesamtzunahmen ... 84
4.6.4 Tageszunahmen ... 85
4.7 Ergebnisse der hämatologischen Untersuchungen der Kälber ... 87
4.7.1 Hämoglobin ... 88
4.7.2 Hämatokrit ... 89
4.7.3 Erythrozytenzahl ... 90
4.7.4 Mittleres Erythrozytenvolumen (MCV) ... 91
4.7.5 Mittlerer Hämoglobingehalt der Einzelerythrozyten (MCH) ... 92
4.7.6 Mittlerer Hämoglobingehalt der Erythrozyten (MCHC) ... 93
4.7.7 Fe-Gehalt im Serum ... 94
4.7.8 Auswertung der Gesamteiweißkonzentration im Serum der Kälber ... 95
4.8 Gesundheitsstatus der Kälber ... 96
4.8.1 Kotbeschaffenheit ... 96
4.8.2 Körpertemperatur ... 97
4.8.3 Notwendige Behandlungen von Kälbern (Antibiotika/Antiphlogistika) .... 98
4.9 Untersuchungsergebnisse der Leberbioptate der Kälber ... 100
4.10 Tränkeaufnahme der Kälber ... 101
4.10.1 Kolostrumaufnahme ... 101
4.10.2 Milchaustauscheraufnahme ... 102
5 Diskussion ... 104
5.1 Kritik an der Methode ... 104
5.2 Eisenstatus der Kühe ... 105
5.2.1 Hämatologie der Kühe ... 105
5.2.2 Fe-Gehalt im Kolostrum ... 109
5.3 Eisenstatus der Kälber ... 110
5.3.1 Tränkeaufnahme ... 110
5.3.2 Körpermassenentwicklung der Kälber ... 111
5.3.3 Gesundheitsstatus der Kälber ... 112
5.3.4 Hämatologie der Kälber ... 115
5.3.5 Leberbiopsien ... 121
5.4 Schlussfolgerungen ... 123
6 Zusammenfassung ... 125
7 Summary ... 127
8 Literaturverzeichnis ... 129
9 Anhang ... 142
10 Danksagung ... 181
Abkürzungsverzeichnis
Chemische Elemente wurden nach den Regeln der internationalen Nomenklatur (IUPAC) abgekürzt. In dieser Arbeit wurden neben den allgemein üblichen Abkürzungen folgende spezielle Kurzformen verwendet:
a.p. ante partum
BTV Blue- Tongue- Virus
BVD Bovine Virus Diarrhoe
Dcytb Cytochrom-b-ähnliche Ferrireductase DMT 1 Divalente Metallionen Transporter EBP Eisenbindendes Protein Mobilferrin EDTA Ethylendiamintetraacetic Acid
ELISA Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay GE gross energy (Bruttoenergie)
Hb Hämoglobin
Hbf fetales Hämoglobin
HbA/ HbB adulte Varianten des Hämoglobins
Hkt Hämatokrit
IBR Infektiöse Bovine Rhinotracheitis
ICP-OES Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma
IE Internationale Einheiten
IRE Iron- Responsive- Element
IRP 1/2 Eisenregulatorische Proteine 1/2
IUPAC International union of pure and applied chemistry
KGW Körpergewicht
KM Körpermasse
LLFG Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau
Lt. Lebenstag
Max Maximum
MCH Mittlerer Hämoglobingehalt der Einzelerythrozyten MCHC Mittlerer Hämoglobingehalt der Erythrozyten
MCV Mittleres Erythrozytenvolumen
ME metabolizable energy (Umsetzbare Energie)
Min Minimum
MJ Megajoule
mRNA messenger Ribonucleic acid
n.n. nicht nachweisbar
NEL Nettoenergie Laktation
NfE N-Freie-Extraktstoffe
NSAID non steroidal anti-inflammatory drug
p.p. post partum
PTFE Polytetrafluorethylen
Ra Rohasche
RES Retikuloendotheliales System
Rfa Rohfaser
Rfe Rohfett
Rp Rohprotein
SD Standard deviation (Standardabweichung) STEAP 3 Ferrireductase 3
sTfR löslicher Transferrinrezeptor
TEBK/TIBC Totale Eisenbindungskapazität/total iron binding capacity Tf(Sat) Transferrinsättigung
TfR 1 Transferrinrezeptor 1 TfR 2 Transferrinrezeptor 2
TierSchNutztV Tierschutz- Nutztierhaltungsverordnung
TMR Total Mixed Ration
TS Trockensubstanz
uS ursprüngliche Substanz
VDLUFA Verband deutscher landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten
Arithmetischer Mittelwert
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Darstellung der Eisenresorption in die Mukosazelle im oberen Dünndarm (modifiziert nach Engelhardt und Breves 2000) ... 22 Abbildung 2: Skizze des Stalls für die trockenstehenden Kühe ... 44 Abbildung 3: Zeitliche Abfolge der Probennahmen bei den Kühen der Kontroll- und
der Versuchsgruppe ... 54 Abbildung 4: Zeitliche Abfolge der Probennahmen bei den Kälbern der Kontroll-
und der Versuchsgruppe ... 54 Abbildung 5: Verlauf des Fe-Gehaltes im Serum von Kühen der Kontroll- und der
Versuchsgruppe (ohne bzw. mit besonderer Eisenergänzung ab dem 257. Trächtigkeitstag) vor der Kalbung, ...
bei denen die zweite Blutprobe innerhalb der letzen vier Tage a.p.
entnommen worden ist ... 74 Abbildung 6: Verlauf des Fe-Gehaltes im Serum von Kühen der Kontroll- und der
Versuchsgruppe (ohne bzw. mit besonderer Eisenergänzung ab dem 257. Trächtigkeitstag) vor der Kalbung ... 74 Abbildung 7: Entwicklung des Hämoglobinwertes (jeweils und SD) von Kühen
der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (257.
Tag der Trächtigkeit bis 28. Tag p.p.) ... 78 Abbildung 8: Entwicklung des Hämatokritwertes (jeweils und SD) von Kühen der
Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (257. Tag der Trächtigkeit bis 28. Tag p.p.) ... 78 Abbildung 9: Entwicklung der Erythrozytenzahl (jeweils und SD) von Kühen der
Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (257. Tag der Trächtigkeit bis 28. Tag p.p.) ... 79 Abbildung 10: Entwicklung des Fe-Gehaltes im Serum (jeweils und SD) von
Kühen der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (257. Tag der Trächtigkeit bis 28. Tag p.p.) ... 79 Abbildung 11: Entwicklung des Hämoglobingehaltes (jeweils und SD) im Blut von
Kälbern der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum
(1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 88 Abbildung 12: Entwicklung des Hämatokritwertes (jeweils und SD) im Blut von
Kälbern der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 89 Abbildung 13: Entwicklung des Erythrozytengehaltes (jeweils und SD) im Blut von
Kälbern der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 90 Abbildung 14: Entwicklung des MCV (jeweils und SD) im Blut von Kälbern der
Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum ...
(1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 91 Abbildung 15: Entwicklung des MCH (jeweils und SD) im Blut von Kälbern der
Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum ...
(1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 92 Abbildung 16: Entwicklung des MCHC (jeweils und SD) im Blut von Kälbern der
Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum ...
(1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 93 Abbildung 17: Entwicklung des Fe-Gehaltes im Serum (jeweils und SD) im Blut
von Kälbern der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Versuchszeitraum (1. Lebenstag bis zum 60.-80. Lebenstag); die
Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 94 Abbildung 18: Milchaustauscheraufnahme von Kälbern der Kontroll- und der
Versuchsgruppe im Vergleich ... 103 Abbildung 19: Milchaustauscheraufnahme von Kälbern der Kontroll- und der
Versuchsgruppe im Vergleich ... 111
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Aufteilung der Kuhgruppen ... 43 Tabelle 2: Zusammensetzung der TMR für die trockenstehenden Kühe ... 46 Tabelle 3: In BioKey® enthaltene Aminosäuren ... 47 Tabelle 4: Tägliche Eisenaufnahme der Kühe im Versuch bei einer
zugrundegelegten Frischmassenaufnahme von 25 kg TMR ... 48 Tabelle 5: Zusammensetzung des Milchaustauschers ... 49 Tabelle 6: Mikrowellenprogramm zur Nassveraschung des Analysenmaterials ... 58 Tabelle 7: Inhaltsstoffe sowie Gehalte von bestimmten Mineralstoffen in der TMR
der trockenstehenden Kühe ... 65 Tabelle 8: Inhaltsstoffe, Fe-Gehalt sowie Energiegehalte (NEL) der verwendeten
Grassilagen ... 66 Tabelle 9: Inhaltsstoffe, Fe-Gehalt sowie Energiegehalte (NEL) der verwendeten
Maissilagen ... 67 Tabelle 10: Inhaltsstoffe, Fe-Gehalt sowie der Energiegehalt (NEL) des Heus,
Inhaltsstoffe und Fe-Gehalt des verwendeten Strohes, Fe-Gehalt des Tränkwassers ... 68 Tabelle 11: Tieranzahl des Fütterungsversuches ... 69 Tabelle 12: Referenzbereiche von Parametern des roten Blutbildes und des
Eisengehaltes im Serum (Klinisches Labor der Klinik für Rinder der Tierärztlichen Hochschule Hannover) ... 69 Tabelle 13: Blutparameter (jeweils und SD) von Kühen der Kontroll- und der
Versuchsgruppe vor der Kalbung im Vergleich ... 71 Tabelle 14: Ausgewählte Blutparameter (jeweils und SD) von Kühen der Kontroll-
und der Versuchsgruppe am 257. Trächtigkeitstag und innerhalb der letzen vier Tage ante partum im Vergleich ... 73 Tabelle 15: Blutparameter (jeweils und SD) von Kühen der Kontroll- und der
Versuchsgruppe nach der Kalbung im Vergleich; die Eisenversorgung der Kühe war nach der Kalbung identisch ... 76 Tabelle 16: Trächtigkeitsdauer von Versuchs- und Kontrollkühen im Vergleich .... 80
Tabelle 17: Fe-Gehalt im Kolostrum von Kühen der Kontroll- und Versuchsgruppe nach unterschiedlicher Fe-Versorgung in der Trockenstehzeit (die Kühe der Versuchsgruppe erhielten zusätzlich täglich 2,34 g Eisen) ... 81 Tabelle 18: Unterteilung der Kälber in Gewichtsgruppen nach ihrem ...
Geburtsgewicht ... 81 Tabelle 19: Geburtsgewicht (jeweils und SD) der Kälber beider Kuhgruppen; die
Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 82 Tabelle 20: Gewicht am 15. Lebenstag (jeweils und SD) der Kälber beider
Kuhgruppen, die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 83 Tabelle 21: Gesamtzunahmen (jeweils und SD) der Kälber beider Kuhgruppen,
die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 84 Tabelle 22: Tageszunahme (jeweils und SD) der Kälber beider Kuhgruppen, die
Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 85 Tabelle 23: Vergleich von Geburtsgewicht, Gewicht am 15. Lebenstag,
Gesamtzunahme und Tageszunahme zwischen den Kälbern der Kontroll- und den Kälbern der Versuchsgruppe (jeweils und SD), die Muttertiere der beiden Kälbergruppen wurden in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt ... 86 Tabelle 24: Gesamteiweißkonzentration (jeweils und SD) am 5. Lebenstag im
Serum von Kälbern der Kontroll- und der Versuchsgruppe ...
im Vergleich ... 95 Tabelle 25: Gesamteiweißkonzentration im Serum von Kälbern der Kontroll- und
der Versuchsgruppe im Vergleich ... 96 Tabelle 26: Fe-Gehalt in der Leber von Kälbern (in den ersten 15 Lebenstagen),
deren Mütter in der Trockenstehzeit unterschiedlich mit Eisen versorgt wurden ... 100
Tabelle 27: Kolostrumaufnahme von Kälbern der Kontroll- und der Versuchsgruppe im Vergleich ... 101 Tabelle 28: Milchaustauscheraufnahme von Kälbern der Kontroll- und der
Versuchsgruppe im Vergleich ... 102
1 Einleitung
In der Ferkelaufzucht ist die Eisenmangelanämie bei ausschließlicher Stallhaltung seit vielen Jahren ein bekanntes Problem. Durch Präventivmaßnahmen wie zum Beispiel die parenterale Eiseninjektion innerhalb der ersten drei Lebenstage ist eine manifeste Anämie sicher zu verhindern.
Auch in der Kälberaufzucht ist dies ein Thema, das in den letzten Jahren wiederholt zur Debatte stand. Schon 1990 stellten BOSTEDT et al. fest, dass circa 20% aller neugeborenen Kälber einen Fe-Gehalt im Serum im präanämischen Bereich (<18 μmol/l) aufwiesen. Bei der ersten Tränkeaufnahme kommt es zusätzlich zu einer sogenannten postnatalen Hydrämie, wobei der Plasmaeisenwert zurückgeht.
Gleiches gilt auch für den Hämoglobinwert. Dieses Phänomen wird nach BOSTEDT et al. (1990) als „physiologisch larvierte Kälberanämie“ bezeichnet. Darüber hinaus scheint die Funktion des Knochenmarks in den ersten Lebenstagen zu stagnieren.
Da innerhalb der ersten Lebenstage und -wochen ein erheblicher Bedarf an Nährstoffen und Vitaminen besteht, kommt es zu einer Diskrepanz zwischen dem Bedarf des Kalbes und der Bereitstellung von Eisen und anderen Spurenelementen aus fetal angelegten Reserven (BOSTEDT et al. 1990). Das Kalb ist deshalb auf die Zufuhr von Eisen über die Nahrung angewiesen. Allerdings enthält das Kolostrum nur circa 9-15 mg Fe/kg Trockensubstanz (TS) und Vollmilch nur noch 3-5 mg Fe/kg TS. Demgegenüber steht der Bedarf des Kalbes, der nach KIRCHGESSNER (1997) mit ca. 100 mg/kg TS im Futter angegeben wird. Daraus folgt bei reiner Kolostrum- bzw. anschließender ausschließlicher Vollmilchfütterung eine Mangelversorgung des Kalbes hinsichtlich des Spurenelementes Eisen. Unter normalen Umständen wird diese Mangelsituation im Laufe der ersten sechs bis acht Lebenswochen durch die steigende Aufnahme von Raufutter und Kraftfutter kompensiert. Dies gelingt aber nicht, wenn die Situation durch Enteritiden und andere Erkrankungen, die zu einer verminderten Eisenresorption führen, kompliziert wird oder aber das Kalb bewusst eisenarm gefüttert wird, um helles Kalbfleisch zu produzieren.
Ein nicht unerheblicher Anteil der Kälber ist somit von einer klinisch manifesten Eisenmangelanämie betroffen. Symptome dieser Erkrankung sind helle Schleimhäute, Lethargie, mangelnde Saugaktivität und Wachstumseinbußen sowie eine erhöhte Anfälligkeit für Infektionskrankheiten. Es liegt eine hypochrome, mikrozytäre Anämie mit vermindertem Hämoglobingehalt und Fe-Gehalt im Serum,
(STAUFENBIEL 2006).
Wie bei der Ferkelproduktion wurde auch in der Kälberaufzucht in den letzten Jahren versucht, dieses Problem zu lösen bzw. zu minimieren. So stehen Eisenpräparate zur Verfügung, die den Kälbern innerhalb der ersten Lebenstage oral oder parenteral verabreicht werden können. Die Tierschutz- Nutztierhaltungsverordnung (TierSchNutztV) schreibt vor, dass für Kälber bis zu einem Gewicht von 70 kg der Fe- Gehalt in der Milchaustauschertränke mindestens 30 mg/kg Pulver bei 88 % TS betragen muss.
In dieser Arbeit steht jedoch ein anderer Ansatz zur Vermeidung eines Eisenmangels beim Kalb im Vordergrund. Untersucht wird, ob der Eisenstatus der Kuh und ihres neugeborenen Kalbes verbessert werden kann, wenn die Kuh in den letzten vier Wochen ante partum täglich ein organisches Eisen- Aminosäurepräparat oral erhält.
Besonders betrachtet werden sollen dabei der Hämoglobinwert, der Hämatokrit, der Serumeisengehalt und die Erythrozytenzahl im Blut der Kuh und im Blut des neugeborenen Kalbes. Es soll des Weiteren überprüft werden, ob sich die Ausprägung der „physiologisch larvierten Anämie“ in den ersten Lebenstagen der Kälber von Kühen der Versuchsgruppe von den Kälbern der nicht Fe- supplementierten Kühe unterscheidet. Von Interesse ist dabei auch die Frage, ob die Kälber der Versuchsgruppe den präanämischen Zustand der ersten Lebenstage vergleichsweise schneller kompensieren. Außerdem wird untersucht, ob sich der Fe- Gehalt im Kolostrum der Kühe durch eine orale Supplementierung steigern lässt und ob sich die Kälber der unterschiedlich versorgten trockenstehenden Kühe hinsichtlich ihrer Vitalität, ihrer täglichen Körpermassenzunahme und der Inzidenz von Atemwegs- und Durchfallerkrankungen unterscheiden.
Wenn sich durch die orale Fe-Supplementierung der Kuh in der Trockenstehphase das fetal angelegte Eisendepot der Kälber steigern ließe, wäre das für die Kälberaufzucht ein erheblicher Fortschritt, da sich dann die parenterale Fe- Injektion, die auch diverse Risiken mit sich bringt, erübrigte. Zu diesen Risiken gehören- wenn auch selten- anaphylaktische Reaktionen, Kreislaufversagen oder auch Krampfanfälle.
2 Literaturübersicht
2.1 Das Spurenelement Eisen
Eisen gehört zusammen mit Mangan, Zink, Kupfer, Selen, Jod, Kobalt, Molybdän, Chrom und Fluor zu den essenziellen Spurenelementen, die im Tierkörper eine mittlere Konzentration von weniger als 50 mg je kg Körpermasse aufzeigen (FLACHOWSKY 2000).
70-80% des im Körper vorkommenden Eisens liegen proteingebunden vor. Zu diesen essenziellen Eisenverbindungen gehören die Hämproteine Hämoglobin und Myoglobin. Hämproteine sind Verbindungen, die Eisen in Form eines Häm- Anteils enthalten. Eisen kommt dort die Rolle des Zentralatoms zu und ist somit für den Sauerstofftransport sowie die Sauerstoffspeicherung im Körper verantwortlich.
Ferner ist Eisen Bestandteil von verschiedenen Enzymen, die an Katalysefunktionen in der Atmungskette, bei der Entgiftung von toxischen Verbindungen sowie an der physiologischen Funktion des Immunsystems beteiligt sind (STAUFENBIEL 2006).
30% des Eisens liegen in Eisenspeicher- und Transportproteinen vor. Die Speicherfunktion kommt den Proteinen Ferritin und Hämosiderin zu. Speicherorgane sind dabei Leber, Milz und das Knochenmark. Transportiert wird Eisen mit Hilfe von Transferrin (STAUFENBIEL 2006).
2.2 Eisen in Futtermitteln
Da Eisen zu den essenziellen Spurenelementen gehört, muss es von Lebewesen mit der Nahrung aufgenommen werden. Folglich sind Pflanzenfresser auf die Aufnahme von Eisen mit den Futterpflanzen angewiesen. In Pflanzen befindet sich Eisen in den Photosynthese betreibenden Chloroplasten. Pflanzen, die sich in einem Eisenmangelzustand befinden, sind nicht mehr so intensiv grün. Die Blätter werden aufgrund des geringeren Chlorophyllgehaltes gelb (STEPHAN 2010). Pflanzenteile, die einen hohen Chlorophyllgehalt aufweisen, wie z.B. die Blätter, enthalten 200-300 mg Fe/kg TS, die Stängel hingegen enthalten nur 30-60 mg Fe/kg TS (MATTES 2006).
Nach FRÜH (2009) ist der Fe-Gehalt in Kräutern und Leguminosen höher als in Gräsern. Des Weiteren nimmt der Eisengehalt mit zunehmendem Älterwerden der
Pflanzen ab (STEPHAN 2010). Bei einem niedrigen/ sauren Boden-pH-Wert von 4,5 kann Eisen von den Pflanzen am besten aufgenommen werden. Je weiter der pH- Wert steigt, umso schlechter ist das Eisen für die Pflanze resorbierbar (FRÜH 2009;
STEPHAN 2010). Heu und Silage haben oft sehr hohe Eisenkonzentrationen, und zwar infolge einer Kontamination mit Erde. Dessen Bioverfügbarkeit ist aber nach HANSEN und SPEARS (2009) durch die Anwesenheit von Chelatbildnern in den Futtermitteln sehr gering. Außerdem liegt es meist in dreiwertiger Form vor und muss im Darm zunächst reduziert werden. Dies wurde in der Studie von HANSEN und SPEARS (2009) festgestellt. Hierbei wurde auch abgeleitet, dass durch den Silierprozess in Silagen die Bioverfügbarkeit von Eisen steigt.
Auch der Fe-Gehalt in Heu ist abhängig vom Schnittzeitpunkt und von Verunreinigungen; er schwankt zwischen 134 und 238 mg Fe/kg TS (STEPHAN 2010), kann aber bei höherer Verunreinigung mit Erde/ Sand auch deutlich höhere Werte annehmen (KAMPHUES et al. 2009).
2.3 Eisenresorption
Das Spurenelement Eisen wird mit der Nahrung aufgenommen und im Dünndarm durch aktiven Transport resorbiert. Etwa 5-15% des oral aufgenommenen Eisens werden resorbiert, bei Eisenmangel kann die Resorptionsrate auf bis zu 40% steigen (FLACHOWSKY 2000). Die Aufnahme ist besonders im Duodenum lokalisiert und nimmt bis zum Ileum kontinuierlich ab (PETRIDES 2007).
Ein Teil des Eisens wird als organisch porphyringebundenes Eisen (Hämeisen) aufgenommen, wobei über den Mechanismus des Transportes des Hämeisens in die Mukosazellen des Darmes noch wenig bekannt ist (CONRAD et al. 2000). Erwiesen scheint jedoch, dass das Eisen in der Zelle durch eine Hämoxygenase freigesetzt wird und dann ebenfalls wie Fe2+ mit dem Shuttle Protein Mobilferrin weitertransportiert wird (GANZ u. NEMETH 2006).
Hingegen liegt ein Großteil des mit der Nahrung aufgenommen Eisens in dreiwertiger Form vor und muss zunächst zu zweiwertigem Eisen reduziert werden. Dies geschieht v.a. durch Ascorbinsäure, Cystein aus der Proteinverdauung, Salzsäure oder Glutathion aus der Galle (FLACHOWSKY 2000). Katalysiert wird dieser
Vorgang durch die Cytochrom b-ähnliche Ferrireductase (Dcytb); (GANZ u. NEMETH 2006).
Der Influx durch die Bürstensaummembran in die duodenalen Mukosazellen hinein erfolgt mit Hilfe der Transporter für zweiwertige Metalle (DMT 1), die auch andere zweiwertige Metalle wie Mangan, Cobalt, Kupfer, Cadmium und Blei transportieren (HANSEN et al. 2010).
In Abhängigkeit von der Eisenversorgung des Organismus wird Eisen in den Mukosazellen als Fe3+ an das Protein Apoferritin gebunden, wodurch die Eisenspeicherform Ferritin entsteht oder es bindet an das Eisenbindende-Protein Mobilferrin (EBP). Dann wird der EBP-Fe-Komplex durch die Zelle hindurch transportiert und an der basolateralen Membran wieder abgespalten (FLACHOWSKY 2000; PETRIDES 2007).
Die Ausschleusung aus der Mukosazelle erfolgt über das membranständige Protein Ferroportin- welches in allen Zellen vorkommt- die Eisen in das Plasma exportieren.
Es handelt sich dabei um Enterozyten, Zellen der Plazenta, Hepatozyten und Makrophagen. Das aus der Zelle ausgeschleuste Fe2+ muss zu Fe3+ oxidiert werden, damit es an Apotransferrin gebunden werden kann. Durch die Bindung von zwei Fe3+-Ionen an Apotransferrin entsteht die Transportform des Eisens, das Transferrin.
Nach der Ausschleusung von Fe2+ wird dieses also von Hephaestin, einer Cu- abhängigen Ferroxidase, zu Fe3+ oxidiert. Hephaestin zeigt eine große Ähnlichkeit zu der Serum Ferroxidase Coeruloplasmin, die Fe2+ beim Efflux aus der Leber und anderen Geweben zu dreiwertigem Eisen oxidiert. Es wird davon ausgegangen, dass Coeruloplasmin- entgegen früherer Lehrmeinung- keine Rolle im Fe-Export aus der Mukosazelle des Darmes spielt. Durch das Hephaestin, welches Cu- abhängig arbeitet, wirken sich Kupfer und Eisen in der Aufnahme positiv aus. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass die Eisenaufnahme bei Kupfermangel herabgesetzt ist (WESSLING-RESNICK 2006). Coeruloplasmin wirkt als Akute-Phase-Protein und ist das wichtigste Transportprotein für Kupfer. 95% des Serumkupfers sind an Coeruloplasmin gebunden (BROCHERT 2005).
D A R M L U M E N
M U K O S A Z E L L E
B L U T Glutathion
Cystein HCL
Vitamin C
Häm- Fe2+
Fe3+
Ferritin
EBP Hämoxygenase
Leber
Knochenmark Milz fetaler Kreislauf
DMT 1 = Divalente Metallionen Transporter Dcytb = Cytochrom b-ähnliche Ferrireductase EBP = Eisenbindendes Protein, Mobilferrin Häm-Fe2+ = porphyringebundenes Eisen
Hephaestin = Ferroxidase
Transferrin Hephaestin
Apotransferrin
Fe2+
EBP Dcytb
DMT 1
?
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Ferroportin
Fe3+
Fe3+
Fe3+
Fe3+
Fe3+
Fe3+
Häm- Fe2+
Fe3+
Fe3+
Abbildung 1: Darstellung der Eisenresorption in die Mukosazelle im oberen Dünndarm (modifiziert nach Engelhardt und Breves 2000)
2.4 Eisentransportproteine 2.4.1 Transferrin
Zu den Transferrinen (synonym: Siderophilin) zählen das Serum-Transferrin, das Lactoferrin und das Ovo-Transferrin. Sie alle gehören zur Gruppe der Glykoproteine und werden in der Leber synthetisiert. Die Hauptfunktion des Transferrins ist der Eisentransport. Ein eisenfreies Apotransferrinmolekül kann zwei Fe3+-Ionen binden (unter gleichzeitiger Aufnahme eines Hydrogencarbonatanions), aber auch andere Metallionen mit geringerer Affinität. Das Serum-Transferrin transportiert dabei das Eisen von den Mukosazellen des Darmes, von Orten der Speicherung oder aus dem Abbau von Erythrozyten zu den blutbildenden Zellen des Knochenmarks. Dort wird es für die Hämoglobinbiosynthese verwendet (PETRIDES 2007; KIRCHGESSNER et al. 2008).
In den Hepatozyten, den duodenalen Kryptenzellen und den Erythroblasten wird der Transferrinrezeptor 2 (TfR2) exprimiert, an den Zellen der anderen Zielgewebe der Transferrinrezeptor 1 (TfR1). Eisenbeladenes Transferrin bindet an diese Rezeptoren und der Rezeptor-Ligand-Komplex wird durch Endozytose aufgenommen. Durch das saure Milieu im Endosom werden die Fe3+-Ionen frei, durch eine Ferrireduktase (STEAP 3) zu Fe2+ reduziert und via DMT 1 ins Zytosol transportiert. Der Rezeptor- Ligand-Komplex wird durch Exocytose wieder in die extrazelluläre Matrix entlassen.
Durch den neutralen pH- Wert dissoziiert das Apotransferrin von seinem Rezeptor und kann wieder Eisenionen binden (KIRCHGESSNER et al. 2008; DEMARMELS BIAISUTTI 2009).
Ein Teil der Transferrinrezeptoren wird von den Zellen kontinuierlich abgeworfen.
Diese liegen dann im Plasma als lösliche Transferrinrezeptoren (sTfR) vor. Die Menge löslicher Rezeptoren steht mit der Menge an zellulär gebundenen Transferrinrezeptoren im Gleichgewicht. Bei Eisenmangel ist der sTfR im Blut erhöht.
Der Vorteil bei der Bestimmung des sTfR ist, dass die Konzentration nicht wie bei Ferritin oder Transferrin durch Entzündungszustände beeinflusst wird (THORAUSCH u. MYDLAK 2007).
Eine weitere Aufgabe von Transferrin ist der Schutz gegen Infektionskrankheiten, weil es Eisenionen mit so hoher Affinität bindet, dass diese den Krankheitserregern
nicht mehr zur Verfügung stehen (KAIM u. SCHWEDERSKI 2005). Auch schützt Transferrin durch die Bindung von Eisen das Gewebe vor toxischen Effekten freier Eisenionen und verhindert den Eisenverlust über den Harn (PETRIDES 2007).
1 mg Transferrin hat eine Bindungsfähigkeit von 1,41 mg Eisen (PETRIDES 2007).
Normalerweise ist etwa ein Drittel des Transferrins mit Eisen beladen, der Rest steht als Transportreserve zur Verfügung. Diese Transportreserve wird als freie/latente Eisenbindungskapazität bezeichnet. Die totale Eisenbindungskapazität (TEBK)/Total Iron Binding Capacity (TIBC) ergibt sich aus der Summe von freier/latenter Eisenbindungskapazität und dem Serumeisen und entspricht prinzipiell der Transferrinkonzentration. Erhöhte Transferrinwerte weisen auf einen Eisenmangel hin (MÜLLER u. MÜLLER 2002; GUDER u. NOLTE 2009). Da Transferrin zu den Anti-Akute-Phase-Proteinen gehört, ist zu beachten, dass die Transferrinkonzentration bei Vorliegen von Entzündungsprozessen vermindert ist (THORAUSCH u. MYDLAK 2007).
Die Transferrinsättigung (Tf (Sat)) ist der Quotient aus dem Serumeisen und dem Serum-Transferrin und gibt den Sättigungszustand des Transferrins durch Eisen an.
Durch die Bestimmung der Transferrinsättigung kann man einen echten Eisenüberschuss (hohe Sättigung) von einer Eisenverteilungsstörung (normale Sättigung) unterscheiden. Bei Eisenmangel ist eine geringere Sättigung zu erkennen (MÜLLER u. MÜLLER 2002; GUDER u. NOLTE 2009).
Transferrinsättigung (
2.4.2 Haptoglobin
Haptoglobin gehört ebenfalls zu den Transportproteinen von Eisen und wird in der Leber synthetisiert. Es bindet durch intravasale Hämolyse freigewordenes Hämoglobin und transportiert dieses in das Retikuloendotheliale System (RES) der Leber, wo das Hämoglobin eliminiert wird. Es verhindert damit eine Ausscheidung des Hämoglobins über die Niere und somit einen Eisenverlust, außerdem schützt es vor einem glomerulären Nierenschaden durch freies Hämoglobin, da der
Haptoglobin-Hämoglobin-Komplex glomerulär nicht filtrierbar ist. Haptoglobin ist der sensitivste Marker für eine intravasale Hämolyse. Bei Vorliegen einer Hämolyse geht der Haptoglobingehalt im Serum zurück (BUDDECKE u. FISCHER 1992; MÜLLER u.
MÜLLER 2002; GUDER u. NOLTE 2009).
2.4.3 Hämopexin
Auch das Hämopexin ist für den Transport von Hämderivaten zuständig. Ab einer Freisetzung von mehr als 15 g Hämoglobin ist die Bindungskapazität des Haptoglobins überschritten und das Hämopexin übernimmt die Aufgabe des Haptoglobins. Aufgrund dieser Tatsache ist die Bestimmung des Hämopexins wichtig für die Abschätzung des Ausmaßes einer Hämolyse (BUDDECKE u. FISCHER 1992;
MÜLLER u. MÜLLER 2002; GUDER u. NOLTE 2009).
2.5 Eisenspeicherproteine 2.5.1 Ferritin
Ferritin ist das bedeutendste Eisenspeicherprotein des Körpers. Es kommt vor allem in der Leber, in der Milz und in der Dünndarmmukosa vor. Ein Molekül Apoferritin bindet zwei Fe3+-Ionen, dabei entsteht das sogenannte Ferritin. Das in den Mukosazellen des Dünndarms eingelagerte Ferritin kann bei Bedarf mobilisiert werden. Wird es nicht benötigt, gelangt es mit den abgestoßenen Epithelzellen in das Darmlumen und wird ausgeschieden. Für die Mobilisation des Eisens aus Ferritin scheint der lysosomale Abbau des Ferritins nötig zu sein. Das freigesetzte Fe3+ wird dann durch Ferrireductasen reduziert (FLACHOWSKY 2000; KIRCHGESSNER 2008).
Ferritine werden von allen Geweben in Abhängigkeit von ihrem Eisengehalt freigesetzt, so dass sie sich im Serum befinden und als Serum-Ferritin labordiagnostisch erfasst werden können. Das Serum-Ferritin korreliert mit der Menge an Depot-Ferritin der verschiedenen Gewebe und hat somit eine Indikatorfunktion für den Füllungszustand der Eisenspeicher (PETRIDES 2007).
Serumferritin gehört des Weiteren zu den Akute-Phase-Proteinen und ist deshalb auch bei chronischen Entzündungen erhöht. Auch bei Lebererkrankungen,
Eisenspeicherkrankheiten und malignen Erkrankungen ist die Bestimmung nicht verlässlich (KOJDA 2008).
2.5.2 Hämosiderin
Hämosiderin dient insbesondere bei einer Eisenüberladung des Organismus als Eisenspeicher, wobei das Eisen aus dem Hämosiderin schwer mobilisierbar ist.
Hämosiderin kommt in den Zellen des RES von Leber, Milz und Knochenmark vor (KAIM u. SCHWEDERSKI 2005; PETRIDES 2007).
2.6 Regulation des Eisenstoffwechsels
Eisen wird im Wesentlichen mittels der Absorption reguliert, eine regulierte Ausscheidung gibt es nicht. Da Eisen ausschließlich an Proteine gebunden ist, ist es nicht glomerulär filtrierbar. Verluste entstehen durch Blutungen oder Desquamation der Zottenepithelien im oberen Dünndarmbereich (FLACHOWSKY 2000;
KIRCHGESSNER 2008).
Bei geringem Eisenangebot wird in Dünndarmzellen das „iron responsive element“
(IRE) aktiviert, was zu einer erhöhten Expression von DMT 1 und zu einer verstärkten Bildung von Transferrin und Ferroportin führt. Moduliert wird die Translation für das IRE durch die eisenregulatorischen Proteine IRP1 und IRP2. Durch die erhöhte DMT 1 Expression wird vermehrt Eisen resorbiert (PETRIDES 2007; KIRCHGESSNER 2008; DEMARMELS BIAISUTTI 2009).
Hepcidin ist das Schlüsselmolekül in der Regulation des Eisenstoffwechsels. Es handelt sich dabei um ein Akute-Phasen-Protein, welches in der Leber synthetisiert wird. Durch einen Eisenüberschuss, Interleukin 2 und Interleukin 6 kommt es zu einer erhöhten Synthese von Hepcidin, moduliert durch das Hepcidin Gen Hamp.
Hepcidin bindet an das Eisenexportprotein Ferroportin, wodurch der Ferroportin- Hepcidin-Komplex internalisiert und dem lysosomalen Abbau zugeführt wird. Die Folge ist, dass die Eisenresorption abnimmt. Bei Eisenmangel, beeinträchtigter Erythropoese und erhöhtem Erythropoetin wird die Hepcidinsynthese gehemmt, so dass Eisen verstärkt absorbiert wird. Weitere Inhibitoren von Hepcidin sind das
Hämojuvelin, der TfR2 und die Serinprotease TMPRSS6 (GANZ u. NEMETH 2006;
WESSLING-RESNICK 2006; DEMARMELS BIAISUTTI 2009).
Das transmembranäre HFE Protein bildet mit dem Transferrinrezeptor 1 (TfR1) einen Komplex. So kompetiert es mit Transferrin um die Bindung an den TfR1. Durch eisenbeladenes Transferrin wird das HFE Protein von dem TfR1 verdrängt. Dies wiederum führt zu einer verstärkten Transkription von Hepcidin (PETRIDES 2007;
DEMARMELS BIAISUTTI 2009).
Auch die Ferritinsynthese wird reguliert. Ein hoher intrazellulärer Gehalt an Eisen führt zu einem Abbau des „iron regulatory protein 2“ IRP2 und dadurch zu einer vermehrten Transferrinsynthese. Ist wenig intrazelluläres Eisen vorhanden, wird durch das IRP2 die Translation der Ferritin mRNA blockiert (DEMARMELS BIAISUTTI 2009).
Auch die Expression des Tansferrinrezeptors 1 wird durch das IRE/ IRP Regulationssystem gesteuert. Bei einem Eisenmangel ist die TfR1 Synthese hoch, bei hohen Eisenspiegeln niedrig (DEMARMELS BIAISUTTI 2009).
Gehemmt wird die Eisenresorption v.a. durch Phosphate, da diese unlösliche Komplexe mit Eisen bilden. Gleiches gilt für Oxalate, im Getreide vorkommende Phytate und Tannine (KIRCHGESSNER 2008). Hohe Mn-Gehalte im Futter mindern die Eisenresorption erheblich. Weitere Antagonisten sind Kalzium, Zink, Vitamin E und Selen (COENEN u. MEYER 2001; VAN DEN BERG 2005).
2.7 Maternofetale Eisenübertragung
In der späten Gravidität und in der frühen Laktation ist der Eisenbedarf laut WEISS et al. (2010) aufgrund des fetalen Wachstums und zunehmenden Blutvolumens der Mutterkuh sehr hoch. In den letzten 80 Tagen der Trächtigkeit werden beim Rind pro Tag 18 mg Eisen in den Fetus, in das Fruchtwasser, in die Plazenta und in das Gewebe des Uterus eingelagert (HOUSE u. BELL 1993). Zusätzlich wird das Blutvolumen der Kuh während der Trächtigkeit größer (REYNOLDS 1953), so dass die Kuh etwa 10 mg Eisen pro Tag für die maternale Hämatopoese benötigt (WEISS et al. 2010).
Nachgewiesen sind schwache Korrelationen zwischen hämatologischen Parametern der Kuh und denen ihres Kalbes (MILTENBURG et al. 1991). Hämoglobin, Serumeisen, Transferrin und die Fe-Konzentration in der Leber sind nach MILTENBURG et al. (1991) bei den Kälbern zum Zeitpunkt der Geburt höher als bei ihren Müttern zehn Tage vor und auch während der Kalbung. Somit kann angenommen werden, dass der Fetus von der Mutterkuh auch zu ihrem eigenen Nachteil bevorzugt mit Eisen versorgt wird. Auffällig ist in der Studie von MILTENBURG et al. (1991) allerdings, dass die Fe-Konzentrationen in der Leber der Kälber zum Zeitpunkt der Geburt wesentlich höher als die Fe-Konzentrationen in der Leber der Mutterkühe waren. Dabei konnten keine Korrelationen zwischen der Eisenkonzentration in der Leber der Kühe und ihren Kälbern festgestellt werden. Die Autoren vermuten, dass der Hauptspeicherort für Eisen von neugeborenen Kälbern und Kühen nicht identisch ist. Bei Kälbern ist die Eisenkonzentration in der Leber höher als in der Milz. Bei den Kühen ist es laut BLUM und ZUBER (1975) umgekehrt.
Diese Theorie untermauern auch die Ergebnisse von GOONERATNE und CHRISTENSEN (1989). In ihren Untersuchungen waren die Fe-Konzentrationen in der Leber von Kälbern sechs Mal höher als bei den Kühen. Bei der Stute wurde dieses Phänomen ebenfalls beobachtet (CHMIELNICKA u. SOWA 2000).
Beim Schwein wird Eisen mithilfe von Uteroferrin von der Sau zum Fetus übertragen.
Uteroferrin ist ein progesteroninduziertes Eisen Transport-Glykoprotein. Es wird in den Uterindrüsen gebildet, durch Pinozytose von Zellen der Areolae aufgenommen und in die Kapillaren der Chorioallantois abgegeben. Über die Umbilicalvene wird es dann in den fetalen Kreislauf transportiert. Pro Molekül Uteroferrin werden zwei Eisenatome aufgenommen (DUCSAY et al. 1984; RENEGAR et al. 1982). Auch im Uterus des Pferdes wurde ein Uteroferrin-ähnliches Protein gefunden (BUHI et al.
1982; MORRIS 1987).
Wie genau die präpartale Eisenübertragung von der Kuh zum Kalb abläuft, ist nicht geklärt.
Da Rinder jedoch mit einer Plazenta epitheliochorialis eine histologisch ähnlich strukturierte Plazenta wie Pferde und Schweine aufweisen, kann davon ausgegangen werden, dass die Eisenübertragung ähnlich geregelt ist.
Beim Schwein wird der größte Teil des Eisens im zweiten Trächtigkeitsdrittel in den Fetus eingelagert (DOUGLAS et al. 1972). Pferde übertragen 50% des insgesamt im Fohlenkörper gespeicherten Eisens erst in den letzten vier Wochen der Trächtigkeit (COENEN u. MEYER 2001).
Zu gegensätzlichen Ergebnissen kamen GOONERATNE und CHRISTENSEN (1989) in Untersuchungen an Kälbern. Der Fe-Gehalt in der Leber des ungeborenen Kalbes war im dritten Trimester der Trächtigkeit geringer als bei Kälberfeten, deren Lebern im ersten Trimester der Trächtigkeit auf den Eisengehalt untersucht wurden.
STEINHARDT et al. (1993) stellten in einer Untersuchung an 75 totgeborenen Kälbern fest, dass die Lebern leichtgewichtiger Kälber weniger Eisen enthielten als die Lebern normalgewichtiger Kälber. Ein Zusammenhang im Hinblick auf die Trächtigkeitsnummer war ebenfalls ersichtlich. Kälber von Färsen hatten mehr Eisen in ihren Lebern gespeichert als Kälber von Kühen. Die Schlussfolgerung daraus ist, dass die plazentare Eisenübertragung ein Prozess ist, der von vielen Faktoren abhängig ist. Beachtet werden muss, dass auch die Eisenakkumulation in der Leber und die Nutzung beim Körperaufbau nicht gleichzeitig und nicht in gleicher Quantität erfolgen (STEINHARDT et al. 1993).
2.8 Besonderheiten von Eisen-Aminosäure-Chelaten im Vergleich zu anderen Eisenverbindungen
In dieser Arbeit wurde eine Eisen-Aminosäure-Chelatverbindung verwendet. Auf die Besonderheit von Eisen-Aminosäure-Chelaten soll im Folgenden Bezug genommen werden.
Die Besonderheit eines Chelats ist, dass die Carboxylgruppe der Aminosäure eine ionische Bindung mit dem Eisenatom eingeht, während die Aminogruppe kovalent an das Eisenatom gebunden ist. So bildet sich eine fünfgliedrige Ringstruktur aus, die sehr stabil ist. Die Festigkeit dieser Chelatbindung beeinflusst maßgeblich die Bioverfügbarkeit, da das Metall durch die Chelatbindung löslich bleibt (MELLOR 2003; MADSEN u. BEST 2004). Je stabiler die Chelatbindung ist, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Chelatkomplex trotz der pH-Wert Schwankungen im
Verdauungstrakt intakt bleibt und die Löslichkeit des Metalls aufrechterhalten bleibt (MADSEN u. BEST 2004; HERTRAMPF u. OLIVARES 2004).
Bedingt durch diesen Aspekt ist der Vorteil eines Aminosäure-Chelats gegenüber einem Eisensalz (z.B. FeSO4) die geringere Wahrscheinlichkeit, dass Eisen mit anderen Inhaltsstoffen der Ingesta chemische Bindungen eingeht, welche die Absorption beeinträchtigen könnten (ASHMEAD 2001).
Die Folge ist, dass Eisen in Form eines Chelats nach MERVYN (1995) zu 59% und nach ALLEN (1998) 5,3-mal mehr resorbiert wird als FeSO4. In einer Studie von GRAFF et al. (1985) wurden die Absorptionsraten von Eisensulfat, Eisencarbonat, Eisenoxid und einem Eisen-Aminosäure-Chelat in die Mukosa des Dünndarmes unter in vitro Bedingungen an Segmenten des Jejunums von Ratten untersucht. Die Absorption von Eisen-Aminosäure-Chelaten war 4,7- bis 7,2-mal höher als die der Eisensalze, wobei Eisenoxid die niedrigste Absorptionsrate aufwies.
In der Mukosazelle wird das aufgenommene Eisen-Aminosäure-Chelat hydrolisiert und das Eisen wird ebenso wie das aus anderen Quellen reguliert in das Blut abgegeben, so dass es zu keiner Eisenüberladung des Organismus kommt (ASHMEAD 2001). Der Übertritt in das Blut ist vom Eisenbedarf des Körpers abhängig und in den Epithelzellen des Darmes verbliebenes Eisen geht durch Abschilferung verloren (FLACHOWSKY 2000). Dennoch ist es so, dass die größere Absorption von Eisen-Aminosäure-Chelaten im Vergleich zu Eisensalzen zu einer schnelleren Sättigung der Eisenspeicher im Mangelzustand führt. In einer Studie mit 20 anämischen Ferkeln im Alter von zwei Tagen wurde zehn Tieren eine einmalige Dosis radioaktivmarkiertes Eisenchlorid und zehn Tieren eine einmalige Dosis Eisen- Aminosäure-Chelat verabreicht. Fünf Stunden später wiesen die Ferkel, die das Eisen-Aminosäure-Chelat erhalten hatten, eine signifikant höhere Menge Eisen in den Erythrozyten auf (ASHMEAD u. JEPPSEN 1993).
PINEDA und ASHMEAD (2001) verabreichten in einer Untersuchung jeweils 20 anämischen Kindern über vier Wochen Eisensulfat und 20 anämischen Kinder über vier Wochen Eisen-Aminosäure-Chelate. Beide Behandlungen erhöhten signifikant den Hämoglobinwert, aber nur die Eisen-Aminosäure-Chelate erhöhten signifikant
den Ferritingehalt. Die Bioverfügbarkeit der Eisen-Aminosäure-Chelate betrug 75%, die des Eisensulfats 27,8%.
Ein weiterer Vorteil von Eisen in Chelatverbindungen ist, dass die Chelatbindung den oxidativen Effekt des Eisens auf andere Bestandteile der Nahrung wie Vitamine reduziert (MARCHETTI et al. 2000). Ebenfalls scheinen Metalle, die in einer Chelatverbindung vorliegen, sich in ihrer Resorption gegenseitig weniger zu antagonisieren als Metalle in einer anorganischen Form (ASHMEAD 2000).
Auch die Eisensalze unterscheiden sich im Hinblick auf ihre Resorptionsraten voneinander. In einer Untersuchung von AMMERMANN et al. (1967) an Schafen wurde die Bioverfügbarkeit von Fe2O3 (Eisenoxid), FeCl3 (Eisenchlorid), FeCO3
(Eisenkarbonat) und FeSO4 (Eisensulfat) miteinander verglichen. Nach einmaliger oraler Gabe wurden Blutproben entnommen. Im Serum und in den Erythrozyten erreichte Eisenchlorid den höchsten Peak, gefolgt von Eisensulfat, Eisenkarbonat und den niedrigsten Peak wies Eisenoxid auf.
VÖLKER und ROTERMUND (2000) stellten fest, dass Ammonium-Fe(II)-Sulfat von Saugkälbern kurzfristig am intensivsten resorbiert wird, während Fe(II)- Carboxymethylzellulose längerfristig intensiver aufgenommen wird.
Nach einer Studie von MC GUIRE et al. (1985) hat Eisensulfat eine größere Bioverfügbarkeit als Eisenkarbonat. Jeweils vier männliche, zwölf Wochen alte Kälber erhielten über 15 Tage 1000 mg Eisensulfat oder Eisenkarbonat. Die Kälber, die Eisensulfat erhalten hatten, wiesen höhere Eisengehalte in den Geweben, besonders in der Dünndarmmukosa, auf.
2.9 Maternofetale Übertragung von Eisen-Aminosäure-Chelaten
In der Literatur gibt es Hinweise, dass die maternofetale Eisenübertragung bei der Supplementierung von Eisen-Aminosäure-Chelaten ante partum im Vergleich zu Eisen in anderen Verbindungen verstärkt stattfindet (BRADY et al. 1975;
YAMAMOTO et al. 1982; WAIDELICH 2007).
BRADY et al. (1975) fütterten sechs Sauen vier Wochen ante partum täglich 85 mg FeSO4 und sechs Sauen täglich 85 mg Eisen in Form von Eisen-Aminosäure- Chelaten. Zum Zeitpunkt der Geburt war bei den Ferkel der Sauen, die das Eisen- Aminosäure-Chelat erhalten hatten, in der Leber 34,9% mehr, in der Milz 8,5% mehr
und in der Skelettmuskulatur 3,2% mehr Eisen nachzuweisen als bei den Ferkeln der Sauen, die FeSO4 erhalten hatten.
Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen YAMAMOTO et al. (1982), die einer Gruppe von Sauen vier Wochen ante partum täglich 60 mg Eisen in Form von Eisen- Aminosäure-Chelaten verabreichten und einer Gruppe von Sauen täglich 60 mg FeC4H2O4 (Eisenfumarat) zufütterten. Bei den neugeborenen Ferkeln der Mütter, die Eisen-Aminosäure-Chelate erhalten hatten, waren der Hämoglobingehalt, der Hämatokritwert und Serumferritin signifikant höher.
WAIDELICH führte 2007 einen Versuch durch, bei dem er den Einfluss auf die Eisenversorgung von Kälbern durch die zusätzliche Fütterung der Muttertiere mit Eisen-Aminosäure-Chelaten untersuchte. Einer Versuchsgruppe von 65 Kühen wurde während der gesamten Trockenstehphase bis einschließlich drei Tage nach der Kalbung täglich 0,48 g Eisen zusätzlich zu der normalen Futterration supplementiert. Von den Kälbern wurden in der ersten Lebenswoche, nach der zweiten Lebenswoche und nach der sechsten Lebenswoche Blutproben gezogen. In diesen wurden die Erythrozytenzahl, der Hämoglobingehalt, der Hämatokritwert, MCV, MCH, MCHC und der Fe-Gehalt im Serum bestimmt. Bei den Kälbern der Versuchsgruppe waren die Serumeisengehalte in der ersten Lebenswoche gegenüber den Kälbern der Kontrollgruppe signifikant höher. Die Erythrozytenzahl, der Hämoglobingehalt sowie der Hämatokritgehalt waren nach der zweiten Lebenswoche bei Kälbern der Versuchsgruppe gegenüber Kälbern der Kontrollgruppe signifikant höher. Bei dem in der Arbeit von WAIDELICH (2007) verwendeten Eisen-Aminosäure-Chelat handelte es sich um das Produkt BioKey®, welches auch in der vorliegenden Untersuchung eingesetzt wurde.
2.10 Störungen des Fe-Stoffwechsels 2.10.1 Hämosiderose und Hämochromatose
Zu den Eisenspeicherkrankheiten zählen die Hämosiderose und die Hämochromatose. Bei der Hämosiderose handelt es sich um eine Eisenüberladung des Organismus ohne bisher erfolgten Gewebeschaden. Sie wird als ein Vorstadium der Hämochromatose angesehen. Der primären Hämochromatose liegt eine
genetisch bedingte Störung der Mukosazellen im oberen Dünndarmbereich zugrunde. Dadurch kommt es zu einer vermehrten Eisenresorption und zur Fe- Ablagerung in fast allen Organen, besonders aber in der Leber (O`TOOLE et al.
2001). Primäre Hämochromatosen sind umfassend in der Humanmedizin beschrieben (PREISEGGER u. DENK 2000). Ob es beim Rind durch eine Mutation zu einer herditären Hämochromatose kommen kann, ist noch unklar. Sekundär kann es durch wiederholte Bluttransfusionen, parenterale Eisengaben sowie gesteigerte Hämolyse zu einer Hämochromatose kommen (O`TOOLE et al. 2001).
2.10.2 Eisenvergiftung
Zu einer Eisenvergiftung kommt es in der Regel durch Fehlapplikation oder Fehldosierung eisenhaltiger Präparate. Nach parenteraler Applikation kann es durch Überschreiten der Bindungskapazität des Transferrins zu starken Vergiftungs- erscheinungen kommen. Freie Eisenionen sind in der Lage sauerstoffhaltige Moleküle in reaktive Hydroxylradikale umzuwandeln. Diese Radikale sind toxisch für Gefäße und das Leberparenchym. Außerdem wirkt Eisen in hohen Dosen schleimhautreizend. Symptome einer Vergiftung sind Krämpfe, Zähneknirschen, Kolik, Diarrhoe, Kapillardilatationen, Diapedeseblutungen; letztendlich kann es sogar zu einem kardiovaskulären Schock kommen. Vergiftungen aufgrund einer oralen Überdosierung sind nicht besonders wahrscheinlich, da die Eisenresorption reguliert wird. Therapiert wird eine Eisenvergiftung mit 100 mg/kg KM Deferoxamin, das freies Fe3+und Eisen aus Ferritin und Hämosiderin komplexiert (LÖSCHER et al. 2006).
2.10.3 Eisenmangel und Eisenmangelanämie
Eisenmangel entsteht durch ein unzureichendes Eisenangebot, eine gestörte Eisenresorption oder einen übermäßigen Eisenverlust.
Eine Anämie wird nach KRAFT u. DÜRR (2005) definiert als Verminderung der Erythrozytenzahl, des Hämoglobingehalts und/oder des Hämatokrits unter den Referenzbereich der Spezies, der Rasse und des Alters. Bei einer Eisenmangelanämie handelt es sich um eine hypochrome mikrozytäre Anämie, was
bedeutet, dass die Einzelerythrozyten eine verminderte Beladung mit Hämoglobin aufweisen und die Erythrozyten abnorm verkleinert sind (KRAFT u. DÜRR 2005).
Als Richtwert zur Deckung des Eisenbedarfs eines Kalbes werden 100 mg/kg TS angenommen. Für ein Jungrind sowie eine Milchkuh ist ein Eisengehalt von 50 mg/kg TS als ausreichend anzusehen (KIRCHGESSNER 1997).
Es wird unterschieden zwischen einem primären Eisenmangel, also einem Eisenmangel durch ein unzureichendes Eisenangebot, und einem sekundären Eisenmangel, der sich aufgrund anderweitiger Erkrankungen oder infolge von Fe- Antagonisten entwickelt (STAUFENBIEL 2006).
Von einem primären Eisenmangel sind in der Regel nur Kälber, die ausschließlich mit Vollmilch getränkt werden, betroffen. Vollmilch enthält circa 0,3-0,5 mg Fe/l (3-5 mg/kg TS), Kolostrum enthält 1,5-2,5 mg Fe/l (9-15 mg/kg TS). Demgegenüber steht der Bedarf von 100 mg Fe/kg TS. Der Speichereisenvorrat, der in Leber und Milz der neugeborenen Kälber eingelagert ist, reicht etwa drei bis vier Wochen aus, um eine reine Vollmilchfütterung zu überbrücken (STAUFENBIEL 2006). Der Hämoglobinwert des Kalbes beträgt zum Zeitpunkt der Geburt durchschnittlich 12,7±1,86 g/dl, wobei dieser Wert schon bis zum dritten Lebenstag auf 10,7±1,63 g/dl absinkt (GÜRTLER u. SCHÜTZLER 1970). Mit dem Plasmaeisenwert verhält es sich ähnlich. Geboren werden Kälber mit einem durchschnittlichen Plasmaeisenwert von 27,7±9,6 μmol/l. Dieser sinkt bis zum vierten Lebenstag auf 18,0±3,0 μmol/l ab (BOSTEDT et al. 1990). Erklären lässt sich dieses Phänomen (auch als
„physiologische larvierte Anämie“ bezeichnet) nach STAUFENBIEL (2006) und BOSTEDT et al. (1990) mit der Zunahme des Plasmavolumens durch die erste Tränkeaufnahme (postnatale Hydrämie). Auch die temporäre Stagnation des Knochenmarks sowie die Diskrepanz zwischen der hohen Wachstumsleistung und dem geringen Fe-Gehalt des Kolostrums sind entscheidend (BOSTEDT et al. 1990;
STAUFENBIEL 2006).
Des Weiteren kommt es post natum zu einem Zerfall der fetalen Erythrozyten. Dabei wird Eisen aus dem fetalen Hämoglobin (Hbf) freigesetzt und adulte Varianten des Hämoglobins (HbA, HbB) werden aufgebaut.
Diese weisen aber physiologischerweise eine höhere Eisenbeladung auf, so dass der Fe-Bedarf zu diesem Zeitpunkt massiv erhöht ist (BOSTEDT 2010).
Mit beginnender Beifutteraufnahme wird ein exogener nutritiver Ausgleich erreicht (BOSTEDT et al. 1990).
Durch Fütterungsfehler wie zum Beispiel ein fehlendes Angebot von Heu und Kraftfutter in den ersten Lebenswochen kann sich aus der „physiologisch larvierten Anämie“ eine klinisch manifeste Anämie entwickeln. Auch durch Enteritiden und eine dadurch bedingte Malabsorption kann es zu einer Verschärfung der „physiologisch larvierten Anämie“ kommen (STAUFENBIEL 2006). Außerdem können Kälber im präruminalen Entwicklungsabschnitt dreiwertige Eisenverbindungen, die mit der Nahrung aufgenommen werden, aufgrund des Milieus im Kälberlabmagen nur unzureichend resorbieren. Um Eisendefizite auszugleichen, sollten in diesem Entwicklungsabschnitt Präparate mit zweiwertigem Eisen verabreicht werden (VÖLKER u. ROTERMUND 2000).
Eine Eisenmangelanämie/ Sideropenie wird in drei Stadien unterteilt: Im Stadium des prälatenten Eisenmangels ist lediglich der Ferritingehalt im Serum und somit auch in den Organen vermindert. Liegt ein latenter Eisenmangel vor, sinkt zusätzlich der Serumeisengehalt und die totale Eisenbindungskapazität (TEBK) nimmt zu. Erst bei einem manifesten Eisenmangel ist auch der Hämoglobingehalt im Blut vermindert und es liegt eine hypochrome mikrozytäre Anämie vor (STAUFENBIEL 2006).
Symptome eines klinisch manifesten Eisenmangels sind vermindertes Wachstum, eine herabgesetzte Tränkeaufnahme, Trägheit, blasse Schleimhäute und eventuell eine Zunahme von Atem- und Pulsfrequenz. Durch die Beteiligung von Eisen an Enzymen des Immunsytems, kann es zu einem vermehrten Auftreten von Bronchitiden und Enteritiden kommen, sowie zu einer Atrophie der filiformen Papillen der Zunge. Der Hämatokritwert ist bei anämischen Kälbern <25%, der Hämoglobinwert <8 g/dl und der Serumeisengehalt <25 μmol/l. Die TEBK sowie die latente Eisenbindungskapazität sind erhöht und der Ferritingehalt im Serum ist
<30 μg/l. Die Erythrozyten sind hypochrom und mikrozytär (STAUFENBIEL 2006;
KRAFT u. DÜRR 2005).
Differentialdiagnostisch ist vor allem ein Kupfermangel abzuklären, der ebenfalls eine hypochrome mikrozytäre Anämie verursacht. Ebenso sollte ein Kobaltmangel in Betracht gezogen werden. In seltenen Fällen kann es durch eine massive Aufnahme von Wasser zu einer sogenannten Tränkehämoglobinurie kommen.
Posthämorrhagische Anämien können nach akuten Blutverlusten wie Nabelbluten, chirurgischen Eingriffen und Verletzungen sowie nach chronischen Blutverlusten durch Endoparasiten oder Magenulcera auftreten (STAUFENBIEL 2006).
Zur Behandlung des Eisenmangels beim Kalb stehen verschiedene Präparate zur parenteralen und oralen Applikation zur Verfügung.
LÖSCHER et al. (2006) empfehlen einmalig 50 mg/kg KM Eisen (III)-Dextran- Komplex in der ersten Woche post natum tief intramuskulär zu injizieren. Die Resorption von Eisen aus dem intramuskulären Depot erfolgt innerhalb von drei Tagen. Ferner sind einige Präparate zur oralen Eisenergänzung auf dem Markt erhältlich. Dabei handelt es sich in der Regel auch um dreiwertige Eisenverbindungen, die einmalig zum Kolostrum hinzugegeben werden können.
Handelsübliche Milchaustauscher enthalten circa 30-100 mg Fe/kg TS, so dass bei Einsatz derartiger Produkte geringere Mangelzustände kompensiert werden können.
2.10.4 Ursachen für die angeborene larvierte Anämie der Kälber
Circa 20% der neugeborenen Kälber aus milch- und fleischbetonten Rassen leiden bereits zum Zeitpunkt der Geburt an einer Anämie unterschiedlicher Ausprägung (BOSTEDT et al. 1990). Die Gründe für diese larvierte oder akute Sideropenie sind bisher nicht vollständig geklärt. Nach BOSTEDT (2010) sind die Eisenmengen, die während der Entwicklungsphase im Fetus gespeichert werden, relativ gering. Eine Erklärung wird in der bis zum siebten Gestationsmonat hohen Laktationsleistung der Mutterkuh gesucht, da es infolgedessen zu einem Eisenverlust über die Milch kommt. Ebenso werden genetische Komponenten im Hinblick auf Rasseeinflüsse, Störungen in der enteralen Eisenresorption der Kuh und Plazenta- transformationsstörungen diskutiert (BOSTEDT 2010). Auf Seiten des Fetus müssen laut BOSTEDT (2010) eine eventuell fehlende Eisenbindungskapazität und eine mangelhafte Eisenspeicherung bedacht werden. Weiterhin können große Mengen
der fetalen Erythrozytenmenge durch den Geburtsverlauf in den Eihäuten retiniert werden, was zu einer weiteren Verminderung des Eisens im Körper des Neugeborenen führt (STEINHARDT et al. 2003).
2.11 Effekte zusätzlicher Eisengaben
2.11.1 Effekte zusätzlicher Eisengaben auf den Körpermassezuwachs und auf die Gesundheit von Kälbern
Durch die Eisenmangelsituation kann es zu einer verminderten Bildung des Wachstumshormons GH kommen, was mit geringeren Zunahmen bei anämischen Kälbern einhergehen kann (CEPPI u. BLUM 1994).
In einer Untersuchung von BÜNGER et al. (1986) führte eine orale Eisensubstitution zu einem geringeren Anteil an Kälbern, die eine erkrankungsbedingte Wachstumsminderung aufwiesen.
STEINHARDT und THIELSCHER (2004) beobachteten eine geringere Wachstumsrate bei Kälbern, die einen Hämoglobinwert von unter 8,4 g/dl aufwiesen.
VÖLKER und ROTERMUND (2000) konnten in ihren Experimenten nachweisen, dass es nach einem gezielten Einsatz von oral zu verabreichenden Eisenpräparaten zu signifikant höheren Tageszunahmen kommt. Die Kälber der Versuchsgruppe erhielten die Eisensubstitution vom ersten Lebenstag an. Durch diese Vorgehensweise wurde der Zeitraum der „neonatalen larvierten Anämie“
berücksichtigt und dem Eisenmangel konnte gut vorgebeugt werden.
Eine Studie von BOSTEDT et al. (2000) zeigte, dass Kälber, die eine Eisenergänzung erhielten, leicht höhere Zunahmen gegenüber der Kontrollgruppe aufwiesen. Zu ähnlichen Ergebnissen kamen auch HEIDARPOUR BAMI et al. (2008) sowie MOHRI et al. (2009).
Durch die mangelhafte Oxygenierung der Gewebe im Eisenmangelzustand kann das genetisch angelegte Wachstumspotential nicht vollständig ausgeschöpft werden (BOSTEDT 2010).
Eisen wird für die Synthese der Enzyme Dopamin und Noradrenalin benötigt, die als Transmitter die Nervenzellen für die Aufnahme von Futter innervieren und deshalb
die Saugaktivität verstärken. Dieses Phänomen untersuchten AST et al. (1989) in einer Studie mit Sauen und ihren Ferkeln.
Wie bereits erwähnt ist Eisen an der physiologischen Funktion des Immunsystems beteiligt (Kapitel 2.1), so dass humorale und lokale Abwehrmechanismen in der Fe- Mangelsituation das Kalb nur unzureichend vor neonatalen Krankheiten schützen können. Die Folge ist eine erhöhte Infektionsanfälligkeit (BÜNGER et al. 1987;
BOSTEDT et al. 1990; GYGAX et al. 1993; STAUFENBIEL 2006).
In einer Untersuchung von BOSTEDT et al. (2000) zeigte sich ein Zusammenhang zwischen der Krankheitsinzidenz und einer durchgeführten parenteralen Eisenapplikation. In der Kontrollgruppe erkrankten 40% der Kälber innerhalb der ersten sechs Lebenswochen, in der Kälbergruppe, die eine Eisenergänzung erhalten hatte, nur 25,6% der Tiere.
Zu einem ähnlichen Ergebnis kamen auch BÜNGER et al. (1987). In deren Studie führte eine orale Eisensubstitution mit Eisendextran bzw. Eisentartrat in zwei Versuchsserien mit je 30 bis 41 Kälbern zu einer signifikanten Erhöhung des Anteils von gesunden Tieren. In einer weiteren Versuchsserie wurde ein tendenziell milderer Erkrankungsverlauf bei Pneumonien beobachtet.
Zu gegensätzlichen Ergebnissen kamen HEIDARPOUR BAMI et al. (2008). In deren Untersuchungen hatte eine einmalige parenterale Eisenergänzung von 1000 mg Eisendextran pro Tier keinen Effekt auf neonatale Erkrankungen und die Frequenz von notwendigen Behandlungen.
2.11.2 Effekte zusätzlicher Eisengaben auf bestimmte Blutparameter
Nachfolgend werden einige Studien dargestellt, in denen versucht wurde, durch orale oder parenterale Eisengaben einer klinischen oder subklinischen Anämie beim Kalb vorzubeugen.
Auf tägliche orale Eisengaben von 200 mg Eisen-III-Dextran oder 300 mg Eisen-II- Tartrat reagierten anämische Kälber in einem Versuch von BÜNGER et al. (1986) mit einer Erhöhung von Hämoglobin, Hämatokrit, MCHC, Serumeisen und der Transferrinsättigung. Es ließ sich beobachten, dass die zusätzlichen Eisenapplikationen die Gesundung der Kälber von der Anämie beschleunigten.
KUME und TANABE (1996) fanden heraus, dass der Hämatokrit- sowie der Hämoglobinwert durch eine tägliche orale Gabe von 40 mg FeSO4 pro Kalb im Zeitraum vom ersten bis zum zehnten Lebenstag im Vergleich zu unbehandelten Kälber ansteigen.
Die bei Kälbern beschriebene angeborene Mangelausstattung mit Eisen kann nach VÖLKER und ROTERMUND (2000) kompensiert werden, wenn den Kälbern vom ersten Lebenstag an bis zur Beendigung der präruminalen Phase täglich 100 mg eines Fe-II-Präparates zugefüttert werden. Durch diese Supplementierung konnten die Autoren die Fe-Gehalte im Serum bei Kälbern der Versuchsgruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant anheben.
MOHRI et al. stellten 2004 in einer Untersuchung an 40 Kälbern fest, dass die Kälber, die vom ersten bis zum 28. Lebenstag täglich 150 mg FeSO4 erhalten hatten, signifikant höhere Hämatokrit- und Hämoglobinwerte am 14., 21. und 28. Tag aufwiesen. Am 28. Tag war die Erythrozytenzahl im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant erhöht, ebenso wie der Fe-Gehalt im Serum und die Transferrinsättigung am 14., 21. und 28. Tag. Am 28. Tag war der Transferrinwert signifikant zurückgegangen.
Eine Studie von FISCHER et al. (2006) zeigte, dass schon eine einmalige orale Gabe von 1050 mg Eisen-III-Dextran am ersten Lebenstag den Hämoglobinwert signifikant erhöhte. Auch war eine signifikante Zunahme der Erythrozytenzahl zu verzeichnen (FISCHER et al. 2006).
Demgegenüber steht eine Untersuchung von KUNZ et al. (2007)1. Eine Supplementierung von 100 mg Eisen täglich vom zweiten bis zum zwölften Lebenstag konnte keine signifikante Erhöhung der Parameter Hämoglobin und Hämatokrit bewirken. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die Kälber der Kontroll- sowie der Versuchsgruppe mit einem Milchaustauscher gefüttert wurden, der bereits 100 mg Fe/kg uS enthielt.
1 KUNZ, H. J., G. VAN TRIERUM, M. KASKE (2007): Effect of oral iron supplementation on weight gain and health status of rearing calves during the first twelve weeks of life, zur Veröffentlichung eingereicht
Auch Versuche hinsichtlich einer parenteralen Injektion von Eisenpräparaten erzielten unterschiedliche Ergebnisse, wie im nachfolgenden dargestellt werden soll.
Schon 1974 erreichte MÖLLERBERG mit drei Eiseninjektionen im Abstand von drei Wochen ab der dritten Lebenswoche nach der ersten Injektion einen signifikanten Anstieg der Eisenkonzentration im Serum von Kälbern. Die Hämoglobinkonzentration und der Hämatokrit stiegen im Verlauf des Versuches ebenfalls an.
BOSTEDT et al. (2000) erreichten mit einer einmaligen intramuskulären Injektion von 1000 mg bzw. 1500 mg Eisendextran innerhalb des ersten Lebenstages eine nachhaltig positive Wirkung auf die Serumeisenkonzentration sowie auf die Hämoglobinkonzentration.
Mit einer Injektion von 1000 mg Eisendextran zwei Tage post natum konnten MOHRI et al. (2009) zwar Verbesserungen der Parameter Hämatokrit, Erythrozytenzahl, Hämoglobin, MCH, MCHC und Serumeisen erzielen, diese waren aber nicht signifikant.
