Aus dem Institut für Tierernährung der Tierärztlichen Hochschule Hannover
Veränderungen von Knochenmarkern und intaktem Parathormon im Blut im Verlaufe eines Trainings
bei Warmblutpferden
INAUGURAL – DISSERTATION Zur Erlangung des Grades eines
DOKTORS DER VETERINÄRMEDIZIN (Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Andreas Lange
aus Seehausen
Hannover 2004
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. M. Coenen
1. Gutachter: Univ.- Prof. Dr. M. Coenen 2. Gutachter: Univ.- Prof. Dr. P. Stadler
Tag der mündlichen Prüfung: 02.06.2004
Meinen Eltern
Inhaltsverzeichnis
Kapitel Seite
Einleitung 9
Schrifttum 10
1. Grundlagen des Knochenstoffwechsels 10
1.1 Untersuchungsmethoden des Knochenstoffwechsels 11
2. Knochenmarker und deren Einsatz beim Pferd 12
2.1 Knochenmarker 12
2.2. Formationsmarker 14
2.2.1. Osteocalcin 14
2.2.2. Knochenspezifische Alkalische Phosphathase 15
2.2.3. Propeptide des Typ-I-Kollagens 15
2.3. Resorptionsmarker 16
2.3.1. Carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen 16
2.3.2. Hydroxyprolin 16
2.3.3. Desoxypyridinolin und Pyridinolin 17
3. Faktoren die den Knochenstoffwechsel beeinflussen 18
3.1. Alter und Geschlecht 18
3.2. Rasse 22
3.3. Zirkadianer Rhythmus 22
3.4. Haltung und Immobilisation 24
3.5. Fütterung 26
3.6. Verletzungen 31
3.7. Langfristige Reaktionen des Knochens auf ein Training 31 3.8. Kurzfristige belastungsbedingte Reaktionen des Knochens 40
4. Parathormon (PTH) 41
4.1. Biosynthese und Wirkung des PTH 41
4.2 Beeinflussung des PTH-Spiegels durch die Fütterung 42
4.3. Haltung und Alter 42
4.4. Einfluss von Belastung und Training 43
4.5. Reaktionen auf Hypokalzämie 44
4.6. Zusammenhang zwischen PTH im Plasma und Erkrankungen 45
4..7. PTH bei tragenden Stuten 46
5. Zusammenfassung 47
Material und Methoden 48
1.Versuchsziehl 48
2.Versuchskonzept 48
3.Versuchstiere 49
4. Versuchsdurchführung 51
4.1. Versuchsablauf 51
4.2. Stufentest 52
4.3. Training 54
4.3.1. Anreitphase 54
4.3.2. Techniktraining 55
4.3.3. Ausdauertraining 57
5.Probenentnahme 58
5.1. Blutentnahme 58
6.Messungen 59
6.1. Körpergewicht 59
6.2. Herzfrequenz 59
7.Analyse biochemischer und endokrinologischer Parameter 60
7.1. Parathormon (PTH) 60
7.2. Osteocalcin (OC) 62
7.3. Carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen (ICTP) 63 7.4. Carboxyterminales Propeptid des Typ-I Kollagen (PICP) 64
7.5. pH Wert 65
7.6. Lactat 65
7.7. Ionisiertes Kalzium 65
7.8. Gesamtkalzium 66
7.9. Anorganisches Phosphat 66
7.10. Gesamteiweiß 67
7.11. Herzfrequenz und Laktat 67
8. Statistische Methoden 68
9. Darstellung der Ergebnisse 68
Ergebnisse 69
1. Körpermasse 69
2. Osteocalcin 70 2.1. Langfristige Entwicklung der Osteocalcin-Konzentration 70 2.2. Kurzfristige Entwicklung der Osteocalcin-Konzentration 73 3. Carboxyterminales Propeptid des Typ-I-Kollagen (PICP) 73 3.1. Langfristige Entwicklung der PICP-Konzentration 73 3.2. Kurzfristige Entwicklung der PICP-Konzentration 76 4. Carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen (ICTP) 76 4.1. Langfristige Entwicklung der ICTP-Konzentration 76 4.2. Kurzfristige Entwicklung der ICTP-Konzentration 79
5. Parathormon 80
5.1. Langfristige Entwicklung der PTH-Konzentration 80 5.2. Kurzfristige Entwicklung der PTH-Konzentration 82
6. Gesamtkalzium 83
6.1. Langfristige Entwicklung der Gesamtkalziumkonzentration 83 6.2. Kurzfristige Entwicklung der Gesamtkalziumkonzentration 84
7. Ionisiertes Kalzium 85
7.1. Langfristige Entwicklung der Konzentration des ionisierten Kalziums 85 7.2. Kurzfristige Entwicklung der Konzentration des ionisierten Kalziums 87
8. Anorganisches Phosphat 87
8.1. Langfristige Entwicklung der Konzentration des anorg. Phosphats 85 8.2. Kurzfristige Entwicklung der Konzentration des anorg. Phosphats 88
9. Zusammenfassung 89
Diskussion 90
1. Kritik der Methoden 90
1.1 Pferde, Fütterung, Haltung 90
1.2. Versuchsdurchführung 91
1.3. Auswahl der Untersuchungsparameter 93
2. Diskussion der Ergebnisse 94
2.1. Reaktionen auf die langfristige Belastung 95 2.2. Reaktionen auf die kurzfristige Belastung 99
3. Schlussbetrachtung 102
Zusammenfassung 103
Summary 106
Literaturverzeichnis 109
Anhang 126
Abkürzungsverzeichnis
Es werden die Abkürzungen für Einheiten verwendet, darüber hinaus die nachstehend aufgeführten:
AP alkalische Phosphatase
BALP Knochenspezifische alkalische Phosphathase BMC Knochenmineralgehalt (bone mineral content) BMD Knochenmineraldichte (bone mineral density)
Ca++ ionisiertes Kalzium
Ca Gesamtkalzium
DE verdauliche Energie
ELISA Enzyme- linked immunosorbent assay
Fa. Firma
ICTP Carboxyterminales Telopeptid des Typ I Kollagen
IGF insulin- like growth factor
Mw Mittelwert
NRC National Research Council
OC Osteocalcin
PDGF platelet derived growth factor
PICP Carboxyterminales Propeptid des Typ I Kollagen PINP Aminoterminales Propeptid des Typ I Kollagen
PTH Parathormon
PYD Pyridinolin
Ra Rohasche
RBAE Radiographic bone aluminium equivalent
RIA Radioimmunassay
Rp Rohprotein
SD Standardabweichung
ST Stufentest
TGF α transforming growth factor
TRAP Tartrat-resistente saure Phosphathase
TS Trockensubstanz
uS ursprüngliche Substanz
vRp verdauliches Rohprotein
I. Einleitung
Bei Warmblutpferden beginnt das Training häufig in einer Phase, in der das Skelettsystem noch nicht vollständig ausgewachsen ist. Knochen, Sehnen und Bänder sind dadurch bereits besonderen biomechanischen Belastungen ausgesetzt.
So kommt es bei der Erhöhung der auf das Skelettsystem einwirkenden mechanischen Belastung durch Abbau und Zubildung von Knochengewebe zu einer Veränderung der Knochenmasse und –architektur und dadurch zu einer idealen Anpassung an die neue Situation (FROST 1987).
In verschiedenen Studien wurde belegt, dass es vor einer trainingsbedingten Erhöhung der Dichte und Stabilität des Knochens in den ersten Trainingswochen zu einer kurzfristigen Abnahme der Knochendichte (FOREMAN et al. 1991, NIELSEN et al. 1997, PORR et al.
1997). Daraus ergibt sich ein gesteigertes Risiko für Verletzungen speziell im Anfangsstadium des Trainings junger Rennpferde.
Als Indikatoren für die Knochendynamik haben sich zusätzlich zu der Bestimmung der Knochendichte und des Knochenmineralgehaltes durch a) bildgebende Verfahren und b) dem Test der Bruchfestigkeit der Knochen, in zunehmenden Maß der Nachweis verschiedener Knochenmarker im Blut und im Urin bewährt. Diese Knochenmarker entstehen beim Knochenaufbau und -abbau bzw. sind für deren Steuerung verantwortlich. Während der dynamischen Stoffwechselvorgänge am Skelettsystem werden die Knochenmarker in die Zirkulation freigesetzt und können so einen Einblick in den Knochenstoffwechsel geben (SEIBEL et al. 1993).
Verschiedene Studien beschäftigten sich mit kurz- und langfristigen Reaktionen des Knochens im Zusammenhang mit verschiedenen Trainingsprogrammen hauptsächlich bei ein bis zweijährigen Trabern und Galoppern. Es zeigte sich, dass sowohl kurzfristige als auch langfristige trainingsbedingte Skelettadaptationen in den Knochenmarkern wiedergespiegelt werden (RIGGS und BOYDE 1999, DAVIES et al. 1999, WEDEMEYER 2000, VERVUERT et al. 2002, ZAMHÖFER 2002).
Ziel dieser Studie war es, festzustellen, ob es bei fünfjährigen antrainierten Warmblutpferden während eines praxisüblichen Trainingsprogrammes unter dem Reiter zu messbaren kurz und/oder langfristigen Veränderungen der Knochenmarker sowie des PTHs aufgrund eines beeinflussten Knochenstoffwechsels durch das Training kommt.
2. Schrifttum
1. Grundlagen des Knochenstoffwechsels
Als lebendes, stoffwechselaktives Gewebe ist der Knochen hoch anpassungsfähig und reagiert auf viele äußere und innere Einflüsse des Körpers. Damit ist er von seiner Entstehung bis zum Tod des Individuums ständigen Anpassungsvorgängen und Umbauprozessen unterworfen.
Es sind im Wesentlichen drei Umbaumechanismen, denen der Knochen unterliegt. Zum einem dem eigentlichen Wachstum, worunter man das Längenwachstum an den Wachstumszonen (Epiphysen) des juvenilen Knochens versteht. Zum anderen dem Modelling des noch wachsenden Knochens bei dem entsprechend der Größenzunahme der Knochen neue Knochengewebsstrukturen gebildet und andere Strukturen abgebaut werden. Als drittes wird der ausgewachsene Knochen durch das Remodelling beeinflusst. Hierbei passt sich das Skelett ständig an die jeweiligen biomechanischen Belastungen an (PRICE 1998).
Der Knochen ist ein spezialisiertes Bindegewebe. Die Knochenmasse besteht zu einem Drittel aus dem organischen, nicht mineralisierten Osteoid (bindegewebiges Grundgerüst), das wiederum zu 90 % aus Typ-I-Kollagen besteht (SEIBEL et al. 1993). Zu zwei Dritteln wird die Knochenmasse aus dem anorganischen und mineralisierten Anteil (Hydroxyapatit- Kristalle) gebildet.
Die Bildung von Knochengewebe erfolgt durch hochspezialisierte Zellen, den Osteoblasten.
Diese entstehen aus Mesenchymzellenabkömmlingen und sind zu differenzierten Syntheseleistungen befähigt. Sie produzieren Interzellulärsubstanzen in Form von Fibrillen (Kollagen) und einer homogenen Grundsubstanz (Glykosamine und Proteoglykane), somit bilden sie das Osteoid, das nach Einlagerung von Mineralstoffen zum definitiven Knochengewebe wird (CHRISTENSON et al. 1997). Nach dem Abschluss der Knochenbildung werden die Osteoblasten zu Osteozyten, die von mineralisierter Knochensubstanz umgeben sind. In Bezug auf die Knochenbildung sind Osteozyten inaktiv, sie liegen einzeln in Knochenzellhöhlen und stehen untereinander durch lange Zytoplasmafortsätze (gap junctions) in Verbindung (RISTELI u. RISTELI 1993).
Als Gegenspieler der Osteoblasten fungieren die Osteoklasten. Osteoklasten sind mehrkernige Riesenzellen, die aus Monozyten hervorgegangen sind und die mit Hilfe von Enzymen in der Lage sind, Knochensubstanz abzubauen (SEIBEL et al. 1993).
Auch nach dem Abschluss des Wachstums finden im Knochengewebe ständige Umbauvorgänge statt (Remodelling). Dabei halten sich Abbau- und Aufbauvorgänge in der Regel im Gleichgewicht, im Alter können die Abbauvorgänge überwiegen. Dieser Mechanismus dient der Anpassung des Skelettes an die jeweilige Belastungssituation und der Aufrechterhaltung der Stabilität der Knochen (PRICE 1998).
Die Regulation erfolgt vor allem durch die Hormone Kalzitonin, das die Osteoklastentätigkeit hemmt und so die Knochenzubildung fördert, und Parathormon, das indirekt die Osteoklastentätigkeit erhöht. Daneben spielen weitere Faktoren wie zum Beispiel Wachstums- und Schilddrüsenhormone, Wachstumsfaktoren (IGF, PDGF, TGFα), Östrogene sowie eine Reihe makromolekularer Knochenmatrix- Bestandteile eine wichtige Rolle (SEIBEL et al. 1993). Die Rolle des Vitamin D3 im Knochenstoffwechsel der Pferdeist noch nicht genau geklärt, beim Pferd wird ihm jedoch eine untergeordnete Rolle beigemessen (HARMEYER et al. 1992, BREIDENBACH et al. 1998)
1.1. Untersuchungsmethoden des Knochenstoffwechsels
Da der Knochenstoffwechsel in vivo nicht präzise gemessen werden kann, greift man auf indirekte Verfahren und bildgebende Verfahren zurück. So sind die Knochendichte und die Knochenmasse vom Gleichgewicht zwischen Resorption und Formation abhängig (LIESEGANG 2000). Es findet der Knochenmineralgehalt (BMC, bone mineral content) beim Pferd besondere Bedeutung, denn ein Abfall des Knochenmineralgehaltes bewirkt eine erhöhte Instabilität des Knochens (LAWRENCE et al. 1994).
Neben invasiven Verfahren wie der Knochenbiopsie sind verschiede andere Methoden entwickelt worden, um Aussagen über die Qualität des Knochens zu erhalten. Biopsien haben den Nachteil, dass man jeweils nur eine Momentaufnahme der Situation erhält. Für Langzeitkontrollen haben sich nicht invasive Methoden wie verschiedene bildgebende diagnostische Verfahren bewähr t, die Informationen über den Knochenmineralgehalt (BMC, bone mineral content) und die Knochenmineraldichte (BMD, bone mineral density) liefern.
Als Beispiele sind hier Photonenabsorptiometrie, die Ultraschalltransmissions- geschwindigkeit, Computertomographie, radiographische Photometrie sowie die Knochenszintigraphie zu nennen (JEFFCOTT et al. 1986).
Eine weitere Methode stellt die Messung von Knochenmarkern im Urin oder im Serum dar.
Anhand biochemischer Knochenmarker lässt sich der Verlauf des Knochenstoffwechsels während einer bestimmten Zeitperiode gut verfolgen. Hierbei macht man sich zu nutze, dass
der Knochenumbau in vivo anhand verschiedener Enzyme, Kollagene und anderer Proteine, die von Osteoblasten oder Osteoklasten beim Aufbau bzw. Abbau gebildet werden, charakterisiert wird (RISTELI und RISTELI 1993).
2. Knochenmarker und deren Einsatz beim Pferd
2.1. Knochenmarker
In der Hauptsache sind Knochenmarker Enzyme oder Matrixkomponenten, die während des Knochenmodelling und –remodelling in die Zirkulation abgegeben werden. Der biologisch aktive Knochengewebsumsatz wird von zwei gegenteiligen, sich jedoch ergänzenden Prozessen bestimmt, zum einen der Matrixaufbau durch Osteoblasten und zum anderen der Matrixabbau durch Osteoklasten. Es wird entsprechend zwischen Markern des Aufbaus (Formationsmarker) und Markern des Abbaus (Resorptionsmarker) unterschieden (PRICE 1998).
Während des Prozesses der Knochenformation bilden die Osteoblasten sowohl nicht- kollagene Proteine als auch Typ-I-Kollagen. Diese synthetisierten Produkte werden teilweise in den Blutstrom als intakte Moleküle oder als Fragmente abgegeben. Als Formationsmarker werden beim Pferd die knochenspezifische Alkalische Phosphatase (b- ALP), Osteocalcin und das carboxyterminale Propetid vom Typ-I-Kollagen (PICP) gemessen (LEPAGE 2001). Von den verschiedenen Resorptionsmarkern finden beim Pferd vor allem carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen (ICTP), Hydoxyprolin und die beiden Kollagen-Brückenproteine Desoxypyridinolin (DPD) und Pyridinolin (PYD) Anwendung (siehe Tab. 1).
Tab. 1: Knochenmarker im Blut und Harn beim Pferd
Formation Probenmaterial Anwendung beim Pferd Osteocalcin (OC)
knochenspezifische Alkalische Phosphatase (BALP) Carboxyterminales Propeptid des Typ-I-Kollagen (PICP)
Aminoterminales Propeptid (PINP)
S S S S
Ja Ja Ja Nein Resorption
Carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen (ICTP)
Hydroxyprolin Pyridinolin (PYD)
Desoxyp yridinolin (DPD)
Tartart resistente Phosphatase (TRAP) Hydroxylysinglykoside
S U/S
U U/S
S S
Ja Ja Ja Ja Ja Nein
U: Urin; S: Serum
2.2. Formationsmarker 2.2.1. Osteocalcin (OC)
Osteocalcin ist ein nicht-kollagenes Protein, welches während der Mineralisation der Matrix durch Osteoblasten gebildet wird (RISTELLI und RISTELLI 1993). Direkt nach der Freisetzung aus den Osteoblasten werden ungefähr 80% des neusynthetisierten Osteocalcins in der Knochenmatrix gebunden, während der Rest in die Zirkulation gelangt (SEIBEL et al.
1993). Daher gilt Osteocalcin als spezifischer Marker der Osteoblastenfunktion bzw. der Osteoidmineralisation. Die Bildung wird von drei Vitaminen beeinflusst (LEPAGE et al.
2001). Vitamin C ist essenziell für Hydroxylierungsprozesse bestimmter Aminosäuren und Vitamin D ruft eine Stimulation der Osteocalcinproduktion hervor (LEPAGE et al. 2001).
Dieser Effekt des Vitamin D ist für das Pferd noch nicht eindeutig geklärt. Die posttranslationelle Modifikation des Proteins durch Carboxylierung ist Vitamin K abhängig (LIESEGANG 2000, LEPAGE et al. 2001). Das extrazelluläre Protein besitzt nach der Modifikation an drei Stellen die gamma-Carboxyglutaminsäure und ist somit in der Lage, Kalzium zu binden (SEIBEL et al. 1997).
Die genaue Funktion des OC ist noch weitgehend ungeklärt. Es wird angenommen, dass es eine Rolle bei der Steuerung von Kalzifikationsprozessen im Osteoid und damit bei der Formation des Knochengewebes hat (RISTELLI und RISTELLI 1993). Zwei Hypothesen stehen dabei im Vordergrund: Regulation und Förderung der Mineralisation durch Ablagerung von Kalziumphosphat oder die Regulation der Osteoblastenreifung und des Knochenmetabolismus (SEIBEL et al. 1997).
Bei Untersuchungen an Gen-Knockout-Mäusen stellten DUCY et al. (1996) fest, dass Mäuse, die kein Osteocalcin synthetisieren können, eine erhöhte Knochenmasse aufwiesen. Daraus wurde abgeleitet, dass Osteocalcin ein negativer Regulator der Knochenformation sein könnte. Gleichzeitig stieg die Anzahl der Osteoklasten, wohingegen die Menge der Osteoblasten gleich blieb, was auf eine herabgesetzte Osteoklastentätigkeit in Abwesenheit von Osteocalcin hindeutet. Die Prozesse der Resorption und Mineralisation wurden durch die Abwesenheit von Osteocalcin nicht beeinflusst.
Im Kreislauf zirkulieren sowohl intaktes Osteocalcin als auch OC-Fragmente, da das Protein im Plasma, den Nieren und der Leber proteolytisch abgebaut wird (DELMAS 1988).
Osteocalcin hat im Blut eine kurze Halbwertszeit von ca. vier Minuten, die Elimination aus
Glomeruläre Funktionsstörungen können deutliche Verschiebungen der Osteocalcinkonzentrationen im Serum bewirken, hierbei kommt es zu Akkumulationen von OC-Fragmenten im Kreislauf. Um derartige Messfehler zu vermeiden, sollten parallel immer auch Creatinin Kinase oder Urease zur Beurteilung der Nierenfunktion gemessen werden, bzw. nur intaktes Osteocalcin bestimmt werden (LEPAGE et al. 2001).
2.2.2. Knochenspezifische Alkalische Phosphatase (BALP)
Die alkalische Phosphatase ist ein Enzym, das sowohl in den Zellen der Leber, der Nieren, des Darmtraktes, der Plazenta und der Knochen gebildet wird. Bei Hunden wurde festgestellt, dass sich die totale alkalische Phosphatase aus einer leberspezifischen, einer knochenspezifischen und einer intestinalen Isoform zusammensetzt (SYAKALIMA 1997).
Die Isoform des Knochens und der Leber unterscheiden sich in der posttranslationellen Glykosilierung, welche organspezifisch ist (SANECKI 1990). Der Nachweis dieses Isoenzymes wird aufgrund seiner hohen Spezifität und Selektivität für Untersuchungen des Knochenmetabolismus bevorzugt.
Die genaue Funktion der BALP ist noch nicht geklärt. Die BALP wird von den Osteoblasten während der Matrixreifung gebildet und ist vermutlich am Mineralisationsprozess beteiligt (SEIBEL et al. 1997). Als gesichert gilt, dass die BALP auf der Osteoblastenmembran lokalisiert ist und dort die Knochenmineralisation fördert (RISTELI und RISTELI 1993). Bei Pferden ist die BALP außerdem auf der Oberflächenmembran der Chondrozyten lokalisiert und wirkt hier auf die Matrixvesikel der Epiphysenfuge, an der Stelle, wo die Mineralisation ihren Anfang nimmt (HENSON et al. 1995). Damit ist die knochenspezifische alkalische Phosphatase ein spezifischer Formationsmarker.
Nach einer gewissen Zeit wird das Enzym von der Membran abgelöst und gelangt so in die Zirkulation (CHRISTENSON 1997). Die Halbwertzeit der BALP variiert von einer Stunde bis zu sieben Tagen, die Eliminierung erfolgt über die Leber (DELMAS 1988).
2.2.3. Propeptide des Typ-I-Kollagens (PINP, PICP)
Der größte Anteil des Osteoides ist das von den Osteoblasten gebildete Kollagen Typ-I, so dass Produkte, die während der Kollagensynthese entstehen, als biochemische Marker des Knochenaufbaus geeignet sind. Das Prokollagen besitzt gegenüber dem endgültigen Kollagenmolekül an seinen Enden noch amino- und carboxyterminale Propeptide. Sobald das
Prokollagen in den Extrazellulärraum gelangt, werden diese Extensionspeptide durch Endopeptidasen abgespalten und in die Zirkulation abgegeben. Diese Verlängerungspeptide werden als carboxyterminales oder aminoterminales Propeptid des Typ-I-Prokollagens (PICP oder PINP) bezeichnet (LIESEGANG 2000). Der Nachweis kann sowohl im Blut als auch im Harn erfolgen. Beide Propeptide werden über die Leber eliminiert und können als quantitatives Maß der Kollagen-Typ-I Neubildung aufgefasst werden (RISTELI und RISTELI 1993).
Als Marker der Knochenbildung ist PICP besser geeignet, da es im Gegensatz zu PINP, welches teilweise wieder neu in die Knochenstruktur eingebaut wird, nach der Sezernierung, nicht mehr für den Knochenaufbau zur Verfügung steht. Aber auch bei der Interpretation von PICP-Werten muss beachtet werden, dass Kollagen-Typ-I auch in anderen Geweben zum Beispiel der Haut, den Blutgefäßen oder den Muskeln vorkommt (LEPAGE et al. 2001).
2.3. Resorptionsmarker
2.3.1. Carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen (ICTP)
Das carboxyterminale Telopeptid des Typ-I-Kollagen ist ein quervernetztes Peptid, welches aus ausgereiften Kollagenfasern stammt. Es ist durch Hydroxypyridinium- Brückenproteine verbunden. Diese Brückenproteine (kovalente intermolekulare Crosslinks) verbinden zwei Telopeptidregionen zweier Kollagenmoleküle (WITHOLD 1996). Beim Abbau von Typ-I- Kollagen wird ICTP als intaktes Fragment in die Zirkulation freigesetzt und über die Leber und die Nieren anschließend metabolisiert. ICTP ist als Serumvorläufer der urinären Kollagen-Crosslinks anzusehen (ERIKSEN et al. 1993). Zu jeder Zeit des Knochenabbaus durch Osteoklasten werden diese kollagenen Abbauprodukte ins Blut abgegeben und können im Serum als Resorptionsmarker nachgewiesen werden.
2.3.2. Hydroxyprolin
Die Aminosäure Hydroxyprolin entsteht intrazellulär durch posttranslationale Hydroxylierung von Prolin (PROCKOP et al. 1979). Der Prozess ist von Vitamin C abhängig. Hydroxyprolin wird in der Tripelhelixregion aller Kollagentypen und anderer Proteine gefunden. Darüber hinaus kommt es in allen kollagenen Bindegeweben (z.B. Haut) vor (RISTELI und RISTELI
gebundener Form in die Zirkulation abgegeben (SCHÖNAU und RAUCH 1997). Ca 90% des zirkulierenden Hydroxyprolin-Pools werden in der Leber zu Harnstoff und Kohlenstoffdioxid meTabolisiert, der Rest wird über die Nieren ausgeschieden (CALVO et al. 1996).
Hydroxyprolin ist ein oft verwendeter Parameter, um resorptive Prozesse im Knochen nachzuweisen. Man kann Hydroxyprolin im Urin in freier oder peptidgebundener Form quantitativ bestimmen, es gilt aber als wenig spezifische Methode zur Bestimmung der Knochenresorptionsrate (DELMAS 1990). Bei dieser Nachweismethode gibt es jedoch Einschränkungen, da die Aminosäure schnell in der Leber oxidiert wird und so nur 10% des produzierten Hydroxyprolins im Urin nachweisbar sind, außerdem ist die Ausscheidungsmenge zusätzlich durch die Art der aufgenommenen Nahrung beeinflussbar (CALVO et al. 1996).
2.3.3. Desoxypyridinolin (DPD) und Pyridinolin (PYD)
Die beiden ringförmigen 3-(OH)-Pyridinium-Derivate werden als Querbrücken (Crosslinks) während der Kollagenreifung gebildet und dienen der Stabilität und Dehnbarkeit der Kollagenstruktur. DPD ist knochenspezifischer als PYD, weil es fast ausschließlich von Knochenkollagen stammt (ROSALIKI 1998). PYD hingegen kommt auch in größeren Mengen im Knorpel, in Sehnen und Bändern sowie in Blutgefäßen und im Narbengewebe vor (ROBINS 1982). Beim Kollagenabbau gelangen diese Knochenmarker zu 40–50 % in freier Form ins Blut, während der Rest in Form von Peptidbausteinen zirkuliert (SCHÖNAU und RAUCH 1997). Hauptsächlich werden PYD und DPD beim Kollagenabbau in der Knochenmatrix durch Osteoklasten freigesetzt und dann unmetabolisiert über den Urin ausgeschieden (UEBELHART und DELMAS 1993). Es gibt eine enge Korrelation zwischen der DPD-Ausscheidung im Urin und der Knochenresorptionsrate, welche durch radioisotopische (EASTELL et al. 1990, EBELING 1996) und histomorphologische Messungen (DELMAS et al. 1991) bestätigt wurde. Im Gegensatz zur Hydroxyprolin- Bestimmung wird die Messung nicht durch Neubildung von Kollagenen beeinflusst, so dass eine Spezifität für resorptive Prozesse besteht (RISTELI und RISTELI 1993).
3. Faktoren, die den Knochenstoffwechsel beeinflussen
3.1. Alter und Geschlecht
LAWRENCE et al. (1994) testeten die Bruchstärke (Kraft in kg die nötig ist das Material zu brechen) und die Bruchkraft (Faktor der die wirkende Kraft in Kilogramm pro Quadratzentimeter ausdrückt) der Metakarpalknochen von Pferden im Alter zwischen 1 Tag und 27 Jahren. Diese Größen sind von der Struktur der Knochen und den geometrischen Eigenschaften abhängig und geben so einen Eindruck von der Qualität (Widerstandsfähigkeit) des Materials.
Die Studie ergab, dass der größte Teil der Mineralisation postnatal stattfindet. Zum Zeitpunkt der Geburt beträgt der Knochenmineralstoffgehalt (BMC) 3-4 g/2cm, er steigt im ersten Lebensjahr dann auf 13 g/2cm an und erreicht das Maximum von 17,3 g/2cm im 6,0 ± 1,8 Lebensjahr. Damit sind im ersten Jahr nach der Geburt 76% des endgültigen BMC im Metakarpalknochen (Mc III) erreicht. Bei 1888 kg liegt das Maximum der Bruchstärke im Alter von 4,6 ± 1,8 Jahren und die Bruchkraft erreichte das Maximum im Alter von 6,3 ± 1,2 Jahren und fiel dann wieder ab. Weiterhin stellen die Autoren fest, dass die Widerstandsfähigkeit des Skelettes in der Entwicklungsphase der Pferde eindeutig mit der Knochenmineralisation zusammenhängt. In ausgewachsenen Tieren jedoch steigt die Bruchkraft nicht mehr mit dem BMC, sondern nimmt wahrscheinlich mit zunehmender Steifheit, bedingt durch die Mineralisation, wieder ab.
Keine Unterschiede im Knochenmineralgehalt wurden beim Vergleich von männlichen und weiblichen Tieren sowie zwischen dem rechten und linken Mc III gefunden.
LEPAGE et al. (1998) bestätigen an Kaltblut- und Warmblutpferden, dass das Geschlecht keinen Einfluss auf die OC- und ICTP-Konzentrationen im Serum hat (siehe auch 4.2. Rasse).
In einer Studie an 54 Vollblutpferden untersuchten CHIAPPE et al. (1999), ob das Geschlecht einen Einfluss auf den Osteocalcin-Serumspiegel hat. Signifikante Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Tieren wurden nur in der Altersgruppe von 24-36 Monaten gemessen. In diesem Zeitabschnitt waren die Osteocalcin-Werte bei den weiblichen Pferden höher. Diskutiert wird ein geschlechtsabhängiger und hormonell bedingter Effekt nach dem Eintritt der Pubertät, ein gewichtsabhängiger Effekt schied aus, da die männlichen Tiere schwerer waren und somit bei ihnen die Belastung für den Bewegungsapparat höher war.
Dieses Experiment zeigte außerdem einen Abfall der Osteocalcin-Serumwerte während der
FLETCHER et al. (2000) stellten bei einem Vergleich zwischen untrainierten und trainierten Quarterhorse-Jährlingen keinen Unterschied in der untrainierten Gruppe zwischen den Geschlechtern in den Osteocalcinkonzentrationen im Serum fest. Bei den trainierten Jährlingen stellten sich höhere Osteocalcinkonzentrationen bei den weiblichen Tieren heraus.
Insgesamt bewirkte das Training bei allen Tieren eine Zunahme der Osteocalcinkonzentration im Serum. Im Gegensatz zu FLETCHER et al. (2000) fanden CHIAPPE et al. (1999) bei Hengstfohlen im Alter von vier Monaten im Serum höhere Osteocalcinkonzentrationen als bei Stutfohlen im selben Alter.
Den Einfluss des Lebensalters auf den Osteocalcinspiegel im Serum untersuchten LEPAGE et al. (1990) an 15 weiblichen Pferden im Alter zwischen 4 Monaten und 20 Jahren. Die Serum- Osteocalcin-Spiegel nahmen bei den weiblichen Pferden mit dem Alter ab welches als Abfall der Knochenformationsrate interpretiert wird. Ebenfalls wurde ein Absinken der alkalischen Phosphathase, besonders deutlich im ersten Lebensjahr, mit zunehmenden Alter festgestellt.
LEPAGE et al. (1992) untersuchten an 99 Trabern, davon 52 männliche und 47 weibliche Tiere, den Einfluss des Geschlechtes auf Osteocalcinwerte im Blut. Das Alter der Pferde, die an dem Versuch teilnahmen, variierte dabei vom Tag der Geburt bis zum fünften Lebensjahr.
Es zeigte sich, dass Osteocalcin im Laufe des Alters deutlich abnahm. Die höchsten Werte (52,9 ± 7,6 ng/ml) wurden bei neugeborenen Fohlen gemessen, sie waren zwei bis dreimal höher, als bei ausgewachsenen Pferden. Keine signifikanten Unterschiede ergab der Vergleich der Osteocalcinwerte von männlichen und weiblichen Pferden in den einzelnen Altersgruppen.
PRICE et al. (1995) nahmen 20 Vollblüter im Alter zwischen drei Monaten und 20 Jahren in einen Versuch auf, um die Serumkonzentrationen von Knochenmarkern in verschiedenen Altersstufen festzustellen. Hierzu wurden die drei Marker carboxyterminales Propeptid des Typ-I-Kollagen (PICP), knochenspezifische Alkalische Phosphatase (BALP) und carboxyterminales Telopeptid des Typ-I-Kollagen ausgewählt. Die Pferde wurden in vier Altersgruppen aufgeteilt: < 1 Jahr, 1 bis 2 Jahre, 3 bis 4 Jahre und 5 bis 20 Jahre. Die Auswertung ergab einen Abfall der PICP-, ICTP- und BALP-Werte mit zunehmendem Alter, welches als rückläufiges Remodelling gewertet wird.
PRICE et al. (2001) testeten an 24 Vollblutfohlen den Einfluss des Lebensalters, der Gewichtszunahme und saisonale Schwankungen im Bezug auf Knochenmarkerkonzentrationen vom Zeitpunkt der Geburt bis zum 18. Lebensmonat. Als Formationsmarker wurden im Blut carboxyterminales Propeptid des Typ-I-Kollagens (PICP),
knochenspezifische Alkalische Phosphatase (BALP) und Octeocalcin (OC) gemessen. Das carboxyterminale Telopeptid des Typ-I-Kollagen (ICTP) wurde als Resorptionsmarker bestimmt.
Die Levels aller Marker fielen von der Geburt bis zum 18 Lebensmonat signifikant um 70–80
% ab. Am deutlichsten war der Abfall in den ersten 6 Monaten, zwischen dem 6. und 14.
Monat kam es noch einmal zu einem vorübergehenden Anstieg der Markerkonzentrationen.
Die Zeit des Anstiegs war spezifisch für jeden Parameter. ICTP und OC Konzentrationen stiegen zwischen Oktober und Dezember, PICP Konzentrationen stiegen zwischen Dezember und April an. Daraus folgt, dass die Jahreszeit einen signifikanten Effekt auf den Knochenstoffwechsel, unabhängig vom Lebensalter hat. Weiterhin schwächt sich der jahreszeitliche Effekt mit zunehmendem Alter ab. Im Bezug auf die tägliche Gewichtszunahme wiesen die Autoren eine inverse Korrelation mit ICTP-Konzentrationen und den OC-Konzetrationen nach, wohingegen die PICP-Konzentrationen mit der täglichen Zunahme positiv korrelierten.
An einer Gruppe von 284 Warmblutfohlen verschiedenen Alters untersuchte WINKELSETT (2003) den Einfluss von Alter und Geschlecht auf resorptive (ICTP) und formative (PICP, OC) biochemische Knochenmarker sowie auf den PTH-Spiegel. Es kam bei den Knochenmarkern (ICTP, PICP und OC) zu einem altersbedingten Abfall der Plasmakonzentration innerhalb der ersten 200 Lebenstage. Die PTH-Spiegel zeigen während des Untersuchungszeitraumes keinen gerichteten Zusammenhang zum Alter der Tiere.
Zischen dem Geschlecht der Fohlen und den untersuchten Knochenmarkern bzw. dem Parathormon konnte kein statistisch signifikanter Zusammenhang nachgewiesen werden.
Tab. 2: Einfluss des Alters und des Geschlechtes auf die Knochenmarker beim Pferd Marker Geschlecht Alter
in Jahren
Werte Literaturquelle w
w w
<1 1 – 2 3,5 - 20
47,3 ± 10,1 35,7 ± 14,2 6,7 ± 3,9
LEPAGE et al. (1990)
m/w < 0,5 0,5 – 1,5
1,5 – 2 2 – 3 3 - 5
52,9 ± 7,6 36,9 ± 6,8 33,6 ± 7,3 25,5 ± 6,4 15,8 ± 4,2
LEPAGE et al. (1992)
m w m w m w
8 Monate 16 – 18 Monate 24 – 36 Monate
45,8 ± 14,3 43,8 ± 9,9 37,4 ± 26,8 37,4 ± 20,4 14,4 ± 10,5 18,8 ± 5,0
CHIAPPE et al. (1999) Osteocalcin
(ng/ml) im Serum
m w
5 Monate 19,3 ± 0,6 17,2 ± 0,7
FLETSCHER et al. (2001)
PICP (µg/l) im Serum
w w w w
<1 1 – 2 3 – 4 5 - 20
1216 – 2666 550 – 1472
248 – 925 136 – 394
PRICE et al. (1995)
w w w
<1 1,5 – 2,5
3,5 – 20
856 ± 228 339 ± 54 351 ± 71
LEPAGE et al. (1990)
AP (U/l) im Serum
w w w w
<1 1 – 2 3 – 4 5 - 20
223 – 498 134 – 238 101 – 203 91 – 352
PRICE et al. (1995)
BALP (U/l) im Serum
w w w w
<1 1 –2 3 – 4 5 – 20
134 – 288 32,7 – 125 251 – 70 13 – 46,9
PRICE et al. (1995)
w w w w
<1 1 – 2 3 – 4 5 – 20
13,7 – 26,7 7,9 – 22,8 5,6 – 15,3 0,0 – 9,1
PRICE et al. (1995) ICTP
(µg/l) im Serum
4 5 – 14
5,39 – 14 3,23 – 12,6
LEPAGE et al. (1998) w = weiblich, m = männlich, OC = Osteocalcin, ICTP = Carboxyterminales Telopeptid des Typ I Kollagens, PICP = Propeptide des Typ I Kollagens, BALP = knochenspezifische alkalische Phosphatase, AP = alkalische Phophatase
3.2. Rasse
LEPAGE et al. (1997) untersuchten Osteocalcin-Konzentrationen im Serum an 100 gesunden Pferden, um die Rasseunterschiede zwischen Warm- und Kaltblutpferden zu ermitteln. Die Pferde waren alle zwischen 4 und 15 Jahre alt und es waren Stuten, Hengste und Wallache vertreten.
Der Vergleich der verschiedenen Rassen ergab, dass die Osteocalcinkonzentration der Kaltblüter deutlich niedriger lag als die der Warmblüter. Es wird spekuliert, dass Kaltblutpferde einen modifizierten Knochens toffwechsel (Bone remodelling) im Vergleich zu Warmblutpferden haben. Hierfür können zum einem die unterschiedlichen physiologischen Voraussetzungen der Pferderassen eine Bedeutung haben, zum anderen könnte der unterschiedliche Trainingszustand zwischen den Warm- und Kaltblutpferden dieser Studie eine Rolle spielen.
In einer weiteren Studie an Warm- und Kaltblütern zeigten LEPAGE et al. (1998) die Unterschiede in den Osteocalcin- und ICTP-Konzentrationen im Serum. Es wurden die Befunde zu den Unterschieden in der Osteocalcinkonzentration zwischen Kalt- und Warmblutpferden bestätigt. Aus der Auswertung der ICTP-Konzentrationen resultierte, dass Kaltblüter höhere ICTP-Werte aufweisen. Der gebildete OC:ICTP-Quotient deutet auf ein erhöhtes Knochenremodelling bei Warmblutpferden hin.
RELLER et al. (2001) verglichen die Osteocalcin-Werte und die Werte der knochenspezifischen alkalischen Phosphathase (BALP) von Vollblutpferden und Quarterhorse-Pferden während der ersten 112 Lebenstage. Die Vollblutfohlen wiesen dabei sowohl beim Osteocalcin als auch bei der BALP höhere Werte auf als die Quarterhorse- fohlen.
3.3. Zirkadianer Rhythmus
LEPAGE et al. (1991) konnten an neun adulten Trabern zirkardiane Schwankungen über einen Zeitraum von 24 Stunden beobachten. Es zeigte sich ein zweiphasiges Muster in der Serum-Osteocalcin-Konzentration im Verlauf von 24 Stunden. Während der Lichtphase bzw.
tagsüber hatten die OC-Werte einen relativ konstanten Level, in der Nachtphase erreichte die OC-Konzentration gegen 20 Uhr einen Tiefpunkt und stieg dann bis zu einem Peak um 05 Uhr wieder an. Die Autoren vermuten, dass der Abfall der Osteocalcin–Konzentration im
Serum mit dem Wechsel vom Licht zur Dunkelheit (Sonnenuntergang) und ein Anstieg mit dem Wechsel von Dunkelheit zum Licht (Sonnenaufgang) verknüpft ist.
Im Gegensatz zu der oben genannten Studie konnten HOPE et al. (1993) in einer Untersuchung an 17 Pferden unterschiedlicher Rassen keine zirkadianen Schwankungen feststellen. Um die Osteocalcin-Entwicklung zu verfolgen, wurde über einen Zeitraum von 24 Stunden stündlich eine Blutprobe entnommen. Bei jedem der Pferde schwankten die Osteocalcinwerte über den Tag verteilt. Ein zirkardianes Muster konnte in diesem Versuch nicht festgestellt werden. Der Unterschied zu der Studie von LEPAGE et al. (1991), in der zirkardiane Schwankungen der Knochenmarker festgestellt wurden, erklärt sich laut der Verfasser möglicherweise aus den unterschiedlichen Versuchsprotokollen. So wurden im Gegensatz zu anderen Versuchen diese Pferde in einem klimatisierten Stall mit Fluoreszenslicht über mehrere Wochen untergebracht und während der vierundzwanzigstündigen Beprobung waren die Tiere dauerhaftem Fluoreszenslicht ausgesetzt.
GEOR et al. (1995) bestätigen die Ergebnisse von HOPE et al. (1993). Bei 8 Vollblutpferden, die unter Fluoreszenslicht in klimatisierten Boxen aufgestallt wurden, konnten keine tageszeitlichen Schwankungen des Osteocalcins im Serum festgestellt werden.
BLACK et al. (1999) beobachteten signifikante tageszeitabhängige Variationen der Osteocalcin-Konzentration im Serum bei adulten Wallachen, mit einem Anstieg der Werte während der Nacht und in den Morgenstunden und einem Tiefpunkt zur Mittagszeit.
Weiterhin stellten sie fest, dass auch die Kollagen-Crosslinks (Pyridinolin und Desoxyp yridinolin) im Serum bei adulten Pferden tageszeitlichen Schwankungen unterliegen.
Die höchsten Werte wurden in der Zeit von 2.00 und 8.00 Uhr gemessen. Bei Jährlingen hingegen konnten weder beim Osteocalcin noch bei den Kollagen-Crosslinks signifikante Unterschiede festgestellt werden.
FLETCHER et al. (2000) konnten ebenfalls keine tageszeitlichen Schwankungen des Serum- Osteocalcin-Spiegels bei vier Monate bzw. elf Monate alten von der Mutter abgesetzten Pferden feststellen.
An einer Gruppe von vier Traberwallachen im Alter zwischen 2 und 21 Jahren untersuchte v.
SCHEID (2003) die zirkadiane Rhythmik unter anderem des intakten PTH, Osteocalcin, PICP und ICTP im Plasma. Der Versuch erstreckte sich über einen Zeitraum von 24 Stunden und es konnte für diese Parameter keine zirkadiane Rhythmik nachgewiesen werden.
3.4. Immobilisation und Haltung
Einige Autoren führten Versuche an Pferden durch, deren Bewegung sehr stark zum einem durch Boxenhaltung zum anderen durch die Immobilisation eines Vorderbeines eingeschränkt war. In diesen Modellversuchen stellten sie in extremer Form die Auswirkungen von Bewegungsmangel auf das Skelettsystem bei Pferden dar.
EAGLE et al. (1982) untersuchten die Wirkung der kompletten Immobilisation einer Vordergliedmaße. Hierzu versteiften sie für 6 Wochen das linke Vorderbein bei 6 Pony- Absatzfohlen auf ganzer Länge mit einem Gipsverband. Es stellte sich heraus, dass bei den immobilisierten Gliedmaßen, die Masse der Metakarpalknochen (Mc III) sowie ihr spezifisches Gewicht gegenüber den freibeweglichen Gliedmaßen deutlich geringer war.
Zudem war die Ca-Ausscheidung über den Harn erhöht und es gab histologische Anzeichen von herabgesetzter Knochenformation.
BUCKINGHAM und JEFFCOTT (1991) immobilisierten mit Hilfe eines Fibreglass-Gips die linken Vorderbeine von 4 Trabern. Anschließend untersuchten sie die Reaktion auf die Immobilisation und danach auf die Remobilisation. Zuerst nahm der Knochenmineralgehalt (BMC) beider Vordergliedmaßen ab, deutlicher war die Abnahme jedoch in dem ruhiggestellten Bein. Nach der Remobilisation nahm der BMC während einer vierwöchigen Boxenruhe ohne Gips langsam zu, mit Zugang zu einem Paddock, nahm der BMC deutlich schneller zu.
HARREVELD et al. (2002) immobilisierten 7 Wochen je ein Vorderbein (Fesselgelenk) von 5 gesunden Pferden und testeten die Reaktion des Knochens auf diese extreme Entlastung.
Anschließend hatten die Pferde über 8 Wochen freie Bewegung (Remobilisation), um den Regenerationsprozess zu verfolgen. Die Immobilisation bewirkte eine Abnahme der Knochenmineraldichte (BMD) und des Knochenmineralgehaltes (BMC). Weiterhin nahm die Vaskularisation des Fesselbeines seit dem Zeitpunkt der Immobilisation signifikant zu. Als Ursache werden die Zunahme der Knochenresorption während der Immobilisation und die gesteigerte Knochenformation während der Remobilisation angenommen. In dem immobilisierten Fesselbein wurden deutlich niedrigere Kalziumkonzentrationen radiologisch gemessen als auf der kontralateralen Seite, was als ein Zeichen für einen Abfall der Knochenformation gewertet wird. Mit Beginn des Bewegungsprogrammes zeigten sich generell ein Abfall der Knochenresorption und ein Anstieg der Knochenformation.
Weiterhin wurden viele Studien durchgeführt in denen verschiedene Haltungsformen miteinander verglichen wurden. Einen großen Einflussfaktor auf den Knochenstoffwechsel bildete hierbei die Zeit die den Tieren pro Tag für die freie Bewegung zur Verfügung stand.
In einer Studie zur Haltung verfolgten MÄENPÄÄ et al. (1988) den Verlauf der alkalischen Phosphatase-Aktivität und der Osteocalcin-Konzentration im Serum bei finnischen Pferden von der Geburt bis zum Alter von einem Jahr. Es zeigte sich ein vorübergehender Abfall der beiden Formationsmarker im November, nachdem die Aufstallung im Oktober erfolgt war.
Die Verfasser interpretieren dies als signifikante vorübergehende Verlangsamung der Knochenformation, begründet durch die quantitative und qualitative Veränderung des Futters und durch die eingeschränkte Bewegungsfreiheit.
RAUB et al. (1989) führten eine Studie an abgesetzten Fohlen (mittleres Alter 147 d) über den Einfluss eines Bewegungsprogramms auf die Knochendichte, den Röhrbeinumfang und das Körpergewicht durch. Hierzu wurden 2 Gruppen gebildet. Eine Gruppe wurde nicht bewegt, die andere wurde an 5 Wochentagen in einer Führmaschine (3,6 m/s, die Distance steigerte sich in 100 Tagen von 0,4 km auf 4,35 km) belastet. Zwischen den Gruppen wurden keine Unterschiede im Wachstum oder bei der Gewichtszunahme festgestellt. In Bezug auf die Knochendichte und den Röhrbeinumfang lagen die Werte deutlich höher bei den Fohlen, die in der Führmaschine trainiert wurden.
HOEKSTRA et al. (1999) verglichen die Osteocalcin-Konzentrationen im Serum, die Desoxypyridinolin-Konzentration im Urin und der Knochenmineraldichte zwischen Jährlingen, die 84 Tage im Stall gehalten wurden und Jährlingen, die 84 Tage auf der Weide verbrachten. Die Knochenmineraldichte war bei den aufgestallten Pferden niedriger als bei den Tieren auf der Weide. Auch die Osteocalcin-Konzentrationen lagen bei den im Stall gehaltenen Pferden niedriger, die Desoxypyridinolin-Konzentration war jedoch höher bei der Stallhaltung im Vergleich zur Weidehaltung. Die Autoren führen diese Veränderungen auf eine gesteigerte Knochenresorption nach der Aufstallung und einem damit verbundenen erniedrigten Knochenmineralgehalt zurück.
BELL et al. (2001) untersuchten an drei Gruppen abgesetzter Fohlen den Unterschied zwischen Stall- und Weidehaltung in Bezug auf die Knochenmineraldichte und die Knochenmarker Osteocalcin und ICTP. Gruppe I hatte dauerhaft Auslauf, Gruppe II hatte 12 h am Tag Auslauf und Gruppe III verblieb die gesamte Zeit (24 h / Tag) in der Box. Bis zum 28. Versuchstag stieg der Knochenmineralgehalt von Gruppe I und II kontinuierlich an und bei Gruppe III stagnierte dieser. Ab dem 28. Tag bis zum Versuchende (56. Tag) wurde ein weiterer moderater Anstieg bei Gruppe I verzeichnet, bei Gruppe II erfolgte keine weitere
Zunahme. Gruppe III erreichte bis zum Versuchsende annähernd die Werte der anderen beiden Gruppen. Die ähnliche Entwicklung des Knochenmineralgehaltes der beiden Pferdegruppen I und II hängt wahrscheinlich mit dem aktiveren Laufverhalten der Fohlen, die nur 12 h Auslauf erhalten hatten, zusammen. Der plötzliche Anstieg des Knochenmineralgehaltes ab dem 28. Tag in der Gruppe III fällt mit einer deutlichen Aktivitätssteigerung der Fohlen in den Boxen zusammen. Die Knochenmarkerkonzentrationen sind in allen Gruppen im Verlaufe der Zeit gefallen, was nach Meinung der Autoren durch den inversen Zusammenhang des sinkenden Knochenumsatzes mit steigendem Alter zu erklären ist.
WINKELSETT (2003) führte Untersuchungen an 284 Warmblutfohlen durch und verglich unter anderem früh (vor dem 31. März) und spät (nach dem 31. März) geborene Fohlen mit einander. Dabei stellte sich heraus, dass die früh geborenen Fohlen einen größeren Körpermassen/Körpergrößen-Quotienten und ein moderateres Absinken der Knochenmarkerkonzentrationen aufwiesen als spät geborene Tiere. Somit erscheint die lange, bewegungsarme Stallperiode mit möglicherweise hoher Nährstoffaufnahme in der Gruppe der früh geborenen Fohlen einen Effekt auf die Entwicklung der Knochenmarker im Blut zu besitzen.
3.5. Fütterung
PORR et al. (1997) beobachteten, dass der Kalziumanteil im Futter einen Einfluss auf die Veränderungen des Knochenmineralgehaltes während des Trainings hat. Nach einem 12- wöchigen Training konnte bei Pferden, die mit einem Kalziumanteil gefüttert wurden, der nach Angaben des National Research Council (NRC) zweifach über dem Bedarf für schwer arbeitende Pferde lag (0,69 % Ca der Gesamtration), ein Anstieg des Knochenmineralgehaltes um 13 % nachgewiesen werden. Bei den bedarfsgerecht gefütterten Tieren (0,35 % Ca der Gesamtration) wurde dieser Effekt nicht dokumentiert.
Während einer ähnlich konzipierten Studie untersuchten PORR et al. (1998) an 11 Pferden, die für 12 Wochen in Boxen aufgestallt wurden, die Wirkung einer den Bedarf übersteigenden Kalziumversorgung. Hieraus ergab sich, dass auch eine Kalziumversorgung zweifach über dem Bedarf im Vergleich zu bedarfsgerecht versorgten Tieren, eine Verminderung des BMC als Folge der Ruhigstellung nicht verhindern konnte. Während der Dekonditionierung kam es bei beiden Gruppen zu einer Abnahme des Knochenmineralgehaltes um rechnerisch 0,45 % je
Blut an. Während des gesamten Versuches konnten keine Veränderungen beim Parathormon, Osteocalcin und Hydroxyprolin festgestellt werden. Unterschiede zwischen beiden Gruppen wurden zu keinem Zeitpunkt festgestellt.
LENSING (1998) führte eine Studie zum Einfluss von Kalziummangel sowie Kalzium- und Phosphorüberschuss im Futter auf verschiedene Knochenmarker bei adulten Ponies durch. Es wurde festgestellt, dass die Fütterung die Formationsmarker BALP, PICP und Osteocalcin nur wenig beeinflusst. Die Resorptionsmarker ICTP, Pyridinolin und Desoxypyridinolin erfuhren durch Kalziummangel einen deutlichen Anstieg, bei Kalziumüberversorgung blieben die Werte niedrig. Daraus kann man schließen, dass es bei einer Mangelversorgung mit Kalzium zu einer Steigerung der Knochenresorption bei weitgehend konstanter Knochenformation kommt.
NIELSEN et al. (1998) berichteten, dass bei jungen Pferden im Renntraining, welche 125 % des vom NRC empfohlenen Kalzium- und Phosphorbedarfs erhielten, ein signifikanter Anstieg der Knochendichte im Vergleich zu den nach NRC bedarfsgerecht versorgten Pferden zu beobachten war. Die größere Menge an verfügbarem Kalzium kann dabei einen positiven Effekt ausgeübt haben, indem die Verminderung der Knochendichte bei Trainingsbeginn minimiert werden konnte. Keine Unterschiede konnten bei den unterschiedlich supplementierten Gruppen bei den Osteocalcin-Konzentrationen im Serum, die während des Untersuchungszeitraumes leicht anstiegen, festgestellt werden.
MANSELL et al. (1999) vermuten ebenfalls eine Beeinflussung des Remodellingprozesses durch den Mineralstoffgehalt der Nahrung. Zwei Gruppen von Pferden im Alter zwischen 2 und 15 Jahren, die 133 % bzw. 275 % der für hart arbeitende Pferde empfohlenen Menge an Kalzium und Phosphor erhielten, zeigten während eines 15-wöchigen aeroben Trainings mit steigenden Belastungsanforderungen einen Abfall der ICTP-Konzentration im Serum. Die höher supplementierte Gruppe wies dabei über den gesamten Trainingszeitraum niedrigere ICTP-Werte auf, als die bedarfsgerecht gefütterte Gruppe auf. Die Autoren interpretieren dies als eine positive Beeinflussung der durch das Training ausgelösten Resorptionsvorgänge.
Zudem beobachteten BUCHHOLZ-BRYANT et al. (2001) im Rahmen dieser Studie bei Pferden aus der höher supplementierten Gruppe höhere Kalziumkonzentrationen im Blut, was nach Auffassung der Autoren einen Effekt auf das durch den Trainingsbeginn induzierte Knochenremodelling hat und zu höheren Knochendichten führt.
PORR et al. (2000) untersuchten gleichzeitig die Wirkung einer Ca-Diät und Cl-Diät kombiniert mit einer Kation-Anion-Differenz-Diät bei 12 Arabischen Vollblütern im Alter zwischen 3 und 6 Jahren. Während der Studie wurden die Pferde auf einem
Hochgeschwindigkeitslaufband trainiert. Es zeigte sich, dass Chlor nur einen sehr geringen bis gar keinen Effekt auf den Knochenstoffwechsel hat. Ca hingegen konnte bei sehr hoher Dosierung (ca. 0,7 % Ca der Gesamtration) eine n positiven Einfluss ausüben, indem es einen Anstieg des Mineralgehaltes im Knochen als Antwort auf die Trainingsbelastung bewirkte.
Die Autoren vermuten, dass das Kalzium über den direkten Einbau in Hydroxylapatit zum Knochenaufbau beiträgt. Die übliche vom NRC empfohlene Ca-Konzentration im Futter (Ca 0,35 %) hatte einen deutlich geringeren Anstieg des BMC zur Folge. Ein Anstieg der PTH - Konzentration wurde im direkten Zusammenhang mit dem Abfall des Kalziumgehaltes im Serum festgestellt. Es wird gefolgert, dass der PTH-Anstieg im Verlaufe eines Trainings kein Effekt der Belastung, sondern eine Folge der Kalziumserumspiegel ist.
Ähnliche Ergebnisse bezüglich der ICTP-Konzentration ermittelten MICHEL et al. (2001).
An der Studie nahmen 21 Ouarterhorse-Jährlinge teil, sie absolvierten ein 128-tägiges Renntraining mit vier Trainingsabschnitten und jeweils vier Ruhetagen zwischen den einzelnen Abschnitten, weiterhin erhielten die Pferde unterschiedliche Kalzium-, Magnesium- und Phosphordiäten. Der Trainingsbeginn erzeugte einen Anstieg der ICTP-, PICP- und Osteocalcin-Konzentrationen bei allen Pferden, was auf eine erhöhte Knochenaktivität hindeutet. Die Pferde mit der höchsten Mineralstoffaufnahme wiesen eine höhere Knochenformationsrate kombiniert mit geringerer Demineralisierung auf. Darüber hinaus waren nach den viertägigen Ruheperioden deutliche Abnahmen der ICTP-, PICP- und Osteocalcin-Konzentrationen festzustellen. Nach Meinung der Autoren bestätigt dies die Fähigkeit des Knochens, auch kurzfristig auf wechselnde mechanische Belastungen reagieren zu können.
Eine Studie zur weiteren Aufklärung des Mineralstoffbedarfs von jungen Pferden im Training führten NOLAN et al. (2001) durch. An dem Versuch nahmen 21 Quarterhorse-Jährlinge teil, die ein Trainingsprogramm für Rennpferde absolvierten. Es wurden Gruppen mit niedriger Mineralstoffversorgung (Ca, P, Mg), mit moderater Mineralstoffversorgung, mit moderat hoher Mineralstoffversorgung und eine Gruppe mit hoher Mineralstoffversorgung gebildet.
Die Änderungen in der Knochendichte wurden als Maß für den Knochenstoffwechsel angenommen und röntgenologisch mittels RBAE (radiographic bone aluminium equivalence) erfasst. Die Knochendichte war in den Gruppen mit moderat hoher und hoher Mineralstoffversorgung signifikant höher als die beiden übrigen Gruppen.
Die Demineralisierung der dorsalen und palmaren Kortikalis in der ersten Hälfte der Studie war bei den mit Mineralstoff hoch versorgten Pferden nicht so ausgeprägt wie bei den
HOFFMAN et al. (1999) untersuchten den Knochenmineralgehalt bei Fohlen im Zusammenhang mit einer stärke- und zuckerreichen Diät bzw. einer öl- und faserreichen Ration. Der Knochenmineralgehalt der Fohlen, die eine stärke- und zuckerreiche Ration bekamen, la g höher als bei der Gruppe mit der öl- und faserreichen Ration. Das der Knochenmineralgehalt bei den Fohlen mit öl- und faserreichen Diät, trotz höherer Kalzium- und Magnesiumgehalte in diesem Futter niedriger lag, als in der anderen Gruppe, könnte nach Meinung der Verfasser mit Verseifungsvorgängen im Darm und daraus resultierender verringerter Verfügbarkeit von Kalzium zusammenhängen.
In der Folgestudie von HOFFMAN et al. (2001) wurde das Ergebnis der geringen Kalziumverfügbarkeit bei der Verfütterung fettreicher Diäten jedoch nicht bestätigt. Die Ursache für die unterschiedlichen Ergebnisse der beiden Studien konnte nicht geklärt werden.
Tab. 3: Einfluss der Fütterung auf Knochenmarker, BMD und BMC beim Pferd Art und Dauer des
Trainings
Fütterung Auswirkungen auf
Knochenmarker und BMC
Literaturquelle
Training 12 Wochen
0,69 % Ca der Gesamtration 0,35 % Ca
BMC ↑ um 13 % BMC ↔
PORR et al. (1997)
Boxenruhe 12 Wochen
0,69 % Ca der Gesamtration 0,35 % Ca
BMC ↓ pro Woche um 0,45 %, OC ↔
BMC ↓ pro Woche um 0,45 %, OC ↔
PORR et al. (1998)
freie Bewegung Kalziumüber- versorgung Kalziummangel
BALP, OC und PICP ↔ ICTP, DPD und PYD ↔ BALP, OC und PICP ↔ ICTP, DPD und PYD ↑
LENSING (1998)
Renntraining 16 Wochen
1. Gruppe 35g Ca / Tag 2. Gruppe 28g Ca / Tag
BMC ↑, OC bis 28d ↑, bis 112d ↔
BMC (↑), OC bis 28d ↑, bis 112d ↔
NIELSEN et al. (1998b)
Aerobes Training 15 Wochen
1. Gruppe 0,85 % Ca der Gesamtration 2. Gruppe 0,41 % Ca
1. und 2. Gruppe ICTP ↓ niedrigere Werte in 1. Gruppe
MANSELL et al.
(1999)
freie Bewegung (Fohlen)
1. Gruppe Stärke- und Zucker- Diät 2. Gruppe Öl- und Faser- Diät (höherer Kalziumgehalt)
BMC lag in der 1. Gruppe höher als in der 2. Gruppe
HOFFMAN et al.
(1999)
Laufbandtraining 12 Wochen
1. Gruppe 65g Ca / Tag 2. Gruppe 36g Ca / Tag
BMD ↑, OC bis 28d ↑, bis 84d ↓
BMD ↔, OC bis 28d ↑, bis 84d ↓
Hydroxyprolin ↔
PORR et al. (2000)
Renntraining mit Pausen
18 Wochen
1. Gruppe 0,31 % Ca der Gesamtration 2. Gruppe 0,44 % Ca 3. Gruppe 0,48 % Ca 4. Gruppe 0,54 % Ca
BMD bis 60d ↑, bis 84d ↓ insgesamt lagen die Werte bei Gruppe 3 und 4 höher
NOLAN et al. (2001)
OC = Osteocalcin, BMC = Knochenmineralgehalt, BMD = Knochenmineraldichte, DPD = Desoxypyridinolin, PYD = Pyridinolin
↔ = unverändert, ↑ = angestiegen, ↓ = abgefallen
3.6. Verletzungen
Bei einem 4 Monate alten Fohlen mit einer Knochenexostose am linken Vorderbein haben LEPAGE und MARCOUX (1991) die Osteocalcin-Konzentrationen prä und post operationem verfolgt. Das Fohlen war während des Klinikaufenthaltes in eine r Box aufgestallt und nach 18 Wochen entlassen. Prä operationem war der Osteocalcin-Gehalt im Serum etwa zweimal so hoch (107 ng/ml) wie bei gesunden Fohlen im gleichen Alter. In den ersten Tagen post operationem blieb die Osteocalcin-Konzentration gegenüber dem Tag der Einlieferung unverändert, doch am 18. Tag nahm der Gehalt erheblich zu (215 ng/ml). Eine röntgenologische Untersuchung ergab, dass die intra operationem erzeugte Cavität durch neues Knochengewebe ausgefüllt wurde.
3.7. Langfristige Reaktionen des Knochens auf ein Training
JEFFCOTT (1992) fasst die Effekte des Trainings auf Gelenke und Knochen wie folgt zusammen: Die Belastungsfähigkeit des Skelettes hängt unmittelbar mit der Anpassungsfähigkeit an die biomechanischen Anforderungen durch Re modellingprozesse zusammen und kann durch Trainingsprogramme und Intensität entscheidend beeinflusst werden. In diesem Zusammenhang führte er mehrere Experimente durch in denen die Variation der Ultraschall-Geschwindigkeit im Knochen von Pferden (Röhrbein) als Maß für Knochendichte und Elastizität festgelegt wurde. In einem Trainingsversuch mit adulten Trabern in einem Maximal-Bewegungsprogramm (starker Galopp) über 24 Wochen kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Knochendichte im Verlauf des Trainings. Bei den täglichen Trainingseinheiten kam es nach 20 min Trab zu einem vorübergehenden Abfall der Knochendichte, was vermutlich mit der Temperaturerhöhung in den Knochen zusammenhing.
Weiterhin wurden zweijährige Traber in Bezug auf maximale, submaximale und gar keine Bewegung (Boxenruhe) verglichen. Es wurde mittels Ultraschall-Geschwindigkeit und Microradiographie, die Knochenporosität verglichen. Man stellte fest, dass mit abnehmender Bewegungsintensität, die Knochenporosität zunahm. Als drittes Experiment wurde die Möglichkeit getestet, mit einem sehr intensiven Training, Schäden am Knochen von einjährigen Pferden hervorzurufen. Im Vergleich zu einer untrainierten Gruppe ist ein signifikanter Anstieg der Knochendichte und der Knochenmasse bei den trainierten Tieren gemessen worden. Damit wurde demonstriert, dass es verschiedene Reaktionen des Knochens
auf Bewegungsreize gibt. Einerseits die Hemmung des intrakortikalen Knochenumbaus und andererseits die Herabsetzung der Knochenporosität (Steigerung der Knochendichte) und die Erhöhung der Knochenmasse, besonders an den Stellen erhöhter Belastung, wie z.B. den Röhrenknochen.
NIELSEN et al. (1998) untersuchten an 10 untrainierten Pferden die Auswirkungen des beginnenden Renntrainings auf die Mineralstoffbalance im Serum und im Knochen. Der radiologisch ermittelte Mineralstoffgehalt der Knochen fiel anfänglich ab und die Kalzium- und Phosphorkonzentrationen im Blut stiegen an, dies wird als mögliche Folge der Freisetzung aus dem Knochengewebe gewertet. Gleichzeitig sank die Osteocalcin- Konzentration im Blut ab. Daraus schließen die Autoren, dass aktive Remodellingprozesse mit überwiegender Resorption in der Anfangsphase der Belastung stattfinden. Danach stieg die Osteocalcin-Konzentration an und im Gegenzug sanken Kalzium und Phosphor im Blut.
Es wird gefolgert, dass es während des gesamten Remodellingprozesses zu vorübergehenden Schwankungen von Formation und Resorption kommt.
FIRTH et al. (1999) stellten bei einem Laufbandversuch mit Vollblutpferden fest, dass es im Os carpale tertium und im Os carpale radiale belastungsinduzierte Veränderungen in der Knochendichte gibt. Die Pferde absolvierten ein 18- monatiges Training auf einem Hochgeschwindigkeitslaufband, dabei fiel auf, dass die Knochendichte regionale Unterschiede aufweist und zum Teil 28% höher war als bei Pferden der Kontrollgruppe, die nur im Schritt bewegt wurden. Das zeigt, dass Knochengewebe sehr reaktiv in den besonders belasteten Regionen (lokaler Stress) ist und schnell mit lokaler Zubildung reagiert. Die Autoren vermuten, dass dadurch der subchondrale Knochen fester wird oder der Druck auf die Knorpel-Knochenverbindung zunimmt und somit Mikroläsionen bzw. Frakturen begünstigt werden.
DAVIES et al. (1999) dokumentierten die Formänderungen des Röhrenknochens (Mc III) zu Beginn der Trainingsphase bei zweijährigen Vollblutpferden. Eine signifikante Zunahme der Breite und Dichte der dorsalen Kortex mit steigenden Trainingsanforderungen wurde dabei deutlich. Zusätzlich wurden die Dimensionen der dorsalen Kortex durch Entzündungen der Röhrbeine (Periostitis bzw. bucked shins) bei einem Teil der Pferde deutlich beeinflusst, die proportionale Breitenzunahme war bei den Pferden mit Periostitis größer als bei denen ohne Befunde. Bei den nicht erkrankten Pferden ergaben sich lineare Zusammenhänge zwischen der Trainingsgeschwindigkeit und dem Röntgenindex (Breitenzunahme). Die periostalen
Knochen vor Beginn der Studie zusammenhängen, denn diese Tiere hatten von Beginn an einen höheren Röntgenindex. Dies könnte daraufhin deuten, dass der vorgeschädigte Knochen schneller überlastet ist, obwohl er eine höhere Dichte und Breite der Kortex aufweist.
CARRIER et al. (1998) untersuchten bei Vollblutrennpferden, wie sich längere Rennpausen auf das Risiko von belastungsinduzierten Becken- und Humerusfrakturen auswirken. Das Ergebnis zeigt, dass es zwischen den Frakturarten Unterschiede in den Ursachen und zwischen den Geschlechtern gibt. Eine Humerusfraktur erlitten durchschnittlich vorwiegend dreijährige, männliche Tiere und Beckenfrakturen zogen sich hauptsächlich vierjährige, weibliche Tiere zu. Der Überhang bei den Beckenfrakturen ist hauptsächlich auf die anatomischen Verhältnisse des weiblichen Beckens zurückzuführen. Das Risiko für Humerusfrakturen hängt im Wesentlichen mit dem Traingsmanagement zusammen. Bei Rennpferden ist das Risiko einer Humerusfraktur nach einer längeren Rennpause bei Wiederbeginn des Renntrainings erhöht. Dieser Befund unterstützt die Theorie, dass der Humerus während Zeiten reduzierter Belastung zu Osteoporose neigt.
Auch RIGGS und BOYDE (1999) hatten das Ziel, Knochenreaktionen auf Trainingsreize bei jungen Rennpferden zu dokumentieren. Sie unterzogen eine Gruppe zweijähriger Vollblutstuten einem intensiven Laufbandtraining und ließen eine Kontrollgruppe 40 min am Tag im Schritt gehen. Bei den trainierten Pferden kam es zu einem deutlichen Volumenzuwachs von Knochengewebe jeglicher Form. Ein Teil dieser relativ dichten Knochensubstanz, bestehend aus Geflecht- und Lamellenknochen, wurde im Markraum, in den zentralen Regionen der Gliedmaßen und an der Oberfläche älterer Lamellen abgelagert.
In der subchondralen Knochenzone waren bei den trainierten Pferden weniger offene Kanäle oder Markräume zu finden. Spuren von Resorptionsvorgängen waren dagegen eher bei der Kontrollgruppe präsent. Die subchondrale Knochenzone der trainierten Pferde war weniger mineralisiert als bei den Kontrollpferden, das suggeriert die Bildung von neuem, weniger gut mineralisiertem Knochengewebe. Es wird vermutet, dass die neu gebildete Knochensubstanz durch mehr Volumen und geringere Mineralisierung das Frakturrisiko senkt da der Knochen mit zunehmender Mineralisation steifer und spröder wird und damit auch weniger elastisch.
Im Hinblick auf Veränderungen der subchondralen Zonen der Tarsalgelenke bei Vollblütern führten WHITTON et al. (1999) eine Laufbandstudie durch. Bei dem Vergleich von trainierten und untrainierten Pferden wurde kein signifikanter Unterschied in den subchondralen Knochenzonen des dritten und des zentralen Tarsalknochens gefunden. Damit konnte kein Remodellingeffekt durch das Laufbandtraining auf die Tarsalknochen bei
Vollblutpferden im Gegensatz zu Veränderungen im Karpalgelenk festgestellt werden, die in diesem Zusammenhang mehrmals beschriebenen worden sind.
Bei der Auswertung der Daten von fünf Rennställen und insgesamt 226 Vollblütern fanden BOSTEN und NUNAMAKER (2000), dass der Aufbau der Trainingsprogramme das Auftreten von Periostitiden am Röhrbein (bucked shins) beeinflusst. Die herkömmlichen Trainingsmuster beinhalten tägliche Galoppstrecken von 1 bis 1,5 Meilen (11 m/s) und ca.
alle 7 Tage kurze Sprints über 0,5 Meilen (15 bis 16 m/s). Bei diesem Trainingsmuster treten statistisch wesentlich häufiger Periostitiden auf als in den Ställen, die ihre Pferde 2 bis 3 mal pro Wochen über ca. eine Meile sprinten lassen und dafür weniger Langstreckentraining absolvieren. Das bedeutet, dass eine maßvolle Eingliederung von Sprintstrecken in das frühe Training von Rennpferden protektive Auswirkungen auf die skeletale Gesundheit hat und die Häufigkeit von periostalen Entzündungserscheinungen senkt. Als Grund hierfür wird die Anpassung des Knochens an ein langsames Galopptraining gesehen, die in einer möglichen Überlastung während der Rennen endet oder aber, dass die Aufnahme von kurzen Renn- bzw.
Sprintstrecken in das Training eine bessere Adaptation an die Rennbelastung bewirkt.
RAMEY (1997) konstatiert, dass adulte Sportpferde speziell Vielseitigkeits- und Hindernisrennpferde in der Regel altersbedingt ein ausgereifteres Skelett als Rennpferde haben, wenn sie mit dem Training beginnen. Daraus resultiert, dass Pferde dieser Disziplinen im Allgemeinen mehr Probleme mit Muskel-, Gelenks- und Sehnenschäden haben als mit Knochendefekten, obwohl auch bei diesen Sportpferden entzündete Gebiete am Knochen vorkommen können.
PRICE et al. (1995 b) untersuchten, inwieweit sich Training auf den Knochenstoffwechsel wachsender Pferde auswirkt. Zweijährige Vollblüter wurden über ein Jahr drei Tage pro Woche auf einem Hochgeschwindigkeitslaufband trainiert. Über den gesamten Zeitraum kam es sowohl bei den trainierten Pferden als auch in der Kontrollgruppe zu einem Absinken der BALP-, PICP-, und ICTP-Konzentrationen. Da beide Gruppen betroffen waren, sind hierfür altersbedingte Veränderungen als Ursache anzusehen. Bei den trainierten Pferden wurden nach zwei Monaten signifikant höhere BALP- und ICTP-Werte, nach vier Monaten höhere PICP-Werte und nach zehn Monaten höhere ICTP- und PICP-Werte im Vergleich zur Kontrollgruppe gemessen. Diese Veränderungen spiegelten somit sowohl im frühen als auch im späten Stadium des Trainings den beschleunigten Knochenstoffwechsel wieder. Die Autoren halten dies für einen Adaptationsprozess des Knochengewebes an die erhöhte Belastung des Bewegungsapparates. Der Anstieg der Knochenmarker nach dem zehnten
Da die Knochenmarkerkonzentrationen zum Ende des Versuches bei den trainierten Pferden und in der Kontrollgruppe das gleiche Niveau erreicht hatten, schien die Anpassung an die Belastung abgeschlossen.
Das Ziel der Studie von PORR et al. (1997) war es, den Knochenmineralgehalt junger Rennpferde im Zusammenhang mit dem beginnenden Training unter Feldbedingungen zu untersuchen. Dafür stellten sie zwei Pferdegruppen mit unterschiedlichem Einstiegsalter (zwischen 85 und 106 Wochen) zusammen und ließen sie das gleiche Training absolvieren.
Die Auswertung ergab, dass die Reaktion der Ca-Konzentration im Serum und die des Knochenmineralgehaltes auf die Belastung zwar vom Einstiegsalter abhängen, aber unbeeinflusst vom Geschlecht und dem Körpergewicht sind. So fiel der Knochenmineralgehalt in der jungen Gruppe (Alter 85 – 93 Wochen) über 8 Wochen kontinuierlich ab, in der älteren Gruppe (Alter 93 – 100 Wochen) stieg er über 8 Wochen an und erreichte dann ein Plateau. Die jüngeren Pferde absolvierten nach einer 4 wöchigen Pause noch einmal dasselbe Trainingsprogramm, nun im Alter zwischen 97 und 105 Lebenswochen und der Knochenmineralgehalt folgte dem Muster von Gruppe B. Die Ca-Gehalte im Blut zeigten ein ähnliches Muster, bei den jüngeren Pferden war der Abfall wesentlich stärker ausgeprägt, als bei den Älteren. Nach Meinung von PORR et al. (1997) könnte dieser Abfall der Kalziumwerte im Blut mit dem erhöhten Bedarf für das trainigsbedingte forcierte Knochenremodelling zusammenhängen.
FENTON et al. (1999) untersuchten die Auswirkungen verschiedener Belastungsformen auf die Osteocalcinkonzentration im Serum von einjährigen Quarterhorses. Eine Gruppe wurde täglich 20 Minuten longiert (Trab und Galopp) und die andere Gruppe wurde zwei Stunden täglich im Schritt bewegt. Während der achtwöchigen Versuchsdauer konnte eine Abnahme des Osteocalcinspiegels sowohl bei den longierten als auch bei der Schrittgruppe beobachtet werden. Die Autoren vermuten eine zu geringe Intensität der Trainingsprogramme als Ursache für das Ausbleiben des erwarteten Anstiegs der Osteocalcinkonzentration. Die Abnahme der Osteocalcinkonzentration wird auf altersbedingte Veränderungen zurückgeführt.
Auch FLETCHER et al. (2000) untersuchten die Osteocalcinkonzentration bei einjährigen Quarter Horses im Verlauf eines zwölfwöchigen Trainings. Die Pferde absolvierten jeweils drei Trainingseinheiten pro Woche. Während der Trainingsphase kam es auch in dieser Studie zu einer Abnahme der Osteocalcinkonzentration. Die Untersucher halten mehr altersbedingte Effekte und weniger den Trainingsreiz für die Ursache des Abfalls der Osteocalcinkonzentration im Serum.
