Ca:P

„Was, Sie füttern Ihr Pferd mit Hafer? Der hat doch so ein schlechtes Calzium-Phosphor-Verhältnis!“ Diese entsetzte Äußerung einer – gut! – ausgebildeten Pferdeosteopathin gab mir zu denken. Allerdings nicht im Sinne einer möglichen Berechtigung ihres Aufschreis, sondern hinsichtlich der grundsätzlichen Bedeutung des Ca:P-Verhältnisses in der Ernährung von Hunden, Katzen und Pferden.

Bedeutung der Mineralstoffe

Zunächst einmal: Vermutlich sind alle Mineralstoffe (Mengen- und Spurenelemente) von großer Bedeutung für den Stoffwechsel und die Gesunderhaltung der Tiere. Jedoch ist die physiologische Funktion einiger Spurenelemente für den menschlichen und tierischen Organismus offenbar bis heute nicht vollständig geklärt. Dann wird behauptet (bsp. Wikipedia), bei fehlendem Funktionsnachweis befänden sich diese Mineralstoffe wohl „rein zufällig“ im Körper von Mensch und Tier. Was man technisch (noch) nicht dingfest machen kann, existiert eben nicht! Eine Sichtweise, die fest verankert zu sein scheint im Gedankengut vieler „moderner“ Menschen …

Einige grundsätzliche Funktionen von Mineralstoffen zeigen deren vielfältige Bedeutungen und funktionsbezogene Überschneidungsbereiche:

Bekannt sind auch die vielschichtigen Wechselwirkungen der Mineralstoffe untereinander.

Die nachfolgende Abbildung der Mineralstoff-Interaktionen nach Wiesner (1970) veranschaulicht diese Zusammenhänge:

Und da soll etwas „zufällig“ in den Organismus gelangt sein?

Warum ist gerade das Ca:P-Verhältnis in aller Leute Köpfe?

Tierhalter werden sensibilisiert auf dieses Thema – durch Futterberatungen, Infoschriften u. a. Man wird sozusagen „eingenordet“! Für Pferde nennt die neueste Empfehlung der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GfE) von 2014 ein Ca:P-Verhältnis von 1,45:1. Bis dahin galt für Pferde von Seiten dieser Institution ein Ca:P-Verhältnis von 1,7:1 als optimal.

Man „merkte“ im Übrigen erst in den letzten Jahren, dass Bedarfswerte bezogen auf die Lebendmasse des Pferdes physiologisch ungünstiger zu bewerten sind als Bedarfswerte bezogen auf die sogenannte metabolische Körpergröße. Im letzteren Fall wird die Verdauungsphysiologie konkret bei der Bedarfsermittlung einbezogen. Wahrscheinlich „abgeguckt“ von den Rindern. Hier wurden Mengenelemente deutlich reduziert, um die – vermutlich schon seit langem existierende? – Überfrachtung der Böden mit Mineralstoffen zu reduzieren. Es geht nicht um das Wohl der Tiere. Nein – die Böden müssen geschont werden!

Zurück zum Ca:P-Verhältnis: Der Grund dafür, Calcium und Phosphor in den Fokus der Tierfutter und Köpfe der Tierhalter zu setzen, ist vermutlich die enge Stoffwechselverbindung zwischen diesen beiden Elementen. Zudem kommen beide – im Vergleich zu allen anderen Mineralstoffen – in großer Menge im Körper vor. Unter den Haussäugetieren hat das Pferd die höchsten Ca-Gehalte im Knochen.

Das Pferd besteht zu 2 % aus Calcium, hiervon sind 99 % im Skelett (Knochen und Zähne) eingelagert. Als Hydroxylapatitkristalle bedingen sie die Stabilität der Knochen. Diese beiden Mineralstoffe sind, zusammen mit Vitamin D, von großer Bedeutung für das Knochenwachstum und die Skelettentwicklung.

Homöostase von Calcium und Phosphor

Der Calciumhaushalt wird nach „strengen Regeln“ unter Mithilfe von Knochen, Darm und Nieren im Gleichgewicht gehalten. Die Steuerung übernehmen das Parathormon (PTH), Calcitonin und Vitamin D (Cholecalciferol). 

Plasma-Calcium-Spiegel zu niedrig

Die Nebenschilddrüse schüttet PTH aus, das Calcium und auch Phosphor in den Knochen mobilisiert. Es kommt zu vermehrtem Knochenabbau. Die Nieren scheiden verstärkt Phosphor aus, die Ca-Rückresorption erhöht sich. Gleichzeitig wird unter Einfluss von PTH in den Nieren biologisch aktives Vitamin D gebildet. Vitamin D wiederum fördert die Absorption von Calcium und Phosphor im Darm und die Rückresorption beider Mineralstoffe über die Nieren. 

Plasma-Calcium-Spiegel zu hoch

Im Falle eines Calcium-Überschusses im Körper kommt das in der Schilddrüse gebildete Calcitonin zum Zuge. Unter seinem Einfluss werden Calcium und Phosphor verstärkt im Knochen eingelagert. Die Nieren scheiden diese beiden Mineralstoffe vermehrt aus. 

Pferde absorbieren bei einem Überangebot an Calcium in der Nahrung diesen Mineralstoff dann offenbar weniger effizient über den Darm – sozusagen ein artspezifischer Schutzmechanismus bei übermäßiger Calciumzufuhr. Auch scheint Vitamin D bei Pferden hinsichtlich der Ca-Homöostase von geringerer Bedeutung zu sein als bei Hunden und Katzen.

Außerdem kann Calcium in einem Calcium-Pool gespeichert und in Notzeiten zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise können Stuten vor Beginn einer Trächtigkeit vermehrt Calcium in diesen extrazellulären (außerhalb der Zelle) Calciumspeicher einlagern, das dann für die Entwicklung der Föten gebraucht wird.

Einige grundsätzliche Fragen zum Ca:P-Verhältnis

Bei kritischer Betrachtung des Ca:P-Verhältnisses tauchen folgende Fragen auf:

• Ist das Verhältnis zwischen Calcium und Phosphor wichtiger als die absoluten Calcium-  und Phosphor-Mengen?
• Woher kommen diese dogmatisch anmutenden Bedarfszahlen? Soll heißen: Welche Forscher haben wann als jeweils Erste verbindliche Calcium- und Phosphorwerte für Pferde, Hunde und Katzen herausgearbeitet – auf Basis von Fütterungsversuchen mit diesen Tieren?

Zur Beantwortung der zweiten Frage konnte ich bis jetzt leider keine wissenschaftliche Studie finden. In dieser Hinsicht waren selbst Aussagen verschiedener Universitäten nicht aufschlussreich. 

Es kam jedoch folgender Hinweis: Die Festlegung des Ca:P-Verhältnisses würde zum einen  auf der Mineralisierung des Skeletts beruhen. Zum anderen auf der Verdauungsphysiologie des Tieres. Hierzu eine Anmerkung: Der Mineralisierung welches Skeletts? Offenbar geht es um die Tierart, für die die Mineralstoff-Empfehlungen ausgesprochen werden sollen. Aber wäre es nicht sinnvoller, die (natürliche) Nahrung der jeweiligen Spezies auf ihren Mineralstoffgehalt zu untersuchen und für die Bedarfswert-Bestimmung heranzuziehen? Natürlich unter Einbeziehung der Verdauungsphysiologie. 

Zurück zu unseren Fragen:

Laut NRC (1985) ist bei Hunden das Verhältnis von Calcium zu Phosphor weniger wichtig als die absolute Konzentration dieser Mengenelemente, die dem Tier mit dem Futter zugeführt wird. Allerdings würde eine optimale Ca:P-Relation den Bedarf an Vitamin D minimieren. Warum wird dann auf eng definierten Ca:P-Relationen „herumgeritten“? Viele der auf dem Markt angebotenen Mineralfutter für Hunde haben ein Ca:P-Verhältnis von z. B. 5-6:1! Sehen Sie sich einmal die Zusammensetzung der gängigen Mineralstoff-Ergänzungsfuttermittel daraufhin an.

Wenn man bedenkt, dass diese Mineralfutter oftmals schlecht verwertbare Oxidverbindungen (Zinkoxid, Magnesiumoxid u. a.) enthalten, wird das Ganze ad absurdum geführt. Oder doch nicht? Die Futtermittelindustrie verdient verdammt gut daran …und offenbar vertraut man lieber mehr oder weniger willkürlich festgelegten „wissenschaftlichen“ Zahlen in Tabellen als der Nahrungsgrundlage, welche die Natur für die jeweiligen Tiere vorgesehen hat. Die körpereigene Homöostase-Regulierung scheint hier ein sehr entscheidendes Wörtchen mitzureden! Denn überraschenderweise hat die Evolution der Pferde, Hunde und Katzen trotzdem gut funktioniert.

Pferde betrifft das Problem schwankender Ca:P-Relationen in natürlicher Umgebung besonders stark: Untersuchungen aus dem Jahr 2002 ergaben auffallende Unterschiede zwischen intensiv (1-1,8:1) und extensiv (2-5,7:1) genutzten Weiden (Lengwenat 2002). Als – einigermaßen – artgerecht müsste man extensive Weiden einstufen, die immerhin Ca:P-Verhältnisse von faktisch 6:1 haben. Wie kommt nun das doch offensichtlich Stoffwechsel-überforderte Pferd damit zurecht?

Erstens muss die Gesamtration gesehen werden und auch die Futterzusammensetzung über die Jahreszeiten. Und zweitens spielt vermutlich die Fähigkeit des Pferdes zur Selbstregulierung des Ca:P-Verhältnisses eine zentrale Rolle. Auch die Pferde haben die Evolution geschafft! Damit kommen wir zur Bedeutung der Verdauungsphysiologie der Mineralstoffe.

Verwertbarkeit von Calcium und Phosphor

Die Lehre von den Verdauungsvorgängen eines Tieres beschreibt dessen Fähigkeit, Mengen- und Spurenelemente zu absorbieren und optimal zu verwerten.

Die Verfügbarkeit der Mineralstoffe im Körper ist von mehreren Faktoren abhängig:

• vom pH-Wert der Gewebsflüssigkeit (saures Milieu begünstigt die Löslichkeit von Ca-Salzen)
• von der chemischen Verbindung: Oxide sind am schlechtesten löslich – und werden häufig in Mineralfuttern eingesetzt (Zinkoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid)! Sulfat- und Chloridverbindungen sind am leichtesten löslich
• von anderen Futterbestandteilen, die mit Mineralstoffen reagieren (z. B. Phytate im Getreide, insbesondere in Mais, Soja, Weizenkleie) und unlösliche Komplexe bilden können, so dass bestimmte Mineralstoffe (Calcium, Magnesium, Eisen, Zink) dem Körper nicht zur Verfügung stehen
• vom Alter des Tieres (Absorptionsfähigkeit lässt im Alter nach) und vom sog. physiologischen Status (Wachstum, Erhaltungsbedarf, Leistungsbedarf, Immunstimulierung)
• von den Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Mineralstoffen: Im Fall von Calcium und Phosphor wird bei einem Calcium-Überschuss in der Nahrung die Phosphataufnahme gehemmt. In Bezug auf Pferde: „Wenn der Calciumanteil in der Ration steigt, sinken gleichzeitig die Verdaulichkeit und die Rückresorption von Phosphor. Dieser Effekt ist bei älteren Tieren stärker ausgeprägt als bei jüngeren Tieren …“ (Stanik 2006). Bei einem Phospat-Überangebot (z. B. dauerhafte Fütterung von reinem Muskelfleisch / Ca:P ca.1:20) wird die Calcium-Aufnahme reduziert und der Knochenabbau stimuliert
• von den Bindungsformen als organischer oder anorganischer Mineralstoff

Und von großer Bedeutung: Die Darmbakterien, die in enger Symbiose mit ihrem Wirt (dem Pferd) leben. Und ihm ca. hundertmal mehr Enzyme für die Verdauung bereitstellen als das Tier eigene Enzyme besitzt! Die Darmbakterien können aufgrund ihrer eigenen Stoffwechseltätigkeit dem Tier Mineralstoffe „aufbereiten“. 

Diese recht lange Liste von Einflussfaktoren auf die Verdaulichkeit von Mineralstoffen lässt Schwierigkeiten bei der Erfassung der Mineralstoff-Verwertung erahnen. Genau hier bestehen nämlich Unsicherheiten seitens der Wissenschaft. Die Beschreibung der Verdauungsphysiologie beispielsweise von Spurenelementen und damit der Nachweis ihrer Verwertbarkeit ist offensichtlich nicht einfach.

„Wesentliche Ursachen dafür sind, dass Spurenelemente im Tier kaum akkumuliert und homöostatisch reguliert werden sowie in verschiedenen üblichen Matrices wie Blut, Harn, Kot, Milch, Haaren oder Organ- bzw. Gewebsbioptaten inhomogen verteilt sind.“ (Steinhöfel 2013).

Diese Unsicherheit scheint sich jedoch auf alle Mineralstoffe zu erstrecken! Wie sonst soll man folgende Zeilen interpretieren?

„Über die Verwertbarkeit von Mineralstoffen in den Bestandteilen kommerzieller Kleintierfuttermittel für Hunde und Katzen gibt es nur wenige Studien. In dieser Hinsicht und im Zusammenhang mit der Frage, ob ein bestimmtes Futter zur Deckung des Bedarfs einer bestimmten Lebensphase ausreichend ist, ist daher vieles unbekannt.“ (Hand 2002).

Gramm pro Kilogramm Körpergewicht?

Die kritische Betrachtung der Verwertbarkeit von Calcium und Phosphor macht Folgendes deutlich: Bei Hunden unterschiedlicher Rassen z. B. geht mit zunehmender Körpermasse die relative Größe des Verdauungstrakts deutlich zurück. Diese sog. Allometrie (Vergleich von Beziehungen zwischen der Körpergröße und deren Verhältnis zu verschiedenen biologischen Größen – hier dem Verdauungstrakt) wirkt sich auf die Effizienz der Nährstoffabsorption aus (Kienzle 2011).

Das bedeutet im Klartext: Große Hunderassen absorbieren und verwerten diese beiden Mineralstoffe u. U. schlechter als kleine Hunderassen. In den Nährwerttabellen vom NRC und der GfE werden die Empfehlungen jedoch in mg oder g pro kg Körpergewicht angegeben. Das heißt, dass große Hunde im Verhältnis zu kleinwüchsigen Hunden die gleichen Mengen an Mineralstoffen erhalten. Da kann doch was nicht stimmen!

Auch „muss eine Unkenntnis der Allometrie des Nährstoffbedarfs eingeräumt werden“ (Kienzle 2011). Phosphor beispielsweise ist ein Mineralstoff, der eng mit dem Energiestoffwechsel verbunden ist. Die Körperzellen nutzen Energie in Form von ATP, Adenosintriphosphat. Im Übrigen ist Phosphor auch beteiligt an der Bildung von Nukleinsäuren (DNS, RNS) und Phospholipiden. Letztere sind wesentliche Bestandteile der Zellmembran!

Nun verlieren kleine Tiere im Vergleich zu großen Tieren relativ mehr Wärme, d. h. Energie. Dies hängt mit dem Verhältnis von Körperoberfläche zu Körpervolumen zusammen: Wärme wird über die Oberfläche abgegeben. Kleine Tiere haben bezogen auf ihre Körpermasse eine verhältnismäßig größere Körperoberfläche als große Tiere. Daher ist ihr Wärmeverlust größer (Bergmannsche Regel). Der Energiestoffwechsel ist, wie erwähnt, eng mit dem Phosphatstoffwechsel verknüpft. Könnte es nicht sein, dass kleinere Hunde im Vergleich zu großen Hunden einen relativ höheren Phosphatbedarf haben? Dementsprechend würde sich das Ca:P-Verhältnis bei ihnen ändern. 

Bei Calcium-Überversorgung sind junge Hunde unter sechs Monaten anscheinend noch nicht zur Homöostase-Regulierung in der Lage. Die Calcium-Resorption erfolgt proportional zur Calcium-Aufnahme über das Futter. Und Untersuchungen mit Beagles und Foxhound-Boxer-Labradoren dieser Altersspanne (Frank 2007) ergaben eine höhere Calcium-Absorptionsrate bei den Beagles. Es gibt demnach rassespezifische Unterschiede bei der Calcium-Verwertung!

Und noch ein Wort zu den Interaktionen der Mineralstoffe hinsichtlich Calcium und Phosphor. Untersuchungen an Schweinen (Richards et al. 1924 und 1927, zit. aus König 2004) lieferten folgendes interessante Ergebnis: „Während der Na-Fütterungsperioden erhöhte sich die Ca- und P-Retention (Rückhaltung, eig. Anmerk.).“ Und: „In Bezug auf Kalzium wurde bei hoher K-Zufuhr das Gegenteil der Erscheinungen nach Na-Zufuhr bemerkt …“

Viel Natrium im Futter unterstützte also die Ca-Assimilation. Viel Kalium förderte hingegen die Ca-Ausscheidung (über den Kot). Offenbar hatte das Na/K-Verhältnis große Bedeutung für die Ca-Assimilation. Dieses Studienergebnis tauchte in meinen Literaturrecherchen nirgendwo wieder auf. Es liegt die Vermutung nahe, dass dieser Aspekt des Ca:P-Verhältnisses für Pferde nie berücksichtigt wurde.

Man sieht: Vieles ist erforscht und vieles eben auch nicht … Insbesondere hinsichtlich der Nährstoff-Allometrie besteht offenbar noch großer Forschungsbedarf!

Was tun?

Wie hilft sich der um ausgewogene Fütterung bemühte Pferdebesitzer angesichts dieser Unsicherheiten?

Vorweg mit dem gesunden Menschenverstand: Die Entwicklungsgeschichte unserer Hunde, Katzen und Pferde ist unwiderlediglich „von Erfolg gekrönt“. Diese Tierarten konnten sich doch offensichtlich artgerecht und vielfältig ernähren. Die Voraussetzung für Wachstum, Gesunderhaltung und Fortpflanzung – seit Millionen von Jahren. Und ganz ohne Nährwerttabelle und festgeschriebenes Ca:P-Verhältnis! Diese Vielfalt und Abwechslung im Futter, die die Natur den Tieren über Jahrmillionen bot, existiert bekanntlich schon seit Jahrzehnten nicht mehr.

Fazit

Den Pferden vor allem abwechslungsreiche Nahrung anbieten! Die hoch komplizierten, auf vielen Ebenen vernetzten Wechselwirkungen der Mineralstoffe bedingen fein abgestimmte Stoffwechselprozesse. Und diese wiederum ermöglichen dem Körper die enorme Fähigkeit zur Selbstregulierung. 

Dr. Frauke Garbers, Biologin

Literatur

Frank, V. Untersuchungen zur Energieverdaulichkeit und dem Energiebedarf wachsender Hunde in Abhängigkeit von Rasse und Calciumversorgung 2007 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/8032/1/Frank_Viktoria.pdf

Hand, Michael S. et al. Klinische Diätetik für Kleintiere Mark Morris Institute, Topeka, Kansas 2002

Kienzle, E. et al. Übersichten zur Tierernährung Heft 2, 2011

König, T. Entwicklung der Ernährungsforschung beim Schwein 2004 http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/koenigt_ss04.pdf

Lengwenat, O. Land & Forst 19/2002, 29-30

National Research Council Nutrient Requirements of Dogs Washington, D.C., National Academy Press 1985

National Research Coucil Nutrient Requirements of Dogs Washington, D.C., National Academy Press 2006

Stanik, K. Tierartlich vergleichende Literatur und experimentelle Arbeiten zu Effekten unterschiedlicher Calcium-Aufnahmen auf die Calcium-Homöostase beim arbeitenden Pferd2006 http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/stanikk_ws06.pdf

Steinhöfel et al. Spurenelementversorgung von Milchrindern, Schriftenreihe des LfULG, Heft 14/2013

Wiesner, E. Ernährungsschäden der landwirtschaftlichen Nutztiere VEB Gustav Fischer Verlag, Jena 1970