Aus der Klinik für kleine Haustiere und dem Institut für Tierernährung der Tierärztlichen Hochschule Hannover
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Klinische und ernährungsphysiologische Untersuchungen zur parenteralen Ernährung von Hunden
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades eines DOCTOR MEDICINAE VETERINARIAE durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Spyridon Farlopulos aus Athen / Griechenland
Hannover 2000
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. I. Nolte Apl.-Prof. Dr. J. Zentek
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. I. Nolte, Apl.-Prof. Dr. J. Zentek 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Szentkuti
Tag der mündlichen Prüfung: 29. 05. 2000
...Έν οίδα,ότι ουδέν οίδα...
Σωκράτης
Für und von meiner Familie
Inhaltsverzeichnis
Seite
A. Einleitung 11
B. Literaturübersicht 12
1. Geschichte der parenteralen Ernährung beim Hund 12 2. Vollständige parenterale Ernährung 13 3. Besonderheiten des Stoffwechsels bei Erkrankungen 17 4. Energieliefernde Substrate 18
4.1. Kohlenhydratlösungen 19
4.2. Fette 19
4.3. Aminosäuren 20
Glutamin 22
5. Mineralstoffe 24
5.1. Mengenelemente 24
5.2. Spurenelemente 25
6. Vitamine 26
7. Indikation für die parenterale Ernährung 27 8. Vorbereitung und Verabreichung der Infusionslösungen zur parenteralen
Ernährung 28
9. Komplikationen der parenteralen Ernährung 29
9.1. Mechanische 29
9.2. Infektiöse 29
9.3. Metabolische 30
C. Patientengut, Material und Methode 32
1. Patienten 32
1.1. Hunde mit hämorrhagischer Gastroenteritis (HG) 32
1.1.1. Behandlung 33
1.1.2. Gruppe HG P 33
1.1.3. Gruppe HG PG 33
1.1.4. Gruppe HG K 34
1.2. Hunde nach Magen-Darm-Operationen (MD) 35
1.2.1. Behandlung 35
1.2.2. Gruppe MD P 35
1.2.3. Gruppe MD K 35
1.3. Hunde mit akuter Pankreatitis (PANKREAS) 36 1.4. Hunde mit diversen Erkrankungen (DIVERS) 36
2. Material 38
2.1. Geräte und Bezugsquellen 38
2.2. Verbrauchsmaterial und Bezugsquellen 39 2.3. Reagenzien und Bezugsquellen 40
2.4. Infusionslösungen 41
2.5. Medikamente 42
3. Durchführung der parenteralen Ernährung 42 3.1. Legen der Venenverweilkatheter 42 3.2. Herstellung der Mischlösungen zur parenteralen Ernährung 43
3.3. Blutprobenentnahme 44
3.4. Blutprobenaufbereitung 44
3.5. Klinische Untersuchung 44
3.6. Hämatologische Untersuchung 45 3.7. Blut- und Jugularkatheterspitzenkultur 46
3.8. Gerinnungsanalysen 46
3.8.1. Prothrombinzeit (PT) 46 3.8.2. Einzelfaktorkonzentration 46 Faktor II, V, VII, X 46 3.9. Klinisch-chemische Messungen 47
3.10. Aminosäuren 47
3.11. Harnuntersuchung 48
3.12. Kotuntersuchung 48
3.13. Begleitende Therapie 48
3.13.1. Antibiotika 48
3.13.2. Anthelminthikum, Antiemetikum, Spasmolytikum und
weitere Pharmaka 48
4. Statistische Auswertung 49
D. Ergebnisse 50
1. Gruppe Hämorrhagische Gastroenteritis (HG) 50
1.1. Stationärer Aufenthalt 50
1.2. Klinische Untersuchung 50
1.2.1. Allgemeinbefinden 50
1.2.2. Vomitus 51
1.2.3. Kotbeschaffenheit 51
1.2.4. Körpermasse 51
1.2.5. Körpertemperatur 52
1.3. Mikrobiologische Untersuchung 52
1.4. Infusion 53
Energie- und Aminosäurenzufuhr 54
1.5. Hämatologie 55
1.6. Säuren-Basen Status 57
1.7. Gerinnungsparameter 58
1.8. Gesamtes und ionisiertes Calcium 61 1.9. Anorganisches Phosphat, Kalium und Natrium 62
1.10. Klinische Chemie 64
1.10.1. Ammoniak 67
1.10.2. Harnstoff und Kreatinin 68 1.10.3. Leberenzyme und Gesamtbilirubin 69 1.10.4. Albumin und Gesamteiweiß 71
1.11. Aminosäuren 73
a) Essentielle Aminosäuren 73 b) Nicht-essentielle Aminosäuren 74
1.12. Harnanalyse 77
2. Gruppe Magen-Darm-Operation (MD) 79
2.1. Stationärer Aufenthalt 79
2.2. Klinische Untersuchung 79
2.2.1. Allgemeinbefinden 79
2.2.2. Kotbeschaffenheit 79
2.2.3. Körpermasse 80
2.2.4. Körpertemperatur 80
2.3. Mikrobiologische Untersuchung 81
2.4. Infusion 81
Energie- und Aminosäurenzufuhr 82
2.5. Hämatologie 83
2.6. Säuren-Basen Status 85
2.7. Gerinnungsparameter 86
2.8. Gesamtes und ionisiertes Calcium 89 2.9. Anorganisches Phosphat, Kalium und Natrium 90
2.10. Klinische Chemie 92
2.10.1. Ammoniak 94
2.10.2. Harnstoff und Kreatinin 95 2.10.3. Leberenzyme und Gesamtbilirubin 96 2.10.4. Albumin und Gesamteiweiß 98
2.11. Aminosäuren 100
a) Essentielle Aminosäuren 100 b) Nicht-essentielle Aminosäuren 101
2.12. Harnanalyse 104
3. Gruppe Pankreatitis 106 4. Hunde mit diversen Erkrankungen 108
E. Diskussion 112
1. Kritik der Methode 112
1.1. Patientengut 112
1.1.1. Hämorrhagische Gastroenteritis 112 1.1.2. Magen-Darm-Operationen 113
1.1.3. Pankreatitis 114
1.1.4. Verschiedene Erkrankungen 115 1.2. Herstellung und Anwendung der Infusionslösungen 115
1.3. Mikrobiologie 115
2. Parenterale Ernährung 117
2.1. Infusionsdauer 117
2.2. Glukoseverträglichkeit 117
2.3. Energiezufuhr 118
2.4. Proteinzufuhr 120
2.5. Mineralstoffe 123
2.6. Hämatologie 124
2.7. Säuren-Basen Status 125
2.8. Gerinnungsparameter 125
2.9. Klinische Chemie 126
3. Schlußfolgerungen 127
F. Zusammenfassung 128
G. Summary 129
H. Literaturverzeichnis 130
I. Anhang 145
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen:
Abb. = Abbildung
ALT = Alanin-Aminotransferase aP = Alkalische Phosphatase
bzw. = Beziehungsweise
d.h. = Das heißt
DIVERS = Gruppe mit diversen Erkrankungen
dl = Deziliter
EDTA = Ethylendiamintetraessigsäure
Fa. = Firma
G = Gruppe mit Glutaminsubstitution g = Relative Zentrifugalbeschleunigung
g = Gramm
g/l = Gramm pro Liter
GLDH = Glutamat-Pyruvat-Dehydrogenase HG = Gruppe Hämorrhagische Gastroenteritis
HG P = Gruppe Hämorrhagische Gastroenteritis mit parenteraler Ernährung
HG G = Gruppe Hämorrhagische Gastroenteritis mit Glutaminsubstitution
HG K = Kontrollgruppe Hämorrhagische Gastroenteritis IE = Internationale Einheit
J = Joule
K = Kontrollgruppe
k. A. = Keine Angaben
kg = Kilogramm
KM = Körpermasse
kJ = Kilojoule
l = Liter
MD = Gruppe Magen-Darm-Operationen
MD P = Gruppe Magen-Darm-Operationen mit parenteraler Ernährung
MD K = Kontrollgruppe Magen-Darm-Operationen
ME = Metabolische Energie
mg = Milligramm
mmol = Millimol
ml = Milliliter
µg = Mikrogramm
n = Anzahl der Tiere
n.s. = Nicht signifikant
p = Irrtumswahrscheinlichkeit PANKREAS = Gruppe mit akuter Pankreatitis
PT = Prothrombinzeit
PVC = Polyvinylchlorid
rd. = rund
Tab. = Tabelle
TPN = Total parenterale Ernährung
U = Unit
z. B. = Zum Beispiel
A. Einleitung
Die parenterale Ernährung ist in der Humanmedizin seit vielen Jahren wichtiger Bestandteil der Behandlung von Intensivpatienten (HACKL 1994). Meist werden "All in one"-Infusionen eingesetzt, also eine Mischung aus Lipiden, Triglyceriden, Aminosäuren, Elektrolyten und Spurenelementen (PAMPERL und KLEINBERGER 1982; LEUTENEGGER et al. 1984). Als Indikationen gelten alle Erkrankungen, bei denen die ausreichende Aufnahme bzw.
Absorption von Nährstoffen nicht gewährleistet ist, wie z.B. bei Tumorpatienten oder bei Patienten nach schweren Magen-Darm-Operationen.
Der Hund diente zunächst vorwiegend als Modelltier, an dem - wie auch an der Ratte - zahlreiche grundlegende Forschungen zur parenteralen Ernährung durchgeführt wurden (ALBERS 1988). Der Fortschritt chirurgischer Behandlungsverfahren sowie auch der internistischen Intensivtherapie in der Veterinärmedizin führte allmählich auch zu einem Bedarf an unterstützende Therapieverfahren, so daß die parenterale Ernährung beim Hund vermehrt angewendet wird (RAFFE 1985; LIPPERT und ARMSTRONG 1989; HILL 1994).
Ziel der vorliegender Arbeit ist die Untersuchung der Effekte einer forcierten parenteralen Ernährung, die über einen vergleichsweise kurzen Zeitraum von 10 Stunden und nicht wie bisher üblich über 24 Stunden verabreicht wird. Zusätzlich wurde die Aminosäure Glutamin bei Hunden mit hämorrhagischer Gastroenteritis geprüft, um eventuelle positive Effekte auf den klinischen Verlauf nachzuweisen.
Als Patientengut dienten Hunde, die an hämorrhagischer Gastroenteritis oder Pankreatitis litten sowie Patienten nach schweren Magen-Darm-Operationen. Weiterhin wurde die Lösung auch bei anderen Hunden mit verschiedenen Krankheitsgeschehen appliziert, bei denen aus klinischer Sicht die Anwendungsindikation bestand.
B. Literaturübersicht
1. Geschichte der parenteralen Ernährung beim Hund
Der gesunde Hund ist in der Lage, Futter aufzunehmen, Nährstoffe zu resorbieren und zu verwerten. Bei verschiedenen Krankheitsgeschehen jedoch können Störungen auftreten, die entweder die Möglichkeit zur Aufnahme von Nahrung oder die Resorption bzw. Verwertung beeinträchtigen. Wird der tägliche Bedarf nicht gedeckt, entsteht eine negative Nährstoffbilanz, durch die das Krankheitsgeschehen negativ beeinflußt werden kann. Besteht diese Situation länger fort, tritt letztlich eine Dekompensation und der Tod des Organismus ein (SMOKOBITIS 1990).
Schon im alten Ägypten wurden, wie bei HERODOT beschrieben, Kranken mit verminderter Nährstoffaufnahme Nährstoffklistiere zugeführt (TSOUYOPOULOS et al. 1990). Eine weitere Station in der Geschichte der künstlichen Ernährung war im 16.Jahrhundert die Verwendung eines Schlauches, den der Chirurg und Physiologe HUNTER in den Magen einführen ließ, um durch ihn Nährstoffe zu infundieren. All diese Versuche dienten dazu, eine adäquate Zufuhr von Nährstoffen in den Magen-Darm-Kanal zu gewährleisten (BECKER 1969). Bei Beeinträchtigung der Magen-Darm-Funktionen ist dieser Applikationsweg unzureichend, mit Komplikationen verbunden oder gar kontraindiziert, wie z.B. bei Magen- Darm-Ulzera oder einer Pankreatitis.
Die parenterale Applikation von Nährstoffen stellt einen weiteren Weg zur Versorgung des Organismus dar. Es mußten aber erst die Prinzipien des Körperkreislaufs von HARVEY entdeckt werden, bevor man sich des venösen Zuganges bedienen konnte (URBAN und SCHWARZENBERG 1966). Die parenterale Ernährung wurde aus verschiedenen Gründen bei Tieren durchgeführt, insbesondere zur modellhaften Untersuchung der Grundlagen der parenteralen Ernährung beim Menschen (BASS et al. 1976; KOUIDER et al. 1978;
BIRKHAHN et al. 1979; PICCOLBONI et al. 1982) sowie zur Erforschung physiologisch- pathologischer Prozesse (WEISBRODT et al. 1976; JOYEUX 1977; THOR et al. 1977).
Der Hund wurde neben der Ratte häufig als Versuchstier genutzt, auch zu Untersuchungen über die Infusionstechnik. So versuchte als erster COURTEN 1679, einem Hund Olivenöl intravenös zu applizieren (HACKL 1994). Versuche haben aber auch bei Kalb, Kaninchen, Lama, Pferd, Schwein, Ratte und Taube stattgefunden (MURRAY et al. 1975; CASTRO et al.
1976; HOFFSIS et al. 1977; CHO et al. 1980; HANSEN et al. 1988; HOVDA et al. 1990;
DEGERNES et al. 1994; KINSBERGEN et al. 1994).
Der Durchbruch in der Infusionstherapie kam mit der Entwicklung der Sterilisation, Mitte des 19. Jahrhunderts durch die Arbeiten von Wissenschaftlern wie KOCH, LISTER und PASTEUR. Ende des 19. Jahrhunderts wurden von LODERER die ersten Elektrolytlösungen aus einer Kombination von Kochsalz und Zucker hergestellt (BECKER 1969).
Eidotterinfusionen bei Hunden und Kaninchen waren der erste Ansatz einer vollständig parenteralen Ernährung, der allerdings durch anaphylaktische Reaktionen begleitet war (SCHOTT 1913). Mischungen aus Aminosäuren, Kohlenhydraten und Fetten sowie von essentiellen Fettsäuren, Vitaminen und Mineralien sind sicherer in der Anwendung und wurden u.a. beim Hund geprüft (LANG 1963; LANG und FEKL 1971).
Die parenterale Ernährung kann partiell (partial parenteral nutrition, PPN) oder vollständig (total parenteral nutrition, TPN) erfolgen (DONOGHUE 1989; HILL 1994). Die partielle parenterale Ernährung ist die am häufigsten angewendete Technik, bei der vor allem eine Substitution von Wasser und Elektrolyten stattfindet. Bei ihr wird nur ein Teil des Nährstoffbedarfs gedeckt, woraus eine negative Stickstoffbilanz und eine unzureichende Energiezufuhr resultiert (REMILLARD und THATCHER 1989).
Bei der vollständigen parenteralen Ernährung findet eine bedarfsdeckende Applikation von Aminosäuren, Kohlenhydraten, emulgierten Triglyceriden und Mineralien statt (MEYER und ZENTEK 1998). Durch Zufuhr von Nährstoffen über den täglichen Bedarf hinaus (intravenous hyperalimentation, IVH) wird eine anabole Stoffwechsellage erzeugt.
Entsprechende Versuche bei Hund und Katze waren allerdings häufig von Komplikationen begleitet; bei gesunden Katzen wurden während der Behandlung gestörtes Allgemeinbefinden, Vomitus, Zungenulzera, Leberschwellung mit Vakuolisierung der Hepatozyten, beim Hund Leberschwellung durch Akkumulation von Glykogen, Fett und Wasser, Hyperbilirubinämie und erhöhte Plasmakonzentrationen der alkalischen Phosphatase und Transaminasen festgestellt (MASHIMA 1979; LIPPERT et al. 1989; REMILLARD und THATCHER 1989).
2. Vollständige parenterale Ernährung
Therapeutisch wurde die vollständige parenterale Ernährung zum ersten Mal 1969 bei einem Hund nach einer Darmresektion eingesetzt (BECKER 1969). Seitdem wurde sie bei den verschiedensten Indikationen angewendet, die Infusionsdauer reichte von einem bis 18 Tagen (siehe Tab. 1).
Tab. 1: Chronologische Auflistung des unterstützenden Einsatzes der vollständigen parenteralen Ernährung bei verschiedenen Krankheitsgeschehen von Hunden.
Jahr Autor Krankheitsgeschehen Infusionsdauer
(Tage/Stunden täglich)
1969 BECKER Darmresektion 3/ k. A.
1979 RENEGAR et al. Tetanus 18/24
1984 WILLARD et al. Zwerchfellhernie 3-4 Tage/ k. A.
Enteritis und Lymphangioektasie 2/ k. A.
Nekrotisierende Pankreatitis 6/ k. A.
Enteritiden 2/ k. A.
Diabetes mellitus, Pankreasinsuffizienz 3/ k. A.
Lymphosarkom des Magens 2/ k. A.
Parvovirose 1-3/ k. A.
Leber-, Nierenversagen 2/ k. A.
Verzögerte Magenentleerung 7/ k. A.
Benigne Pylorushypertrophie 4/ k. A.
Magenkarzinom 1/ k. A.
Ileocaecale Invagination 3/ k. A.
Leiomyom Dünndarm 6/ k. A.
Pankreasabszeß 1/ k. A.
Parvovirose, Staupe 1/ k. A.
Beckenfrakturen, Blasenruptur, Ileus 5/ k. A.
1989 REMILLARD und THATCHER
Diabetes mellitus, Hyperlipidämie, hämorrhagische Gastritis, Nierenversagen
7/ k. A.
1991 DVORAK et al. Panfibrinonekrotische Colitis 9/ k. A.
1992 AUBIN und DUBÉ Volvulus 3/ k. A.
1993 LIPPERT et al. Gastrointestinale Probleme bei Oropharynx, Ösophagus, Magen, Dünndarm, Pankreatitis, Leberschaden, septische Peritonitis, Neoplasien, Cushing-Syndrom, Diabetes mellitus, multiple Traumata, Verbrennungen, Aspirationspneumonie, Chylothorax, akutes Nierenversagen
1-13/ k. A.
1997 KUFFER et al. Parvovirose k. A.
1997 MOENS und REMEDIOS Pankreasabszeß 1/0,5*
1998 SMITH und BILLER Pankreaspseudozyste 4/24 1999 LANE et al. Protein-loosing-enteropathy 7/24
*Mißglückter Versuch, k. A.: keine Angaben
Die dabei täglich zugeführten Energie- und Nährstoffmengen können Tabelle zwei entnommen werden.
Tab. 2: Täglich infundierte Energie- und Nährstoffmenge beim Hund, bei der Berechnung der Energiezufuhr wurden Kohlenhydrate, Fette und Aminosäuren berücksichtigt
Jahr Autor Energie
(kJ/kg KM)
Aminosäuren (g/kg KM)
Glukose (g/kg KM)
Lipide (g/kg KM)
1969 BECKER 223* 3 1 2
235 1,17 0,7 4,41 1979 RENEGAR et al.
278 1,17 7,35 2,94
1989 REMILLARD und THATCHER 269 2,2 8,15 2,78
1991 DVORAK et al. 348 k. A. k. A. k. A.
1993 LIPPERT et al. 439-585* 1,5-4 8,85-25* 2,36-8,54*
1997 KUFFER et al. 439 2,97 17,5 3,5
1997 MOENS und REMEDIOS 373 1,21 14,28 2,86
1998 SMITH und BILLER 433 3,54 12,5 4,16
1999 LANE et al. 212 6 16,24 5,05
*(/kg KM0,75), g: Gramm, k. A.: keine Angaben, kg: Kilogramm, kJ: Kilojoule, KM: Körpermasse
Unter experimentellen Bedingungen fand die erste vollständige parenterale Ernährung von Hunden mit Zufuhr von Triglyceriden, Aminosäuren, Glukose und Elektrolyten 1967 durch DUDRICK et al. statt. In Folge wurden zusätzliche Einsatzgebiete und in ihrer Zusammensetzung veränderte Infusionslösungen zur parenteralen Ernährung erprobt (siehe Tab. 3, 4).
Tab. 3: Forschungsarbeiten zur parenteralen Ernährung beim Hund
Jahr Autor Versuch/Fragestellung Infusionsdauer
(Zeit/Stunden täglich) 1966 HÅKANSSON
et al.
Anwendungsmöglichkeit von Fettemulsion und Caseinhydrolysat
10 Wochen/6 1968 DUDRICK et
al.
Durchführbarkeit der parenteralen Ernährung bei Junghunden
72-256 Tage/21-23 1969 BECKER Durchführbarkeit der parenteralen Ernährung beim Hund bis 15 Tage/18 1971 SILVIS und
PARAGAS
Effekt der parenteralen Ernährung auf den Phosphorhaushalt bis 14 Tage/24 1974 CHEN et al. Optimierung des Protein/Energieverhältnisses 15-268 Tage/ k. A.
1974 KOGA et al. Überprüfung der Anwendungssicherheit von intravenös verabreichten Lipiden
4-8 Wochen/21-23 1974 YAWATA et
al.
Effekt der parenteralen Ernährung auf die Erythro- und Thrombozyten
bis 12 Tage/ k. A.
1975 KOGA et al. Effekte der Lipidemulsion während der parenteralen Ernährung auf die Hundeleber
4-8 Wochen/21-23 1976 FELDMAN et
al.
Vergleich der oralen und der intravenösen Applikation von Nährstoffen auf die strukturelle und funktionelle
Regeneration des Dünndarms nach Teilresektion
6 Wochen/6
1976 WEISBRODT et al.
Myoelektrische Aktivitäten des Hundedünndarms während der parenteralen Ernährung
6-11 Wochen/24 1977 CARTER und
FREEDMAN
Anwendungsmöglichkeiten der parenteralen Ernährung 21-32 Tage/24 1977 THOR et al. Effekt der parenteralen Ernährung auf die
Magensaftsekretion des Hundes
4 Wochen/24 1977 JOYEUX et al. Überlebensrate nach Hepatektomie 38-99 Stunden 1978 HUGHES Einfluß von Cholecystokinin und Sekretin auf die
parenterale ernährungsbedingte Dünndarmmucosahypoplasie
6 Wochen/ k. A.
1979 MASHIMA Leberveränderungen bei Junghunden während der parenteralen Ernährung
1 Woche/ k. A.
1980 PILS et al. Aminosäurenmetabolismus nach bilateraler Nephrektomie 4 Tage/ k. A.
1981 TRAVERSO et al.
Effekt der parenteralen Ernährung auf das Pankreas 1-3 Tage/ k. A.
1982 PICCOLBONI et al.
Leberregeneration nach einer 65%igen Hepatektomie 8-14 Tage/ k. A.
1989 REMILLARD und
THATCHER
Verträglichkeit einer Infusion zur parenteralen Ernährung über 3 Wochen
3 Wochen/4-5
1992 GOUTTEBEL et al.
Effekte von N-Acetylglutamin und Glutamin auf den Plasmaaminosäurespiegel nach einer Dünndarmresektion
7 Tage/24 1995 CHUANG et
al.
Effekte der parenteralen Ernährung bei posthepatischem Ikterus
2 Wochen/ k. A.
1998 KRAMER et al.
Verträglichkeit einer fett- bzw. kohlenhydratreichen Infusion zur parenteralen Ernährung bei kurzer Applikationsdauer
9 Tage/10 1998 McGUINNESS
et al.
Effekt einer Infektion auf den Leber- und
Muskelglukosemetabolismus während der parenteralen Ernährung
7 Tage/24
k. A.: keine Angaben
Tab. 4: Täglich infundierte Energie- und Nährstoffmenge beim Hund, bei der Berechnung der Energiezufuhr wurden Kohlenhydrate, Fette und Aminosäuren einbezogen
Jahr Autor Energie
(kJ/kg KM)
Aminosäuren (g/kg KM)
Glukose (g/kg KM)
Lipide (g/kg KM)
1966 HÅKANSSON et al. 326 2,25 2,25 6
1968 DUDRICK et al. 585 4 25-31 0-2,6
1969 BECKER 585* 2-3,3 1,5-6 3,5
1971 SILVIS und PARAGAS 585 5,29 30 --
1974 KOGA et al. 585 4 22-31 2-4
1974 YAWATA et al. 585 5,26 30 --
1975 KOGA et al. 585 4 22-31 2-4
1976 FELDMAN et al. 313 4,87 6,5 3,25
1977 CARTER und FREEDMAN 401 2,9 22 --
1979 MASHIMA 623-1247 3,37-6,75 33,75-67,5 --
21 1,2 -- -- 1980 PILS et al.
284 -- 16,9 --
1981 TRAVERSO et al. 418 2,75-4,25 20,6-22,1 --
1982 PICCOLBONI et al. 155 1,83 7,5 --
1989 REMILLARD und THATCHER 543-679* 4,48-5,6* 13,2-16,5* 6,72-8,4*
1992 GOUTTEBEL et al. 151 1,52 7,5 --
1998 KRAMER et al. 500* 4,98* 5,35-17,25* 2,48-7,26*
1998 McGUINNESS et al. 290 k. A. k. A. k. A.
*(/kg KM0,75), --: nicht appliziert, g: Gramm, k. A.: keine Angaben, kg: Kilogramm, kJ: Kilojoule, KM:
Körpermasse
3. Besonderheiten des Stoffwechsels bei Erkrankungen
Außer den Zellen des Nervensystems, des Nebennierenmarks, des Knochenmarks und des Blutes, die als Energiequelle nur Glukose nutzen können, sind alle anderen Körperzellen in der Lage, verschiedene Substrate (Aminosäuren, Fettsäuren) energetisch zu verwerten (SMOKOBITIS 1990; TRAKATELLIS 1991; MEYER und ZENTEK 1998). Nach einer Belastung des Organismus (Streß, Krankheit, Trauma oder Operation) werden neuro- hormonelle Mechanismen aktiviert. Sie dienen der Anpassung des Organismus an die veränderten Umstände. So steigt der Blutspiegel der Katecholamine, von ACTH, TSH, Glucagon und ADH. Es kommt zu einer Glykogenolyse, Lipolyse und Freisetzung von Aminosäuren (McGUINNESS et al. 1998). Die Stoffwechselrate steigt, während die Glukoseoxidation unverändert bleibt (SHAW und WOLFE 1984). Dieser Zustand wird auch als „Traumadiabetes“ bezeichnet (DONOGHUE 1989; HILL 1994).
Aufgrund dieser hormonellen Vorgänge kommt es zu Änderungen im Energie- und Nährstoffbedarf. Gesunde Hunde im Erhaltungsstoffwechsel benötigen ca. 500 kJ/kg KM0,75 umsetzbare Energie (MEYER und ZENTEK 1998), wobei bereits unter physiologischen Bedingungen in Abhängigkeit z.B. von Alter, Rasse oder Aktivität eine erhebliche Variationsbreite besteht (JOHNSON und BURGER 1991). Aufgrund der in vielen Fällen noch völlig unklaren Effekte von Erkrankungen auf den Energie- und Nährstoffbedarf von Hunden ist eine exakte Berechnung nicht möglich, so daß vielfach Erfahrungswerte zugrunde gelegt werden. Bei Klinikpatienten beeinflußt nicht nur das Krankheitsbild als solches, sondern auch die mit der Behandlung einhergehenden Umstände (Immobilisation, Haltungsumstellung, Streß) den Bedarf. Aufgrund der vielfältigen Einflüsse werden
Empfehlungen in der Literatur immer unter Vorbehalt ausgewiesen. Im angelsächsischen Schrifttum wird häufig der Grundumsatz (resting energy requirement) als Basis gewählt, zu dem weitere Zuschläge bzw. Faktoren addiert werden.
Die meisten Autoren (DONOGHUE 1989; LIPPERT et al.1989; REMILLARD und THATCHER 1989; HILL 1994) empfehlen zur Berechnung des Ruhebedarfes (resting energy requirement, RER) von stationär zu behandelnden Hunden und Katzen folgende Formel:
RER (kJ/Tag)=293 kg KM0,75
Der Energiebedarf bei Erkrankung (illness energy requirement, IER) wird unter Verwendung von Faktoren aus der RER abgeleitet:
IER (kJ/Tag)=0,5–2 x RER
Die Faktoren stammen aus Untersuchungen mittels indirekter Kalorimetrie am Menschen (LONG et al. 1979). Weil vergleichbare Daten in der Veterinärmedizin fehlen, wurden die ermittelten Faktoren aus der Humanmedizin modifiziert und bei erkrankten Tieren angewendet (RAFFE 1985; DONOGHUE 1989).
Tab. 5: Faktoren zur Berechnung des Energieumsatzes des Hundes mit verschiedenen Krankheitsgeschehen (REMILLARD und THATCHER 1989; AUBIN und DUBÉ 1992;
LIPPERT et al.1993; HILL 1994; DAVENPORT 1995)
Krankheitsgeschehen Faktor
Hungern 0,5 – 0,9
Operationen/Traumata 1,0 – 1,2
Sepsis/Tumore 1,2 – 1,5
Verbrennungen/Kopfverletzungen 1,5 – 2,0 4. Energieliefernde Substrate
Der Energiebedarf kann bei der parenteralen Ernährung durch Kohlenhydrat- und teilweise auch Lipidlösungen gedeckt werden, bei hoher Zufuhr auch durch infundierte Aminosäuren (BECKER 1969; ARMSTRONG und LIPPERT 1988; DONOGHUE 1989; KRAMER et al.
1998). MASHIMA (1979) testete die Effekte einer zu hohen Energiezufuhr mittels einer Infusion zur parenteralen Ernährung beim Hund. Dabei war eine Vergrößerung der Leber aufgrund der Akkumulation von Fett, Glykogen und Wasser festzustellen. LIPPERT et al.
(1993) stellten bei gesunde Katzen eine Energieüberversorgung fest, wenn die Energiezufuhr durch Aminosäuren nicht berücksichtigt wurde. Da dieses eine Verschlechterung des Allgemeinbefindens mit Vomitus, Zungenulzera und Vakuolisierung der Hepatozyten nach sich ziehen kann, wird heute von den meisten Autoren empfohlen, Aminosäuren bei der Berechnung der Gesamtenergiezufuhr zu berücksichtigen (HILL 1995; DAVENPORT 1995;
KRAMER et al. 1998).
4.1. Kohlenhydratlösungen
Bereits 1887 empfahl LANDERER „isotone“ Glukoselösung zur intravenösen Ernährung, im Jahr 1896 wurde die 5,2%ige isotone Glukoselösung in standardisierter Form genutzt (BECKER 1969). Zur parenteralen Ernährung wurden neben Glukose verschiedene Kohlenhydrate oder auch Alkohole wie Ethanol, Fructose, Galactose, Glycerol, Sorbitol und Xylitol überwiegend beim Hund erprobt (BECKER 1969; BÄSSLER 1971; KOUIDER et al.
1978). Der Vorteil gegenüber Glukose besteht in ihrer unterschiedlichen Verstoffwechselung.
Sie können auch bei Patienten mit Glukoseintoleranz oder Insulinresistenz appliziert werden (KOUIDER et al. 1978). Aufgrund der seltenen Indikation werden allerdings nur wenige zu Infusionszwecken angeboten. Als gebräuchlichste Energiequelle bewährte sich Glukose.
Kohlenhydrate stellen eine vergleichsweise kostengünstige Energiequelle dar. Isotone Glukoselösungen können problemlos peripher appliziert werden, erfordern aber aufgrund ihrer geringen Energiedichte ein hohes Infusionsvolumen. Aus diesem Grund finden überwiegend konzentrierte, z.B. 50%ige, Glukoselösungen Verwendung. Dabei übersteigt jedoch die Gesamtosmolalität der Lösung zur parenteralen Ernährung den für Infusionen in periphere Venen geltenden Grenzwert von 600 mosmol/l, so daß ein zentralvenöser Katheter erforderlich wird, der beim Hund durch die Vena jugularis externa in die Vena cava cranialis gelegt wird (LIPPERT und ARMSTRONG 1989; AUBIN et al. 1992; KUFFER et al. 1997).
Glukoselösungen müssen langsam verabreicht und der Glukosespiegel ständig überwacht werden, da es leicht zu einer Hyperglykämie kommen kann. Die bei Hunden verabreichten Glukosemengen erreichen 0,7 bis 67,5 g/kg KM/d und können den Tabellen zwei und 4 entnommen werden.
4.2. Fette
Fette enthalten nicht nur Energie in Form von Triglyceriden, sondern auch essentielle Fettsäuren. Ungesättigte Fettsäuren, wie die für den Hund essentielle Linolsäure - der tägliche Bedarf beträgt 150 mg/kg KM - werden überwiegend zur Bildung von Phospholipiden benutzt (RAFFE 1985; MEYER und ZENTEK 1998). Phospholipide und Glycolipide sind wichtige Komponenten der Zellmembranen. Linolsäure ist auch eine Vorstufe von Arachidonsäure und Prostaglandinen. Cholesterin wird für die Bildung von Gallensalzen benötigt und ist eine Vorstufe der Steroidhormone (ROGERS et al. 1975; MEYER 1990; WATSON et al. 1995;
MEYER und ZENTEK 1998). Schon 1679 wurde die erste Infusion von Fett in Form von Olivenöl von COURTEN bei einem Hund versucht. 1873 experimentierte HODDERER bei Cholerapatienten mit Milchinjektionen, SCHOTT verabreichte 1913 Eidotteremulsion an Kaninchen und YAMAKAWA infundierte 1920 einem Menschen Lebertranemulsion (BECKER 1969; HARTMANN 1972; HACKL 1994). 1945 kam die erste Lipidemulsion auf den Markt, die aus Baumwollsaatöl produziert wurde. Ihre Anwendung wurde aber von Nebenwirkungen wie Fieber, Schüttelfrost, Übelkeit und Brechreiz begleitet, die sowohl beim Hund (HÅKANSSON 1968) als auch beim Menschen festgestellt wurden (JORDAL 1963;
ZÖLLNER 1963). Die heute gebräuchlichen 10 bzw. 20%igen Fettemulsionen auf Sojaölbasis sind frei von entsprechenden Nebenwirkungen (WRETLIND 1963; BEISBARTH und FEKL 1971; HARTMANN 1972).
Neben der hohen Energiedichte ist die osmotische Indifferenz von Vorteil, da eine periphere Infusion ohne Thrombophlebitisgefahr möglich ist. Die renale Ausscheidung fehlt bzw. ist
gering, sie werden zudem insulinunabhängig verstoffwechselt. Nachteilig ist neben hohen Kosten eine Verzögerung der Gerinnung, eine Abnahme der Plättchenadhäsivität und eine Verminderung der Faktor-II-Aktivität (HARTMANN 1972). Weiterhin besteht die Gefahr einer Hyperlipidämie, die durch die Erschöpfung der Lipoproteinlipase hervorgerufen werden kann (ROGERS et al., 1975; IZZO et al. 1982). Des weiteren werden Emulsionspartikel im Monozyten- Makrophagensystem gespeichert und können dadurch die Immunabwehr schwächen (ZÖLLNER 1963; WRETLIND 1972; CHUANG et al. 1993; JACKSON und VAIL 1993).
4.3. Aminosäuren
Eine ausreichende Zufuhr von Aminosäuren ist besonders bei längerer Infusionsdauer bedeutsam. Für den Hund sind Arginin, Histidin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Phenylalanin, Threonin, Tryptophan und Valin essentiell (MEYER und ZENTEK 1998), eine Sonderstellung nimmt Glutamin ein.
Tab. 6: Täglicher Aminosäurenbedarf (mg/kg KM/Tag) des Hundes im Erhaltungsstoffwechsel (MEYER und ZENTEK 1998)
Aminosäuren Erhaltungsbedarf Arginin 21 Histidin 22 Isoleucin 48
Leucin 84 Lysin 50 Methionin 30 Phenylalanin 86
Threonin 44 Tryptophan 13
Valin 60 nicht-essentielle Aminosäuren 1266
kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, mg: Milligramm
Aminosäuren werden zur Synthese von Proteinen, aber auch zur Glukoneogenese benutzt. Bei Erkrankungen wird ein erhöhter Bedarf unterstellt, insbesondere zur Restitution von Geweben und Aktivierung des Immunsystems (DIONIGI et al. 1977; DONOGHUE 1989; HILL 1994).
Der Bedarf an Protein liegt beim Hund im Erhaltungsstoffwechsel bei 5 g verdaulichem Rohprotein/kg KM0,75 (MEYER und ZENTEK 1998). In der Literatur wird für die parenterale Ernährung eine tägliche Aminosäurenzufuhr von 1,5-8 g/kg KM empfohlen (siehe Tab. 7).
Liegt eine Krankheit der Nieren oder der Leber vor, die den Proteinstoffwechsel beeinträchtigt, werden Werte im unteren Bereich, die höchste Zufuhr von 10 g/kg KM wird bei Verbrennungen oder protein-losing-enteropathy empfohlen (siehe Tab. 7).
Tab. 7: Empfehlungen der Aminosäurenversorgung des Hundes bei parenteraler Ernährung
Jahr Autor Menge/Tag
1969 BECKER 2-3,3 g/kg KM
1985 RAFFE 4 g/kg KM
1988 ARMSTRONG und LIPPERT 1,5-4 g/kg KM
1989 DONOGHUE 5-10 g/kg KM0,75
1989 LIPPERT und ARMSTRONG 1,5-6 g/kg KM 1989 REMILLARD und THATCHER 4-6 g/kg KM 1992 AUBIN und DUBÉ 4 g/kg KM0,75 1993 LIPPERT et al. 1,5-4 g/kg KM
1994 HILL 4-6 g/kg KM
1995 DAVENPORT <4->8 g/kg KM
1997 KUFFER et al. 2,9 g/kg KM
1998 KRAMER et al. 4,98 g/kg KM0,75
1999 LANE et al. 6 g/kg KM
g: Gramm, kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, KM0,75: Stoffwechselmasse
In der Anfangsphase wurden zunächst Proteinhydrolysate verwendet. So nutzte NEUMEISTER 1889 Caseinhydrolysate, 1913 verabreichten HENRIQUES und ANDERSON einer Ziege Fleischhydrolysate mit Glukose. 1938 erstellte ROSE das „ideale Aminogramm“
für den Menschen, bei dem es sich um eine Klassifizierung der Aminosäuren in essentielle und nicht-essentielle handelte (HARTMANN 1972). Ende der 30er Jahre wurden Menschen Aminosäurenlösungen zugeführt. Die damals eingesetzten Präparate wurden durch enzymatische Spaltung von Casein oder Fibrin hergestellt. Da sie neben den Aminosäuren auch Peptide enthielten, welche immunologische Reaktionen hervorriefen, entwickelte WRETLIND in den 40er Jahren ein Verfahren zur Herstellung gereinigter Eiweißhydrolysate, die fast ausschließlich Aminosäuren enthielten (WRETLIND 1972). Der entscheidende Entwicklungsschritt vollzog sich allerdings mit der Herstellung synthetischer L-Aminosäuren.
Ihr großer Vorteil ist die definierte Zusammensetzung ohne Risiko einer Sensibilisierung (ALBERS 1988). Präparate für die Humanmedizin werden auch in der Veterinärmedizin genutzt, da es keine speziellen Aminosäurenlösungen für Tiere gibt. Für die Katze ist der Tauringehalt limitierend (RAFFE 1985; LIPPERT und ARMSTRONG 1989; HILL 1994).
Für Erkrankungen mit spezifischen Effekten auf den Aminosäurenstoffwechsel stehen adaptierte Lösungen zur Verfügung. Präparate, die für Patienten mit Nierenversagen entwickelt wurden, enthalten ausschließlich essentielle Aminosäuren mit einer erhöhten Konzentration von Histidin und Arginin. Sie sollen bei Urämiepatienten den Stickstoffstoffwechsel nicht unnötig belasten und dem endogenen Abbau körpereigener Proteine vorbeugen (HACKL 1994). Die Gesamtaminosäurenmenge sollte jedoch reduziert werden und nicht mehr als 2-3 g/kg KM/Tag betragen (siehe Tab. 7). Für Patienten mit Lebererkrankungen oder hepatischer Enzephalopathie sind Präparate erhältlich, die einen hohen Anteil an aliphatischen (Valin, Leucin, Isoleucin) und einen reduzierten Gehalt an aromatischen Aminosäuren (Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan) enthalten. Aromatische Aminosäuren können im ZNS akkumulieren und durch Eingriff in den Haushalt von Neurotransmittern die Symptome einer hepatischen Enzephalopathie hervorrufen (RAFFE
1985). Auch in der Onkologie gewinnen diätetische Aspekte zunehmend an Bedeutung (SEIFART und BLUMBERG 1979; CHING et al. 1984). MAULDIN (1996, 1998) empfiehlt den Einsatz von Futter mit bis zu 60%gem Proteingehalt bei Hunden und Katzen mit tumorbedingter Kachexie. Bei Ratten konnte das Wachstum des methylcholanthren (MCA) Sarkoms durch die Reduktion der parenteral verabreichten Aminosäuren Asparagin und Glutamin inhibiert werden (POPP et al. 1988). Ziel der Bemühungen ist die Entwicklung spezieller Präparate, die den Patienten optimal versorgen und gleichzeitig das Tumorwachstum nicht fördern (HACKL 1994).
Glutamin
Glutamin ist eine nicht-essentielle Aminosäure und wird im Körper aus Glutamat und Ammoniak synthetisiert. Es handelt sich um eine wichtige Stickstoffquelle des Organismus mit Beteiligung an der Aminosäurehomöostase (SMITH und WILMORE 1990; SOUBA et al.
1990). Im gesunden Tier wird Glutamin von Skelettmuskulatur und Leber freigesetzt und in Niere und Darm wieder resorbiert. In der Muskulatur entstammen die benötigten Ausgangssubstrate Glutamat und Ammoniak aus dem Aminosäurenabbau. In der Niere spielt Glutamin eine wichtige Rolle für den Säuren-Basen-Haushalt, da Glutamin als Hauptsubstrat für die Ammoniakgenese dient und so auszuscheidende Säuren neutralisiert werden (ALBERS 1988; SOUBA et al. 1990; TRAKATELIS 1991; HORNSBY- LEWIS et al. 1994).
Im Gastrointestinaltrakt dient Glutamin den Mucosazellen als Energiequelle (TAMADA et al.
1992). Die Endprodukte - hauptsächlich Alanin und Ammonium-Ionen (WEBER et al. 1982) - gelangen über das Portalblut in die Leber, wo wiederum Stickstoff bzw. Ammoniak in den Harnstoffzyklus eingehen und so bis zur Ausscheidung gelangen (SPAETH et al. 1993).
Glutamin wird auch von anderen Geweben als Energiequelle verwertet, z.B. Leukozyten und Fibroblasten (JIANG et al. 1993; HILL 1994; HORNSBY-LEWIS et al. 1994). Glutamin stellt im ZNS einen Vorläufer des Neurotransmitters GABA dar, sein Metabolit Glutamat hat selbst Neurotransmitterfunktion. Zusammen machen sie die Hälfte des Nichtproteinstickstoffs im Nervengewebe aus. In der Humanmedizin hat Glutamin ein nachgewiesenes antidepressives Potential und generellen Einfluß auf neuro-psychologische Parameter wie Angst, Anspannung, Zorn und Verwirrung (YOUNG et al. 1993).
Untersuchungen haben gezeigt, daß der freie intrazelluläre Glutamin-Pool im hyperkatabolen bzw. hypermetabolen Organismus (z.B. nach Polytrauma, operativen Eingriffen) um bis zu ca. 50% reduziert ist (FÜRST et al. 1990; JIANG et al. 1993). Ursache hierfür ist eine Erhöhung der Ketonkörperkonzentration, welche die Glutamin-Synthetase hemmen, ein Verbrauch bei der Glukoneogenese in der Leber sowie ein aufgrund der erhöhten Proteolyse verstärkter Glutaminflux von der Muskulatur in den Gastrointestinaltrakt. Im Darm verringert sich durch vermehrte Glutaminverwertung der Glukoseverbrauch und außerdem wird vermehrt Alanin freigesetzt. Glukose steht dadurch für andere Gewebe zur Verfügung, Alanin kann wiederum der Glukoneogenese in der Leber zugeführt werden (ALBERS 1988; SMITH und WILMORE 1990). Aufgrund dieser Gegebenheiten wird Glutamin als essentielle Aminosäure in Streßsituationen bezeichnet (SMITH und WILMORE 1990). Mitte der 70er Jahre ergab sich die Überlegung, parenteralen Infusionslösungen Glutamin hinzuzufügen. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden für die parenterale Ernährung am häufigsten Caseinhydrolysate verwendet, welche in ausreichender Menge Glutamin und Glutaminsäure als freie Aminosäuren oder in peptidgebundener Form enthielten. Zunehmend wurden die
Proteinhydrolysate von Lösungen, die ausschließlich freie kristalline Aminosäuren enthielten, ersetzt. Glutamin jedoch wurde und wird den Lösungen aufgrund seiner Instabilität - es spaltet sich in wäßriger Lösung in Ammoniak und Pyroglutaminsäure auf - nicht routinemäßig zugesetzt (TAMADA et al. 1992; JIANG et al. 1993). Um das Problem zu umgehen, wurden stabile Dipeptide getestet (JIANG et al. 1993). Als geeignet erwies sich das L-Alanyl-L-Glutamin (ALBERS 1988; SPAETH et al. 1993; SCHRÖDER et al. 1995;
NAKA et al. 1996). Verschiedene Forschungsarbeiten haben die hohe Wasserlöslichkeit und Stabilität während der Hitzesterilisation und Lagerung sowie die schnelle Spaltung und Verfügbarkeit der beiden Aminosäuren bewiesen (FÜRST et al. 1990; LOCHS und HÜBEL 1990; TAMADA et al. 1992; SPAETH et al. 1993).
Der Effekt eines Zusatzes von Glutamin zu parenteralen Ernährungslösungen wurde in zahlreichen Experimenten mit dem glutaminfreier Lösungen verglichen. Als wichtigstes Versuchstier diente die Ratte. So wurden dokumentiert die morphologische (BURKE et al.
1989; O`DWYER et al. 1990; SMITH und WILMORE 1990; TAMADA et al. 1992; BABST et al. 1993; INOUE et al. 1993; JIANG et al. 1993; PLATELL et al. 1993; HELTON 1994;
TREMEL et al. 1994; SCHRÖDER et al. 1995; NAKA et al. 1996) und funktionelle (INOUE et al. 1993; PLATELL et al. 1993; STEIN et al. 1994; SCHRÖDER et al. 1995) Erhaltung sowohl des Dünndarmes als auch des Pankreas (SMITH und WILMORE 1990), eine kompetentere Immunabwehr des Darms (BURKE et al. 1989; JIANG et al. 1993; LI et al.
1994) und des oberen Atemtrakts (JANU et al. 1997; LI et al. 1998), eine Erhöhung des Plasmaalbumin- und -glutaminspiegels nach einer Fastenzeit von 7 Tagen (INOUE et al.
1993), eine Erhöhung der intrazellulären Glutaminkonzentration der Leber- und Muskelzellen (BABST et al. 1993), eine bessere Wachstumsrate (BABST et al. 1993) und eine Erhöhung der Überlebenszeit von Ratten mit bakterieller Peritonitis (NAKA et al. 1996).
1990 befaßten sich als erste SMITH und WILMORE mit dem Glutaminmetabolismus beim Hund. So bewiesen sie, daß nach einer Abdomenoperation die Konzentrationen des Glutamins im Plasma als auch in der Muskulatur (von 21,48 zu 15,86 mmol/l) fielen. Unter Streßsituation reicht die Glutaminproduktion offenbar nicht aus, um den Verbrauch auszugleichen. Nach Zugabe von Glutamin zur einer Infusionslösung erhöhten sich die Muskel- und Plasmakonzentrationen von Glutamin und die Stickstoffbilanz der Muskulatur verbesserte sich. 1992 erprobten GOUTTEBEL et al. den Effekt einer N-Acetylglutamin- oder Glutamininfusion, neben einer Infusion zur parenteralen Ernährung, auf die Plasmaaminosäurenkonzentration von Hunden nach einer Enterektomie und fanden postoperativ signifikant erhöhte Glutaminplasmakonzentrationen bei den substituierten Tieren. JIANG et al. (1993) fanden nach intravenöser Gabe der Dipeptide Alanin-Glutamin und Glycin-Glutamin beim Hund eine schnelle Verfügbarkeit von Glutamin und eine insgesamt höhere Verwertungsrate der infundierten Aminosäuren im Vergleich zu glutaminfreien Lösungen. NEMOTO et al. (1996) fanden bei Hunden nach Darmtransplantation positive Effekte einer Glutamininfusion, welche sich durch eine schnellere Darmregeneration bemerkbar machte.
5. Mineralstoffe 5.1. Mengenelemente
Calcium, Phosphor, Magnesium, Natrium, Kalium und Chlorid sind anorganische Stoffe, die neben funktionellen Aufgaben auch für die Gewebestruktur benötigt werden (SMOKOBITIS 1990; TRAKATELLIS 1991). Calcium liegt zusammen mit Phosphor und Magnesium in großen Mengen im Skelett vor. Sie kommen jedoch auch in den Weichteilgeweben vor, wo sie an verschiedenen Stoffwechselabläufen wie Blutgerinnung, Muskelkontraktilität und auch für die Protein- und Nukleinsäuresynthese von Bedeutung sind. Chlorid, Kalium und Natrium sind vor allem zuständig für die Regulierung des osmotischen Drucks und des Wasser- und Säuren-Basenhaushalts (SMOKOBITIS 1990; MEYER und ZENTEK 1998).
Bedarfsempfehlungen für Hunde im Erhaltungsstoffwechsel sind in Tab. 8 zusammengefaßt.
Sie müssen jedoch in Abhängigkeit von Alter und Erkrankung modifiziert werden.
Tab. 8: Täglicher Mengenelementbedarf (mg /kg KM) adulter Hunde (MEYER und ZENTEK 1998)
Mengenelement Erhaltungsbedarf (orale Zufuhr)
Calcium 100 Phosphor 75 Magnesium 12
Natrium 50 Kalium 55 Chlorid 75
kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, mg: Milligramm
Über die notwendige intravenöse Supplementierung der Mengenelemente bei einer vollständigen parenteralen Ernährung liegen bislang beim Hund keine systematischen Untersuchungen vor. Einige Mengenelemente sollten vom ersten Tag an zugeführt werden, wie Natrium, Kalium, Chlorid und Phosphor, andere müssen erst bei längerer Behandlungsdauer supplementiert werden, wie Calcium und Magnesium (RAFFE 1985;
LIPPERT und ARMSTRONG 1989, REMILLARD und THATCHER 1989).
Tab. 9: Tägliche Mengenelementzufuhr bei Untersuchungen zur parenteralen Ernährung von Hunden (mg/kg KM)
Jahr Autor Calcium Phosphor Magnesium Natrium Kalium Chlorid
1966 HÅKANSSON et al. 5 47 1 88 30 105
1968 DUDRICK et al. 72 58 4 100 115 225
1971 SILVIS und PARAGAS 70,6 0-525 1,4 162 221 250-450
1974 KOGA et al. 72 96 20 120 170 315
1979 MASHIMA 38-76 6,3-12,6 1,6-3,3 205-410 211-422 333-666
1985 RAFFE 72 58 4 100 115 225
1997 CARTER und FREEDMAN -- -- -- 106 149 298
1998 KRAMER et al.* 14 66 9 151 43 245
*(mg/kg KM0,75), --: keine Angaben, kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, KM0,75: Stoffwechselmasse, mg: Milligramm
5.2. Spurenelemente
Eisen, Kupfer, Zink, Mangan, Kobalt, Jod und Selen sind vermutlich nur bei längerer Dauer der parenteralen Ernährung zu berücksichtigen. Eisen ist an der Bildung von Hämoglobin und Myoglobin beteiligt. Kupfer und Zink sind Bestandteile verschiedener Metalloenzyme, die für die strukturelle Integrität von Proteinen und Membranen zuständig sind. Mangan beteiligt sich in verschiedenen Enzymsystemen, Kobalt ist im Vitamin B12 enthalten und Jod ist Bestandteil der Schilddrüsenhormone (MEYER und ZENTEK 1998). Selen in Verbindung mit Zink und dem Vitamin E spielt eine zentrale Rolle als Antioxidans sowie bei der Immunabwehr des Organismus (HILL 1994).
Tab. 10: Täglicher Spurenelementbedarf (µg/kg KM) von Hunden im Erhaltungsstoffwechsel (MEYER und ZENTEK 1998)
Spurenelement Erhaltungsbedarf (orale Zufuhr)
Eisen 1400 Kupfer 100
Zink 900 Mangan 70
Kobalt 5-10 Jod 15 Selen 2,5
kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, µg: Mikrogramm
REMILLARD und THATCHER (1989) empfehlen eine Substitution an Spurenelementen, wenn Tiere länger als eine Woche parenteral ernährt werden. RAFFE (1985) sowie LIPPERT und ARMSTRONG (1989) empfehlen allerdings eine sofortige Gabe, wenn es sich um junge Tiere oder Tiere mit Diarrhoe handelt, weil es zu einem raschem Mangel an z.B. Zink und Kupfer kommen kann. Der tägliche Spurenelementbedarf wird in den Lösungen zur parenteralen Ernährung durch Zusatz spezieller Präparate in unterschiedlicher Weise gedeckt (RAFFE 1985; HILL 1994).
Tab. 11: Eingesetzte tägliche Spurenelementzufuhr (µg/kg KM) bei parenteraler Ernährung von Hunden
Jahr Autor Eisen Kupfer Zink Mangan Kobalt Jod 1966 HÅKANSSON et al. k. A. 42 28 28 14 8 1968 DUDRICK et al. 58 65 140 140 41 46 1975 KOGA et al. 1000 100 200 200 50 60
1985 RAFFE 58 65 140 40 41 46
1998 KRAMER et al.* k. A. k. A. 82 k. A. k. A. k. A.
*(/kg KM0,75), k. A.: keine Angaben, kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, KM0,75: Stoffwechselmasse, µg: Mikrogramm
6. Vitamine
Vitamine sind neben den Mineralstoffen bei längerdauernder parenteraler Ernährung zu berücksichtigen. Sie werden in fett- (A, D, E, K) und wasserlösliche (B Gruppe) Vitamine unterteilt. Vitamin A ist wichtig für die Integrität der Epithelien, Vitamin D für den Calcium- und Phosphorhaushalt, Vitamin K für die Produktion der Blutgerinnungsfaktoren. Die wasserlöslichen Vitamine beteiligen sich vielseitig an Enzymsystemen und sind wichtig für zahlreiche Abläufe im Eiweiß- und Kohlenhydratstoffwechsel (HILL 1994; DAVENPORT 1995; MEYER und ZENTEK 1998).
In der Literatur existieren verschiedene Empfehlungen über die Vitaminsubstitution während einer parenteralen Ernährung. Manche Autoren verzichten völlig auf die Zugabe von Vitaminen. ARMSTRONG und LIPPERT empfehlen die wöchentliche Injektion von Vitamin K in einer Dosierung von 0,5 mg/kg KM (ARMSTRONG und LIPPERT 1988; LIPPERT und ARMSTRONG 1989). RAFFE (1985) bevorzugt wasserlösliche Vitaminpräparate, die intravenös appliziert werden können und REMILLARD und THATCHER (1989) befürworten den Zusatz der wasserlöslichen Vitaminen in der Infusion zur parenteralen Ernährung und die wöchentliche Applikation fettlöslicher Vitamine subcutan oder intramuskulär.
Tab. 12: Empfehlungen und per infusionem eingesetzte Mengen für die tägliche Versorgung des Hundes mit Vitaminen (/kg KM)
Empfehlungen Eingesetzte Mengen
Vitamin RAFFE (1985)
(per infusio
nem)
MEYER und ZENTEK
(1998) (orale Zufuhr)
HÅKANSSON et al. (1966)
DUDRICK et al.
(1968)
KOGA et al.
(1975)
CARTER und FREEDMAN
(1977)
MASHIMA (1979)
A (IE) 100 75-100 860 100 1000 1000 k. A.
D (IE) 10 10 50 10 100 100 k. A.
E (IE) 0,05 0,67 k. A. 0,05 0,5 0,5 k. A.
K (mg) 0,1 k. A. k. A. 0,1 0,1 k. A. 1,35-2,7
B1 (mg) 0,5 0,02 0,25 0,5 5 5 1,35-2,7
B2 (mg) 0,1 0,05 0,1 0,1 1 1 0,27-0,54
B6 (mg) 0,15 0,02 k. A. 0,15 1,5 k. A. 0,4-0,81
Niacin (µg) 100 k. A. 1000 100 1000 10000 2700-5400
Pantothen- säure (µg)
250 200 150 250 2500 2500 670-1350
C (µg) k. A. k. A. k. A. 5000 k. A. 50000 4050-8100 Folsäure
(µg)
10 k. A. k. A. 15 15 - k. A.
Cholin (mg) 25 k. A. 49 25 25 k. A. k. A.
Biotin (µg) 7 2 k. A. 7 7 k. A. k. A.
IE: Internationale Einheit, k. A.: keine Angaben, kg: Kilogramm, KM: Körpermasse, µg: Mikrogramm
7. Indikation für die parenterale Ernährung
Die parenterale Nährstoffzufuhr gilt in den Fällen als indiziert, in denen eine Ernährung auf oralem Wege bzw. auch über Sonden nicht möglich ist.
Tab. 13: Indikationen und Kontraindikationen für die parenterale Ernährung (REMILLARD und THATCHER 1989; HILL 1994)
Indikationen Kontraindikationen Magen-Darm-Resektionen Dekompensierte Herzinsuffizienz Gastrointestinale Funktionsstörungen, z.B. Ileus Akutes Nierenversagen
Anhaltende Diarrhoe und/oder Vomitus Hepatische Encephalopathie
Pankreatitis Diabetes mellitus
Absorptionsstörungen
Chirurgische Eingriffe am Gastrointestinaltrakt
Hilfreich ist die Beurteilung des individuellen Ernährungsstatus. In der Humanmedizin dienen dazu Proteine mit kurzer Halbwertzeit wie z.B. Präalbumin, Transferrin und das retinolbindende Protein (CHUANG et al. 1993; HILL 1994). Diese Tests sind aber in der
Veterinärmedizin nicht etabliert. Hier werden Kriterien wie Plasmaalbumin- und Gesamteiweißkonzentrationen, Allgemeinbefinden, Körpermasseentwicklung und Appetit herangezogen (DONOGHUE 1989; HILL 1994). Ist der Ernährungszustand schlecht, so ist die Applikation der parenteralen Ernährung besonders auch bei Jungtieren indiziert (RENEGAR et al. 1979).
8. Vorbereitung und Verabreichung der Infusionslösungen zur parenteralen Ernährung Um unerwünschte Reaktionen zwischen den Komponenten der parenteralen Infusionslösung auszuschließen, wurden diese bis Ende der 70er Jahre separat infundiert. Sogenannte „All-in- one“ Infusionslösungen mußten zunächst auf Stabilität und Lagerungsmöglichkeit getestet werden (SOLASSOL et al. 1973). Bei diesem System werden sämtliche Bestandteile der Infusion miteinander vermischt, so daß eine Mehrkomponentenlösung entsteht, wodurch sich die Applikation vereinfacht. Diese Systeme haben sich seit den 80er Jahren zunehmend etabliert (PAMPERL und KLEINBERGER 1982; LEUTENEGGER et al. 1984). Die einzelnen Bestandteile der Lösung werden unter sterilen Bedingungen mit Hilfe von Spritzen, Gravitation oder aber mit Hilfe von Mischcomputern gemischt. Dadurch kann für jeden Patienten eine individuell abgestimmte Infusionslösung hergestellt werden (LIPPERT und ARMSTRONG 1989; KRAMER et al. 1998). Aufgrund ihrer hohen Osmolalität müssen
„All-in-one“ Infusionslösungen über einen zentralvenösen Katheter verabreicht werden. Der Blutstrom in den großen Venen sorgt für eine schnelle Verdünnung innerhalb des Körperkreislaufes. Da der Katheter ein großes Infektionsrisiko darstellt, muß er unter sterilen Bedingungen gelegt werden und darf ausschließlich der Infusion dienen. Bei der Herstellung sowohl der Infusionsbeutel als auch der Venenkatheter wurden verschiedene Materialien getestet. Als geeignet erwiesen sich für die Infusionsbeutel Ethylen-Vinyl-Acetat und für Venenkatheter Polyurethan oder Silikon. Früher benutzte Materialien wie Teflon, Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyäthylen haben mit Infusionssubstanzen reagiert und durch Reaktionen mit den Lipidpartikeln zu Destabilisierung der Lösungen geführt (BECKER 1969;
RAFFE 1985; LIPPERT und ARMSTRONG 1989; JACKSON u. VAIL 1993).
Die meisten Autoren empfehlen eine Applikationsdauer der Tagesmenge innerhalb von 24 Stunden mit einer allmählichen Steigerung der Energiezufuhr in Form von Glukose über die ersten zwei Tage aufgrund möglicher Glukoseintoleranzen. Von einem abrupten Absetzen der Infusionslösung zur parenteralen Ernährung wird wegen des Risikos der Hypoglykämie gewarnt (LIPPERT und ARMSTRONG 1989; REMILLARD und THATCHER 1989). Bei der Überwachung der Patienten müssen einerseits Parameter wie Körpermassenentwicklung, Allgemeinzustand, Körpertemperatur und Urinabsatz kontrolliert werden, andererseits müssen hämatologische und klinisch-chemische Untersuchungen durchgeführt werden. Ein solches Vorgehen dokumentiert den Erfolg der Therapie und schützt vor Komplikationen (HILL 1994; KRAMER et al. 1998).
Tab. 14: Patientenüberwachung während einer vollständigen parenteralen Ernährung (RAFFE 1985; LIPPERT und ARMSTRONG 1989)
Parameter Untersuchungsfrequenz Allgemeinbefinden (Aufmerksamkeit,
Temperatur, Puls, kapilläre Füllungszeit)
2-4 x täglich
Harn bzw. Harnglukose wöchentlich bzw. 2-4 x täglich
Körpermasse täglich Hämatokrit täglich Plasmaelektrolyte täglich bis jeden zweiten Tag
Klinische Chemie 1-2 x wöchentlich 9. Komplikationen der parenteralen Ernährung
9.1. Mechanische
Hierunter sind alle äußeren Umstände zusammengefaßt, die dazu führen, daß der Patient nicht die volle Tagesration der Lösung zur parenteralen Ernährung erhält, wie ein Abknicken des Katheters, eine Thrombusbildung im Katheter oder ein Zerbeißen oder Herausreißen desselben durch den Hund (REMILLARD und THATCHER 1989). Verschiedene Techniken sind entworfen und erprobt worden, wie die Haltung der Tiere in speziellen Zwingern, die Anwendung von Infusionsapparaten, die beißsicher sind, oder die Applikation bitterer Substanzen auf den Infusionsschlauch (BECKER 1969; DUDRICK et al. 1970; CARTER und FREEDMAN 1977; LIPPERT und ARMSTRONG 1989).
9.2. Infektiöse
Der Venenkatheter ist eine potentielle Eintrittspforte für Infektionserreger, weshalb Asepsis bei seiner Handhabung eine große Rolle spielt. Die Kathetereintrittstelle muß regelmäßig untersucht werden, um Anzeichen einer Thrombophlebitis möglichst frühzeitig zu entdecken.
Fieber und Leukozytose weisen auf eine katheterinduzierte Septikämie hin. Der Katheter muß in diesem Fall erneuert werden und sowohl seine Spitze als auch Blut auf Mikroorganismen untersucht werden (BURROWS 1982; HIRSH et al. 1984; WILLIAMS 1985; GOSBELL et al. 1995). Katheterbedingte Sepsis bestätigt sich dann, wenn die Symptome nach dem Kathetertausch abklingen und derselbe Infektionserreger in beiden Untersuchungsproben gefunden wird (HIRSH et al. 1984; DOW et al. 1989; HILL 1994; GAREIS et al. 1996).
Eine Bakteriämie tritt relativ häufig bei schwer erkrankten Hunden auf. WILKINS (1973) berichtet von 5 Hunden, deren Krankheitsgeschehen sich infolge einer Septikämie mit Serratia marcescens so verschlechtert hatte, daß die Hunde an den Folgen verstarben. HIRSH et al. (1984) isolierten bei 23% der Blutkulturen erkrankter Hunde Bakterien, die am häufigsten der Familie Enterobacteriaceae und den koagulasepositiven Staphylokokken zuzuordnen waren. DOW et al. (1989) gelang ein Erregernachweis bei 46% der untersuchten Hunde, sie fanden ebenfalls meist Enterobacteriaceae. GAREIS et al. (1996) verzeichneten 40% positive Blutkulturen, wobei am häufigsten Staphylococcus intermedius nachgewiesen wurde.
Der Venenkatheter gilt als häufige Eintrittspforte für Krankheitserreger. Mängel ergeben sich bei der Hautdesinfektion (BURROWS 1982), beim Verbandswechsel (POWELL et al. 1982), bei der Fixation mit bleibender Beweglichkeit des Katheters an der Durchtrittsstelle durch die Haut, wodurch das Endothel beschädigt wird und die oberflächlich sitzenden Keime tiefer ins Gewebe geraten (WILLIAMS 1985).
FOX et al. (1981) gelang ein Bakteriennachweis bei 62% der untersuchten Katheterspitzen stationärer Patienten in einer Tierklinik. In 50% der Fälle handelte es sich überwiegend um den gleichen Serotyp von Serratia marcescens, der auch in der dortigen Desinfektionslösung nachweisbar war. BURROWS (1982) verglich zwei Hautdesinfektionsmethoden, die vor dem Legen eines venösen Katheters angewendet wurden. Bei 48,9% der Hunde, bei denen die Haut nacheinander mit Alkohol und Jodtinktur abgewischt wurde, ergab sich ein positives Untersuchungsergebnis des Katheters (E. coli, Klebsiella sp., Aerobacter sp., Proteus sp., nichthämolysierende Streptokokken, Corynebakterien und Pseudomonas sp.), während bei den Hunden, deren Haut gründlich mit jodhaltiger Seife gewaschen und anschließend mit Alkohol und Jodtinktur abgespült wurde, der Prozentsatz nur noch bei 15,4% lag (α- hämolysierende Streptokokken, Aerobacter sp. und Proteus sp.). LIPPERT et al. (1988) isolierten bei 26% der Hunde der Intensivstation der Michigan State University Erreger (Acinetobacter sp., Citrobacter sp., E. coli, Enterobacter cloacae, Klebsiella pneumoniae, Micrococcus sp., Staphylococcus aureus) vom Jugularkatheter.
Patienten, bei denen eine parenterale Ernährung angezeigt ist, verfügen über ein schlechtes Allgemeinbefinden, einen schlechten Ernährungszustand und eine herabgesetzte Immunabwehr. Der für die parenterale Ernährung notwendige zentralvenöse Katheter, welcher über einen längeren Zeitraum in der V. jugularis externa verbleibt und die endothelschädigende Infusion hyperosmolarer Lösungen erhöht zusätzlich die Gefahr einer bakteriellen Infektion (POWELL et al. 1982; RAFFE 1985; WILLIAMS 1985; LLOP et al.
1993; GOSBELL et al. 1995).
LIPPERT et al. (1993) untersuchten retrospektiv die Daten von Tieren, die parenteral ernährt worden waren und fanden heraus, daß 16% der Tiere klinische Anzeichen einer Sepsis aufwiesen, 6% davon katheterbedingt (es wurden Enterobacter cloacae, E. Coli, Pseudomonas aeruginosa, Serratia sp. und Staphylokokken von der Katheterspitze und aus dem Blut isoliert).
9.3. Metabolische
Hyperglykämie ist der am häufigsten auftretende unerwünschte Effekt der parenteralen Ernährung. Infusionen weisen meist hohe Glukoseanteile auf, zudem besteht streßbedingt häufig eine diabetogene Situation. Insulin, Wachstumshormon, Glucagon und Katecholamine reagieren krankheitsbedingt, so daß nicht jeder Organismus hohe Glukosezufuhren verwerten kann (VAIDYANATH et al. 1978). Bei Überschreiten der Nierenschwelle von 10 mmol/l kommt es zur Glukosurie mit gleichzeitiger Ausschwemmung von Wasser und Elektrolyten (KANEKO et al. 1978). Hohe Glukosekonzentrationen können zur hyperosmolaren Dehydratation führen, die von neurologischen Symptomen wie Stupor oder Verwirrung begleitet wird. In Extremfällen kann es zum Coma diabeticum oder gar zum Tod des Patienten kommen (ARMSTRONG und LIPPERT 1988; LIPPERT und ARMSTRONG 1989; HILL 1994).
Komplikationen der Aminosäurenzufuhr bestehen in einer Erhöhung der Abfallprodukte, die zu einer Azotämie und einer Hyperammonämie führen, was die Symptome einer hepatischen Encephalopathie hervorrufen kann (RAFFE 1985; LIPPERT und ARMSTRONG 1989; HILL 1994). Lipidintoleranzen können zur Hypertriglyceridämie oder Hyperlipidämie führen, was eine Störung des Gerinnungssystems, des Allgemeinbefindens mit Fieber, Vomitus und Zittern hervorrufen kann. Emulsionspartikel, die nicht von der Lipoproteinlipase gespalten werden, werden von den Zellen des Monozyten- Makrophagensystem aufgenommen und gespeichert, mit der Folge einer verminderten Immunabwehr (ZÖLLNER 1963; WRETLIND 1972; JACKSON und VAIL 1993).
Thrombose ist eine weitere mögliche Komplikation der parenteralen Ernährung. Die Aminosäuren- und hypertonen Dextroselösungen stimulieren die prokoagulotorische Aktivität der Gefäßendothelien, Lipidemulsionen hingegen hemmen dies. So wurde nach Fettinfusionen eine Hypokoagulabilität festgestellt mit Verlängerung der Blutgerinnungszeit, der Prothrombinzeit, einer Thrombozytopenie und dem Auftreten von Spontanblutungen (SOMANI et al. 1980; IZZO et al. 1982; REMILLARD und THATCHER 1989; KRAMER et al. 1998). Störungen im Elektrolythaushalt können insbesondere bei Chlorid, Kalium und Phosphor beobachtet werden. Die jeweiligen Veränderungen hängen einerseits von der Zusammensetzung der Infusionslösung zur parenteralen Ernährung, andererseits von den vom Krankheitsgeschehen betroffenen Organsystemen ab. Die am häufigsten vorkommenden Störungen sind die Hypokaliämie und Hypophosphatämie, weil bei Zufuhr großer Glukosemengen und dementsprechend hohem Insulinspiegel ein gesteigerter Transport von Glukose in die Zelle stattfindet, an welchen ein Co-Transport von Phosphor und Kalium gekoppelt ist (TRAKATELLIS 1991).
