Die Herausforderung, die sich aus der Ernährungsphysiologie bei der Pferdehaltung ergibt, liegt insbesondere in der hohen Individualität, die mit der Haltung und Nutzung von Pferden verbunden ist. Während bei klassischen Nutztieren wie Rindern, Schweinen oder Geflügel die Fütterung und Mineralstoffversorgung weitgehend standardisiert sind, ergeben sich bei Pferden aufgrund der unterschiedlichen Nutzung, Haltung und Fütterung häufig Unsicherheiten in der Bestimmung des Bedarfs und des Grundumsatzes (Suttle, 2010). Diese Unsicherheiten betreffen nicht nur den Energiebedarf, sondern auch die Versorgung mit Vitaminen und Mineralstoffen. Angesichts dieser Variabilität wird es erforderlich, nicht nur eine bedarfsdeckende Fütterung sicherzustellen, sondern auch eine präzise Aussage zur Mineralstoffversorgung treffen zu können. Zur Bestimmung der Mineralstoffkonzentration beim Pferd stehen eine Reihe von Analysemethoden zur Verfügung, wobei die serologische Analyse in der klinischen Praxis als Standardverfahren etabliert ist. Allerdings haben verschiedene Studien gezeigt, dass die Serologie nicht immer eine zuverlässige Methode zur Bestimmung der Mengen- und Spurenelementkonzentration darstellt. Dies eröffnet die Möglichkeit, alternative Analyseverfahren, wie die Untersuchung von Kotproben, als potenzielle diagnostische Werkzeuge zu prüfen. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die Mengen- und Spurenelementkonzentrationen in Kot- und Blutproben von Pferden aus ganz Deutschland zu analysieren. Der zentrale Forschungsschwerpunkt bestand darin, zu untersuchen, ob die Kotprobenanalyse eine geeignete Alternative zur Blutuntersuchung darstellt, um den Mineralstoffstatus von Pferden zu bestimmen. In vorangegangenen Studien wurden bereits präanalytische Bedingungen für die Nutzung von Kotproben zur Bestimmung von Mengen- und Spurenelementen untersucht, wobei ein Zusammenhang zwischen der Mineralstoffaufnahme und der Ausscheidung über den Kot festgestellt werden konnte. Daraus folgte die Annahme, dass die Kotprobenanalyse als geeignetes Verfahren zur Bestimmung der Mineralstoffversorgung von Pferden dienen könnte (Staufenbiel, 2023). In dieser Untersuchung wurden zusammen 130 Pferde aus den 13 Flächenbundesländern Deutschlands analysiert. Die Probanden stammten aus verschiedenen Rassen und Altersgruppen (2 bis 35 Jahre) und wurden sowohl sportlich als auch freizeitlich genutzt. Alle Tiere hatten Zugang zu Weiden. Die Messung der Spurenelemente Kupfer (Cu), Zink (Zn), Selen (Se), Eisen (Fe), Iod (I), Mangan (Mn), Molybdän (Mo), Bor (B), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Silicium (Si), Zinn (Sn), Rubidium (Rb) und Vanadium (V) erfolgte mittels optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES), während die Mengenelemente Calcium (Ca), Phosphor (P), Natrium (Na), Kalium (K), Magnesium (Mg), Chlor (Cl) und Schwefel (S) mit Hilfe der Massenspektrometrie und induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) bestimmt wurden. Die Analyse der Spurenelemente und Mengenelemente wurde anhand der spezifischen Funktionen dieser Mineralstoffe im Pferdeorganismus durchgeführt. Die erste Publikation dieser Arbeit befasste sich mit der Zinkkonzentration in Kot- und Blutproben von Pferden. Zink ist ein essentielles Spurenelement, das an zahlreichen Stoffwechselprozessen beteiligt ist. In dieser Studie konnte keine Korrelation zwischen den Zinkkonzentrationen in Kot- und Blutproben festgestellt werden. Jedoch zeigte sich eine Korrelation zwischen den verschiedenen Blutprobenarten (Serum, Plasma, EDTA-Blut). Zudem wurden erste Referenzwerte für die Zinkkonzentration in Kotproben ermittelt, die zwischen 29 und 413 mg/kg lagen. Diese Werte müssen jedoch unter Berücksichtigung der verschiedenen Limitationen, wie zum Beispiel der Variabilität in der Fütterung und der Haltung der Tiere, kritisch hinterfragt werden. In der zweiten Publikation wurde die Kupferkonzentration in Kot- und Blutproben untersucht. Kupfer ist ein weiteres essentielles Spurenelement, das unter anderem für die Kollagen- und Elastinbildung sowie für antioxidative Abwehrmechanismen eine wichtige Rolle spielt. Auch hier konnte keine Korrelation zwischen den Kupferkonzentrationen in Kot- und Blutproben nachgewiesen werden, jedoch eine Korrelation innerhalb der Blutprobenarten. In dieser Studie wurden keine Referenzwerte für die Kupferkonzentration in Kotproben ermittelt. Da diese Untersuchung unter den Bedingungen eines Feldexperiments durchgeführt wurde, müssen die Ergebnisse im Hinblick auf die verschiedenen Einflussfaktoren, wie die Haltungs- und Fütterungsbedingungen, die geographische Lage, das Alter und die Rasse der Tiere, mit Vorsicht interpretiert werden. Die Vielfalt dieser Faktoren schränkt die Generalisierbarkeit der Ergebnisse ein und zeigt, dass die Nutzung von Kotproben zur Bestimmung von Mengen- und Spurenelementkonzentrationen noch weiterer Forschung bedarf. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Serologie nach wie vor ein wertvolles Diagnostikum in der Pferdemedizin darstellt, um den Mineralstoffstatus von Pferden zu bestimmen. Allerdings zeigt die vorliegende Arbeit, dass die Serologie nicht zwangsläufig die beste oder einzig geeignete Methode für die Bestimmung von Mengen- und Spurenelementen ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine ganzheitliche Herangehensweise, die verschiedene Analysemethoden kombiniert, der genaueren Bestimmung des Mineralstoffstatus eines Pferdes am besten dient. Die Kotprobenanalyse könnte in Zukunft eine wertvolle Ergänzung zur Blutuntersuchung darstellen, sofern weitere Studien und standardisierte Referenzwerte eine zuverlässige Interpretation ermöglichen. In zukünftigen Arbeiten wäre es ratsam, unter kontrollierten Bedingungen gezielte Fütterungsexperimente durchzuführen, um eine direkte Verbindung zwischen der Rationsanalyse und der Kotprobenuntersuchung herzustellen. Diese Untersuchungen könnten wichtige Grundlagen für die Etablierung verlässlicher Referenzwerte liefern.
The challenge that arises from the nutritional physiology of horse husbandry lies in particular in the high degree of individuality associated with the keeping and utilisation of horses. While the feeding and mineral supply of traditional livestock such as cattle, pigs or poultry is largely standardised, there are often uncertainties in determining the requirements and basal metabolic rate of horses due to their different use, husbandry and feeding (Suttle, 2010). These uncertainties relate not only to energy requirements, but also to the supply of vitamins and minerals. In view of this variability, it is necessary not only to ensure that feeding meets requirements, but also to be able to make a precise statement on mineral supply. A number of analytical methods are available for determining mineral concentrations in horses, with serological analysis being established as the standard procedure in clinical practice. However, various studies have shown that serology is not always a reliable method for determining the quantity and trace element concentration. This opens up the possibility of testing alternative analytical methods, such as the examination of faecal samples, as potential diagnostic tools. The aim of this work was therefore to analyse the quantity and trace element concentrations in faecal and blood samples from horses from all over Germany. The main focus of the research was to investigate whether faecal sample analysis is a suitable alternative to blood testing for determining the mineral status of horses. In previous studies, pre-analytical conditions for the use of faecal samples for the determination of bulk and trace elements had already been investigated, whereby a correlation between mineral intake and excretion via faeces could be established. This led to the assumption that faecal sample analysis could serve as a suitable method for determining the mineral supply of horses (Staufenbiel, 2023). In this study, a total of 130 horses from all 13 federal states of Germany were analysed. The test subjects came from different breeds and age groups (2 to 35 years) and were used for both sport and leisure. All animals had access to pasture. The trace elements copper (Cu), zinc (Zn), selenium (Se), iron (Fe), iodine (I), manganese (Mn), molybdenum (Mo), boron (B), chromium (Cr), nickel (Ni), silicon (Si), tin (Sn), rubidium (Rb) and vanadium (V) were measured using optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-OES), while the bulk elements calcium (Ca), phosphorus (P), sodium (Na), potassium (K), magnesium (Mg), chlorine (Cl) and sulphur (S) were determined using mass spectrometry and inductively coupled plasma (ICP-MS). The trace elements and bulk elements were analysed on the basis of the specific functions of these mineral substances in the equine organism. The first publication of this work dealt with the zinc concentration in faecal and blood samples from horses. Zinc is an essential trace element that is involved in numerous metabolic processes. In this study, no correlation was found between the zinc concentrations in faeces and blood samples. However, there was a correlation between the different types of blood samples (serum, plasma, EDTA blood). In addition, initial reference values for the zinc concentration in faecal samples were determined, which were between 29 and 413 mg/kg. However, these values must be critically scrutinised, taking into account the various limitations, such as variability in feeding and animal husbandry. In the second publication, the copper concentration in faeces and blood samples was investigated. Copper is another essential trace element that represents an important role in collagen and elastin formation and in antioxidant defence mechanisms, among other things. Again, no correlation between the copper concentrations in faeces and blood samples could be demonstrated, but a correlation within the blood sample types was found. No reference values for the copper concentration in faecal samples were determined in this study. As this study was carried out under the conditions of a field experiment, the results must be interpreted with caution with regard to the various influencing factors, such as the housing and feeding conditions, the geographical location, the age and the breed of the animals. The diversity of these factors limits the generalisability of the results and shows that the use of faecal samples to determine quantity and trace element concentrations still requires further research. To summarise, it can be said that serology is still a valuable diagnostic tool in equine medicine for determining the mineral status of horses. However, the present work shows that serology is not necessarily the best or only suitable method for the determination of bulk and trace elements. The results suggest that a holistic approach, combining different methods of analysis, is best suited to more accurately determine the mineral status of a horse. In the future, faecal sample analysis could be a valuable addition to blood testing, provided that further studies and standardised reference values allow a reliable interpretation. In future work, it would be advisable to carry out targeted feeding experiments under controlled conditions in order to establish a direct link between ration analysis and faecal sample analysis. These studies could provide an important basis for the establishment of reliable reference values
