DSM in Animal Nutrition & Health
Mangel
Das wichtigste klinische Anzeichen eines Vitamin-K-Mangels bei allen Tierarten ist eine gestörte Blutgerinnung (Griminger, 1984b). Zu den weiteren klinischen Anzeichen gehören niedrige Prothrombinwerte im Plasma, eine verlängerte Gerinnungszeit und Hämorrhagie. In seiner schwersten Form führt ein Mangel an Vitamin K zu subkutanen und inneren Blutungen, die tödlich sein können. Die Mikroorganismen im Pansen synthetisieren große Mengen an Vitamin K, und ein Mangel tritt nur bei Vorhandensein eines Stoffwechselantagonisten auf, wie z. B. Dicumarol aus schimmeligem Steinklee (Melilotus officinalis; M. alba). Dicumarol ist ein Pilzmetabolit, der aus Substraten in Süßkleeheu gebildet wird, das in den Northern Plains der Vereinigten Staaten und in Kanada weit verbreitet ist. Die Cumarine in frischem Steinklee sind nicht aktiv, da sie an Glykoside gebunden sind. Sie werden aktiviert, wenn der Süßklee unsachgemäß getrocknet wird (Vermeer, 1984). Dieser Zustand, der als „Steinklee-Vergiftung“ oder „hämorrhagische Steinklee-Krankheit“ bezeichnet wird, ist für eine große Zahl von Todesfällen bei Tieren verantwortlich. Die betroffenen Tiere können an Blutungen nach einer geringfügigen Verletzung oder sogar an scheinbar spontanen Blutungen sterben. Dicumarol passiert bei trächtigen Tieren die Plazenta, und neugeborene Tiere können unmittelbar nach der Geburt betroffen sein. Alle untersuchten Tierarten sind nachweislich empfänglich, aber Vergiftungsfälle traten hauptsächlich bei Rindern und in sehr geringem Umfang bei Schafen auf. Eine Antivitamin-K-Toxizität wurde bei Schafen beobachtet, die mit Ferula communis brevifolia-Pulver gefüttert wurden (Tligui et al., 1994), sowie bei Rindern, die mit Heu der Süßlilie (Anthoxanthum odoratum) gefüttert wurden (Pritchard et al., 1983). Eine kumarinarme Sorte des Steinklees (Melilotus dentata) ist als Futtermittel erhältlich. Die klinischen Anzeichen einer Dicumarol-Vergiftung beziehen sich auf die Blutungen, die durch eine Störung der Blutgerinnung verursacht werden. Das erste Auftreten der klinischen Krankheit ist sehr unterschiedlich und hängt weitgehend vom Dicumarol-Gehalt des gefütterten Steinklees und vom Alter der Tiere ab. Ist der Dicumarolgehalt in der Nahrung niedrig oder variabel, können die Tiere das Futter monatelang fressen, bevor Krankheitsanzeichen auftreten. In einem Versuch mit Kälbern wurde eine Dicumarol-Vergiftung durch die Verfütterung von natürlich verdorbenem Süßklee-Heu hervorgerufen, das mindestens 90 mg pro kg (40,8 mg/lb) Dicumarol enthielt (Alstad et al., 1985). Es dauerte mindestens drei Wochen, bis sich bei diesen Kälbern klinische Anzeichen eines Vitamin-K-Mangels zeigten. Ein Fall von Süßkleevergiftung bei Milchkühen in Kalifornien (Puschner et al., 1998) wurde durch die Verfütterung von Süßkleesilage verursacht, die durch Schimmelpilzbefall erzeugtes Dicumarol enthielt. Zu den Symptomen gehörten subkutane Blutungen, Blutungen aus dem Fortpflanzungstrakt, Schwäche und Tod. Weitere gemeldete Symptome sind subkutane Blutungen und Gerinnsel in Brust, Hals und Hüften, Steifheit und Lahmheit, dumpfes, lustloses Verhalten und blasse Schleimhäute. Es wurde berichtet, dass Dicumarol bei Verfütterung von subklinisch toxischen Mengen zu Fortpflanzungsstörungen führen kann. Eine Dicumarol-Vergiftung kann durch die Verabreichung von Vitamin K rückgängig gemacht werden. Parenterales Vitamin K1 war bei Kälbern in einer Dosierung von 1,1, 2,2 und 3,3 mg pro kg Körpergewicht eine wirksame Behandlung. Andere Forscher berichteten, dass Vitamin-K1-Injektionen bei der Behandlung von Süßklee-Vergiftungen bei Rindern wirksam waren, Vitamin-K3-Injektionen (Menadion) jedoch nicht (Casper et al., 1989). Pritchard et al. (1983) berichteten, dass hohe orale Dosen von Vitamin K1 bei der Behandlung von Süßklee-Vergiftungen bei Rindern wirksam waren, dass aber Vitamin K3 in Bezug auf die Prothrombinzeit weniger konsistente Ergebnisse lieferte. Dies könnte auf einen größeren Antagonismus von Dicumoral gegenüber Menadion zurückzuführen sein. Eine weitere häufige Ursache für induzierten Vitamin-K-Mangel in der tierärztlichen Praxis ist die versehentliche Vergiftung von Tieren mit Warfarin (einem synthetischen Cumarin, das als Nagetiergift verwendet wird). Erste klinische Anzeichen können Steifheit und Lahmheit sein, die durch Blutungen in Muskeln und Gelenke verursacht werden. Es können Hämatome, Epistaxis oder gastrointestinale Blutungen beobachtet werden. Der Tod kann plötzlich und ohne vorherige Anzeichen einer Erkrankung eintreten und wird durch spontane massive Blutungen oder Blutungen nach Verletzungen, Operationen oder Geburten verursacht. DeHoogh (1989) berichtete, dass zwei mögliche frühe embryonale Todesfälle auftraten und eine Kuh aufgrund einer Süßklee-Vergiftung abtrieb.
Die Messung der Gerinnungszeit oder Prothrombinzeit wurde zur Bewertung des Vitamin-K-Status verwendet und gilt als recht gutes Maß für einen Vitamin-K-Mangel. Eine Verlängerung der Gerinnungszeit bei Fehlen einer Lebererkrankung deutet auf einen Vitamin-K-Mangel hin. Der Vitamin-K-Status wird derzeit durch Messung der Plasmakonzentration eines oder mehrerer der Vitamin-K-abhängigen Gerinnungsfaktoren, Prothrombin (Faktor II), Faktor VII, Faktor IX oder Faktor X bestimmt (Suttie, 1991). In jüngerer Zeit wurde Plasma-Osteocalcin als empfindlichster Index für den Vitamin-K-Status bei Tieren und Menschen vorgeschlagen (Vermeer et al., 1995).
Bei einer experimentell induzierten Dicumarol-Vergiftung, der „hämorrhagischen Steinklee-Krankheit“, berichteten Alstad et al. (1985), dass die normale Prothrombinzeit gleich oder weniger als 20 Sekunden beträgt. Ein Vitamin-K-Mangel ist durch Prothrombinzeiten von mehr als 40 bis 60 Sekunden gekennzeichnet, und bei schwerem Mangel kann die Prothrombinzeit bis zu 5 bis 6 Minuten betragen.
Überlegungen zur Ernährung
Solange die natürlichen Vitamin-K-Quellen (d.h., grüne Blattpflanzen) in der Nahrung ausreichend vorhanden sind und (oder) die bakterielle Synthese im Pansen und im Darmtrakt funktionsfähig bleibt, ist eine zusätzliche Zufuhr von Vitamin K nicht notwendig, um einen Mangel zu verhindern (Perry et al., 1968). Zu den Vitamin-K-Antagonisten gehören neben Dicumarol auch bestimmte Sulfonamid-Antibiotika, Mykotoxine (T-2-Toxin) und Warfarin. Plötzliche oder schwerwiegende Veränderungen der Pansen- oder Darmmikroflora können zum Verlust einer ausgezeichneten Vitamin-K-Quelle führen. Eine Vitamin-K-Supplementierung ist gerechtfertigt, wenn Weiß- oder Gelbklee eine Hauptfutterquelle ist. Marks (1975) stellte fest, dass die häufigste Ursache für einen Vitamin-K-Mangel in der tierärztlichen Praxis die versehentliche Vergiftung von Haustieren mit Warfarin ist. Eine Vitamin-K-Supplementierung kann hilfreich sein, um einen durch Mykotoxine, insbesondere T-2-Toxin, verursachten Vitamin-K-Mangel zu beheben. Vitamin-K-Antagonisten erhöhen den Vitamin-K-Bedarf von Nutztieren. Bei der Anpassung der Vitamin-K-Anreicherung in der Nahrung ist eine angemessene Sicherheitsspanne erforderlich, um einen Mangel zu vermeiden und eine optimale Leistung zu ermöglichen. Zu den Vitamin-K-Antagonisten gehört die Verwendung bestimmter Antibiotika und Sulfamittel. Sulfonamide und Antibiotika des schlechten Spektrums können das Darmlumen praktisch sterilisieren (McDowell, 2000). Mykotoxine, wie z. B. Aflatoxin, sind toxische Substanzen, die von Schimmelpilzen produziert werden. Die zusätzliche Gabe von Vitamin K kann hilfreich sein, um einen Vitamin-K-Mangel bei Aflatoxinose zu beheben. Nelson und Norris (1961) zeigten, dass der Zusatz von 0,1 % Sulfaquinoxalin den Bedarf der Küken an zusätzlichem Vitamin K um das Vier- bis Siebenfache erhöhte. Durch die Veränderung der Darmmikroflora geht eine hervorragende Vitamin-K-Quelle verloren. Die Stabilität der natürlich vorkommenden Vitamin-K-Quellen ist schlecht. Die Stabilität der wasserlöslichen Menadionsalze ist jedoch in Multivitamin-Vormischungen ohne Spurenelemente zufriedenstellend (Frye, 1978). Basische pH-Bedingungen beschleunigen die Zerstörung der Menadion-Salze. Daher sollten lösliche oder schwerlösliche basische Mineralstoffe nicht in menadionhaltige Multivitamin-Premixe aufgenommen werden. Vitamin K in Form von MSB oder MSBC ist sehr empfindlich gegenüber Feuchtigkeit und Spurenelementen, empfindlich gegenüber Licht und basischem pH-Wert und mäßig empfindlich gegenüber Reduktion und saurem pH-Wert. Cholinchlorid ist besonders schädlich für Vitamin K, mit einem durchschnittlichen monatlichen Verlust von 34 % bis 38 % für MSBC und MPB, wenn es in einer Vitaminvormischung mit Cholin gelagert wird. Hitze, Feuchtigkeit und Spurenelemente erhöhen die Zerstörungsrate von Menadionsalzen sowohl in pelletierten als auch in extrudierten Futtermitteln (Hoffmann-La Roche, 1981). Aus diesen Gründen werden größere Mengen an Vitamin K in Vormischungen empfohlen, die große Mengen an Cholinchlorid und bestimmten Spurenelementen enthalten, vor allem, wenn Vormischungen exportiert oder über einen längeren Zeitraum gelagert werden (Schneider, 1986).
Vitaminsicherheit
Toxische Wirkungen der Vitamin-K-Familie äußern sich vor allem in Form von hämatologischen und Kreislaufentgleisungen. Es gibt nicht nur Artenunterschiede, sondern auch tiefgreifende Unterschiede in der Fähigkeit der verschiedenen Vitamin-K-Verbindungen, eine toxische Reaktion hervorzurufen (Barash, 1978). Die natürlich vorkommenden Formen von Vitamin K, Phyllochinon und Menachinon, sind in sehr hohen Dosierungen ungiftig. Die synthetischen Menadionverbindungen haben jedoch toxische Wirkungen gezeigt, wenn sie in übermäßigen Mengen an Menschen, Kaninchen, Hunde und Mäuse verfüttert wurden. Die toxische Menge an Menadion in der Nahrung beträgt mindestens das 1.000-fache des Nahrungsbedarfs (NRC, 1987). Menadionverbindungen können in geringen Mengen sicher verwendet werden, um die Entwicklung eines Mangels zu verhindern, sollten aber nicht zur Behandlung eines hämorrhagischen Zustands verwendet werden. Die parenterale LD50 von Menadion oder seinen Derivaten liegt bei einigen Tierarten bei 200 bis 500 mg pro kg Körpergewicht, und es wurde berichtet, dass Dosierungen von 2 bis 8 mg pro kg Körpergewicht bei Pferden tödlich sind. Solche Daten sind für Wiederkäuer nicht verfügbar (NRC, 1989).