dc.contributor.author
Mathews, Una, geb. Henschel
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:46:16Z
dc.date.available
2011-01-24T09:57:48.512Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10960
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-15158
dc.description.abstract
Wie Hunde und andere Tierarten der Ordnung Carnivora nehmen Katzen eine
Sonderstellung in Bezug auf den Vitamin-A-Stoffwechsel ein: Sie besitzen
physiologisch hohe Vitamin-A-Konzentrationen im Blut. Ursache dafür ist das
Vorhandensein eines erhöhten Anteils an Retinylestern, die unspezifisch im
Blut durch Lipoproteine transportiert werden. Während beim Mensch und bei
Ratten dieser unspezifische Transportweg nur in Zusammenhang mit einer
Vitamin-A-Hypervitaminose zu beobachten ist, tritt dieser bei Katzen und
anderen Karnivoren physiologisch neben dem streng homöostatisch regulierten
Transport von Retinol durch RBP auf. Die für Hunde und andere Kaniden belegte
physiologische Ausscheidung von Vitamin A mit dem Harn konnte für Katzen
bisher nicht nachgewiesen werden. Diese Beobachtung wird als eine Ursache der
erhöhten Anfälligkeit von Katzen angenommen, auf langfristige Aufnahmen großer
Mengen Vitamin A mit den typischen Symptomen einer Vitamin-A-Intoxikation zu
reagieren. Ziel dieser Arbeit war die Analyse der Konzentration von Retinol,
Retinylestern und des RBP sowie der Carotinoide im Blutplasma, Harn, Leber und
Nieren von zufällig ausgewählten Hauskatzen. Eingebunden in die Untersuchung
war die Analyse des Vitamin-A-Stoffwechsels im Organismus nierenkranker
Katzen. Daher wurden von 35 klinisch gesunden Katzen (unterschiedlich in
Rasse, Geschlecht und Alter) Blut- und Harnproben genommen. Zusätzlich wurden
von 12 Tieren, die aus unterschiedlichsten Gründen euthanasiert wurden, Blut-,
Harn-, Gallenflüssigkeits-, Lebergewebs- und Nierengewebsproben entnommen. Da
die Proben konsekutiv in einer Tierarztpraxis gesammelt wurden, waren kaum
Informationen zum Ernährungsstatus erhältlich. Die Vitamin-A- (Retinol und
Retinylester) sowie die Carotinoidbestimmung erfolgten mittels Umkehrphasen-
Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (RP-HPLC). Nach SDSPolyacrylamidgel-
Elektrophorese der Blut- und Harnproben wurde im Western-Blot das RBP
nachgewiesen. Gleichzeitig erfolgte die immunhistologische RBP-Analyse an
Leber und Nierenschnitten. Vitamin A wurde in allen untersuchten Proben (Blut,
Harn, Gallenflüssigkeit, Leber und Niere) in Form von Retinol und
Retinylestern (Retinololeat, -palmitat und -stearat) analysiert. RBP konnte in
allen Blutproben sowie in den Hepatozyten der Leber und den Epithelzellen des
proximal gewundenen Nierentubulussystems, nicht jedoch im Harn gesunder Katzen
nachgewiesen werden. Die Gesamtkonzentration an Vitamin A im Blutplasma betrug
im Durchschnitt 976 ± 458 ng/ml. Retinol hatte einen Anteil von 25 % an der
Vitamin-A-Gesamtkonzentration. Der überwiegende Teil des Vitamin A liegt im
Katzenblut jedoch als Retinylester vor (75 %). Auch bei den Retinylestern ist
ein deutliches Verteilungsmuster zu erkennen. Retinylstearat dominiert mit 60
% des Gesamtestergehaltes, während der Gehalt an Retinylpalmitat 37 % und
Retinyloleat lediglich 4 % des Gesamtestergehaltes betrug. Im Vergleich zu
anderen Karnivoren haben Katzen sehr hohe Vitamin-A-Konzentrationen in der
Leber. Da jedoch innerhalb der Ordnung Carnivora große Spezies spezifische
Unterschiede der Leberwerte auftreten, kann eine Beurteilung des
Vitamin-A-Status anhand der Vitamin-A-Speicherkapazität der Leber nur bei
Kenntnis entsprechender Grunddaten erfolgen, die jedoch definierte
Fütterungsversuche erfordern. Wie auch bei anderen Karnivoren ist die Leber
der Hauptspeicher für Vitamin A. Dabei unterscheidet sich jedoch die
Vitamin-A-Konzentration der Leber von Katzen (4314 ± 2043 µg/g) deutlich von
der anderer Carnivoren. Dagegen können in der Niere von Katzen nur sehr
geringe Vitamin-A-Konzentrationen (11,4 ± 8,2 µg/g) detektiert werden. Die
Nieren von Katzen scheinen daher eine untergeordnete Rolle bei der
Vitamin-A-Speicherung zu spielen. Die Vitamin-A-Konzentration in der
Nierenrinde war höher als im Nierenmark. Im Gegensatz zu früheren
Untersuchungen konnte bei der Hälfte der untersuchten Katzen Vitamin A im Harn
in Form von Retinol (24 ± 80 ng/ml) und Retinylestern (20 ± 62 ng /ml)
analysiert werden. Somit konnte erstmals nachgewiesen werden, dass Katzen auch
in der Lage sind, Vitamin A - wenn auch in geringen Mengen - mit dem Harn
auszuscheiden. Da diese Verbindungen lipophilen Charakter haben, müssen sie im
wässrigen Milieu des Harns an ein bisher unbekanntes Protein gebunden
vorliegen. Da RBP in keiner Harnprobe gesunder Katzen analysiert wurde,
scheidet es als mögliches Retinol-Trägerprotein im Harn aus. Das eventuelle
Vorhandensein eines dem Kaniden THP ähnlichen Proteins bei Katzen bedarf
weiterer Untersuchungen. Das Unvermögen der Katzen, größere Mengen an Vitamin
A mit dem Harn auszuscheiden, könnte als eine mögliche Ursache für deren
erhöhte Anfälligkeit gegenüber chronischer Vitamin-A-Hypervitaminose
betrachtet werden. Im Gegensatz zu den gesunden Katzen wurden bei
nierenkranken Katzen, die auch veränderte Lipidstoffwechselwerte aufwiesen,
deutliche Unterschiede im Vitamin-A-Stoffwechsel festgestellt. Bedingt durch
tubuläre Schäden des Nierengewebes kommt es zu Veränderungen im RBP-
Metabolismus. Eine massive Ansammlung von RBP im Bereich der Epithelzellen des
proximalen Tubulussystems konnte in den histologischen Schnitten beobachtet
werden. Gleichzeitig kommt es bei vier Tieren zur Ausscheidung von RBP-
gebundenem Retinol mit dem Harn. Möglicherweise können die stark erhöhten
Retinylesterwerte im Blutplasma nierenkranker Katzen auf eine verminderte
renale Ausscheidung der Retinylester zurückgeführt werden. Eine Korrelation
zwischen den Schädigungen im Nierengewebe und der RBP-Ausscheidung konnte
jedoch nicht nachgewiesen werden. Der Gesamtesterwert der Harnproben der
kranken Katzen (durchschnittlich 2,77 ng/ml) ist gegenüber den gesunden Tieren
(durchschnittlich 20,5 ng/ml) deutlich reduziert. Neben der Ausscheidung von
Vitamin A über den Harn konnte auch die Ausscheidung von Retinol (0,67 µg/ml)
mit der Gallenflüssigkeit nachgewiesen werden. Im Blutplasma aller
untersuchten Katzen konnte β-Carotin in einer durchschnittlichen Konzentration
von 14 ng/ml analysiert werden. Daneben wurden ebenfalls Lycopin und Lutein in
ähnlicher Konzentration sowie Spuren von α-Carotin, β-Cryptoxanthin und
Zeaxanthin nachgewiesen. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass β-Carotin und
Carotinoide nicht nur in pharmakologischen Mengen aufgenommen, sondern
physiologisch aus dem Futter intestinal resorbiert werden. Weder β-Carotin,
noch andere Carotinoide konnten in der Leber, Gallenflüssigkeit, Niere oder im
Harn nachgewiesen werden. Erkrankte Tiere weisen als Ausdruck einer möglichen
Unterversorgung bzw. eines erhöhten Bedarfs deutlich geringere Konzentrationen
an Carotin und anderen Carotenoiden im Blutplasma auf. Dieser Ansatzpunkt
sollte bei der Versorgung kranker Katzen Berücksichtigung finden. Katzen sind
zwar nicht in der Lage, Vitamin A aus β-Carotin zu synthetisieren, jedoch
stellen sie ein potentielles Modell zur Untersuchung von Carotinoiden als
Antioxidanzien und Immunmodulatoren dar, da es keine Beeinflussung durch die
Pro-Vitamin-A-Wirkung gibt. Katzen nehmen also auch innerhalb der Ordnung
Carnivora eine Sonderstellung hinsichtlich der Ausscheidung von Vitamin A mit
dem Harn und des Carotinoidstoffwechsels ein und bieten noch einige
interessante Ansatzpunkte für weitere Untersuchungen zur Erforschung des
Vitamin-A-Stoffwechsels von Carnivoren.
de
dc.description.abstract
Cats and other species of the order Carnivora possess a particular position
with respect to their vitamin A metabolism, because they do transport vitamin
A in the blood physiologically as retinyl esters bound to all fractions of
plasma lipoproteins. In humans and rodents, however, elevated concentrations
of plasma retinyl ester are only observed as a postprandial consequence of
vitamin A absorption in the gut or under conditions of an acute or chronic
vitamin A intoxication. In cats and carnivores this way of retinyl ester
transport in plasma is physiologically accompanied with the transport of
retinol bound to retinol binding protein (RBP). In cats, the physiological
excretion of vitamin A with the urine, which has been verified in dogs and
other canines has not been investigated hitherto. In cats this observation is
supposed to be a cause for the increased susceptibility to longterm intake of
high amounts of vitamin A leading to typical symptoms of vitamin A
intoxication. Therefore, the objective of this study was to determine
concentrations of retinol, retinyl esters and RBP as well as carotenoids in
plasma, urine, liver and kidneys of randomly selected domestic cats. The
analysis of the vitamin A metabolism in cats suffering from several diseases
was also part of the investigation. Blood and urine were obtained from 35
clinically healthy cats of different pedigree, sex and age. Additionally, 12
cats were necropsied and samples of liver, bile and kidney were collected for
the determination of vitamin A, caroteniods and RBP. Since the samples were
randomly obtained from an animal hospital, no information concerning their
nutritional status was available. Vitamin A (retinol and retinyl esters) and
carotenoids were determined using a modified gradient reversed phase HPLC-
system (Waters, Eschborn, Germany). The presence of RBP in plasma and urine
was assessed using SDS-polyacrylamidgel electrophoresis and subsequent Western
blot analysis. The distribution of RBP in liver and kidney samples was carried
out using immunohistochemistry. In general, vitamin A was detected as retinol
and retinyl esters (retinyl oleate, palmitate and stearate) in all specimens
investigated (plasma, urine, bile, liver and kidney. RBP could be verified in
all blood samples as well as in the hepatocytes of the liver and the proximal
convoluted tubules of the kidney epithelial cells. RBP was not detectable in
urine of healthy cats. The mean total vitamin A concentration in the plasma
was 976 ng/ml. In the plasma, vitamin A was predominantly present as retinyl
esters (75 %), whilst retinol shared 25 % of total vitamin A concentration.
With regard to the retinyl ester pattern, retinyl stearate dominated with 60 %
of total ester concentration, whilst retinyl palmitate was representing 37 %
and retinyl oleate 4 % of total retinyl esters. In comparison with other
carnivores, investigated cats had high vitamin A concentrations in the liver
(4314 ± 2043 µg/g). Because there are species specific differences in the
hepatic vitamin A concentrations among carnivores, a judgement of the vitamin
A status by means of the vitamin A storage capacity of the liver can only be
made if basic data are available which, however, requires defined feeding
experiments. By contrast, only small vitamin A concentrations (11.4 ± 8.2
µg/g) can be detected in kidneys of cats. The kidneys of cats seem to play
only a minor role in the storage of vitamin A. The vitamin A concentration in
the renal cortex was higher than those in the renal medulla. Contrary to
earlier investigations, in half of the investigated urine samples, vitamin A
could be detected in form of retinol (24 ± 80 ng/ml) and retinyl esters (20 ±
62 ng /ml). Thus, it could be verified for the first time that cats are also
able to excrete vitamin A physiologically in the urine. Since the lipophilic
nature of vitamin A, it must be bound to protein in the aqueous environment of
the urine. Because RBP could not be found in any of the urine samples of
healthy cats, RBP can be excluded as possible carrier protein for vitamin A in
urine. The existence of a similar protein in cats as THP in dogs and other
canines needs further investigations. The inability of cats to excrete higher
amounts of vitamin A with the urine could be considered as a possible cause
for their increased susceptibility to chronic vitamin A intoxication. In
contrast to healthy cats, distinct differences were found in the vitamin A
metabolism in cats suffering from kidney disease, which showed also changed in
lipid metabolism values. Because of the pathohistological alterations in the
kidney tubules, modifications in the RBP metabolism can also be noted.
Immunohistological sections show an accumulation of RBP in the epithelium
cells lining the proximal convoluted tubules of the kidneys. Simultaneously,
RBP-bound retinol was detected in urine samples of diseased cats. It is likely
that the high concentration of retinyl esters in the plasma of cats suffering
from the kidneys disease can be due to a decreased renal excretion of retinyl
esters. The total concentration of retinyl esters in urine of diseased cats
(mean: 2.77 ng/ml) is clearly reduced in comparison to healthy cats (mean
value 20.5 ng/ml). In addition to the renal excretion of vitamin A, an
excretion of retinol (0.67 ng/ml) with the bile could also be verified.
β-carotene in a mean concentration of 14 ng/ml could be found in plasma of all
examined cats. Moreover, lycopene and lutein in a similar concentration as
well as traces of α-carotene, β-cryptoxanthin and zeaxanthin were detected.
These results suggest that β-carotene and other carotenoids are
physiologically absorbed in the intestine from the feed. Neither β-carotene
nor any other carotenoids could be verified in liver, bile and kidney or in
the urine. Diseased cats show less concentrations of β-carotene and other
carotenoids in plasma, which is likelydue to a lower dietary supply and/or
raised carotenoid requirement. This fact should be considered during the
supply of diseased cats, because cats seem to be unable to synthesize vitamin
A from β-carotene. That is why they represent a potential model for the
investigation of carotene and carotenoids as antioxidants and immune
modulators since there is no influence by the pro-vitamin-A-effect. In
conclusion, the results of the study show that domestic cats possess a
peculiar role among carnivores with regard to the storage of vitamin A in the
liver, the excretion of vitamin A in the urine and metabolism of the
β-carotene and carotenoids. These animals still offer a quite interesting
model for further investigations.
en
dc.format.extent
V, 105 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
retinyl esters
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft::630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche
dc.title
Vitamin-A-Stoffwechsel der Katze
dc.contributor.firstReferee
Univ.-Prof. Dr. J. Zentek
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. F. J. Schweigert
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. H. Martens
dc.date.accepted
2010-11-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000020803-0
dc.title.subtitle
Transport im Blut, Verteilung in den Geweben und Ausscheidung über den Harn
dc.title.translated
Vitamin A metabolism in domestic cats
en
dc.title.translatedsubtitle
Plasma transport, tissue distribution and urinary excretion
en
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
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FUDISS_thesis_000000020803
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Mensch und Buch Verlag
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