Calcium und Phosphor – die richtige Balance

Einleitung

Entwicklungsbedingte orthopädische Erkrankungen, international auch als Developmental Orthopedic Diseases (DODs) bezeichnet, wie zum Beispiel Osteochondrose, Gelenksdysplasie, Osteodystrophie oder Knochendeformationen werden bei Hunden häufig festgestellt, wobei schnell wachsende große Rassen und Riesenrassen ein besonders hohes Risiko tragen. Die Reifungsphase ist ein wichtiges Lebensstadium bei allen Spezies, von ganz entscheidender Bedeutung ist dieser Lebensabschnitt aber insbesondere bei schnell wachsenden jungen Tieren, die während dieser Phase eine signifikante skelettale Vulnerabilität aufweisen, und Hunde fallen eindeutig in diese Kategorie. Die Grundlage für ein gesundes muskuloskelettales System ist eine ausgewogene Nahrung, die bedarfsgerechte Mengen an Energie und Nährstoffen liefert, da diätetische Unter- oder Überversorgungen einige Erkrankungen verstärken können, die nicht primär ernährungsassoziiert sind. Die klinischen Symptome von DODs können von geringgradiger transienter Lahmheit bis hin zu hochgradigen Bewegungseinschränkungen reichen und darüber hinaus schmerzhafte Deviationen einer oder mehrerer Gliedmaßen sowie Gelenkschwellungen umfassen. Eine Fehlernährung (Malnutrition) während der ersten Lebensmonate kann zu einer lebenslang anhaltenden Beeinträchtigung der Gesundheit eines Tieres führen.

Wie viel ist zu viel?

Ein großes Problem bei der Fütterung eines im Wachstum befindlichen Hundewelpen ist die Bestimmung der optimalen Energiezufuhr für dieses individuelle Tier. Eine übermäßige Energieaufnahme führt zu Übergewicht (d. h., eine Wachstumsrate, die höher ist, als empfohlen) und damit einer zusätzlichen Belastung für das wachsende Skelett 1. Sogar bei einigen orthopädischen Erkrankungen mit erblicher Basis, wie zum Beispiel Hüftgelenksdysplasie (Abbildung 1), kann eine Energierestriktion im Welpenstadium zu einer Reduzierung der Prävalenz solcher Erkrankungen führen 2. Heute weiß man zudem, dass ein infolge einer überschüssigen Energieaufnahme schnell wachsender Hundewelpe im adulten Alter ein sehr viel höheres Risiko für Übergewicht oder Adipositas hat 3. Verschiedene Faktoren wie die Rasse, das Aktivitätslevel, die Haltung und der Gesundheitsstatus haben einen Einfluss auf den täglichen Energiebedarf, so dass sich die Höhe der erforderlichen Energiezufuhr zwischen einzelnen Tieren in beträchtlichem Maße unterscheiden kann. Bei adulten Hunden wird für die Überwachung der bedarfsgerechten Energiezufuhr die Anwendung des Body Condition Score (BCS) empfohlen. Werden bei einem adulten Hund ein hoher BCS und übermäßiges Körperfett festgestellt, ist dies ein deutlicher Hinweis darauf, dass seine Nahrung einen unverhältnismäßig hohen Energiegehalt aufweist. Während des Welpenstadiums ist das Body Condition Scoring allerdings nicht anwendbar, da in dieser Phase eine kalorienreiche Ernährung zu einer erhöhten Wachstumsrate führen kann, die dazu führen kann, dass der Hund übergewichtig ist, aber keine zusätzlichen Fettdepots aufweist. In der Tat können solche Welpen sogar dünn und unterernährt erscheinen aber dennoch zu viel auf die Waage bringen. Ein eindrucksvolles Beispiel für die Auswirkungen der Energieversorgung während des Wachstums sind die beiden Wurfgeschwister in Abbildung 2. Beide Hunde haben denselben Body Condition Score, der ab einem Alter von acht Wochen energiereicher ernährte Hund, links in der Abbildung, ist aber deutlich größer bei immer noch schlankem Erscheinungsbild.

Eine erhöhte Wachstumsrate und das damit verbundene zusätzliche Körpergewicht stellen eine zusätzliche Belastung für das sich entwickelnde Skelett dar. Der Goldstandard für die Sicherstellung einer optimalen Wachstumsrate ist deshalb die Überwachung des Körpergewichts eines Hundewelpen durch regelmäßiges Wiegen (z. B. einmal pro Woche) und der Vergleich mit einer Wachstumskurve 4. Da sich optimale Wachstumskurven je nach antizipiertem Idealgewicht des adulten Hundes unterscheiden, muss Letzteres so exakt wie möglich eingeschätzt werden. Zu berücksichtigen ist, dass die Fütterungsempfehlungen auf den Packungen kommerzieller Tiernahrungen eine eher hohe tägliche Energiezufuhr angeben, und auch die Berechnung des Kalorienbedarfes mit Hilfe der aus dem Jahr 2006 stammenden Formel des US-amerikanischen National Research Council (NRC) 5 führt tendenziell zu einer Überschätzung des tatsächlichen Bedarfs. Jüngste Studien weisen darauf hin, dass wachsende Hunde einen signifikant niedrigeren Energiebedarf haben, und zwar sowohl Welpen in Kolonien als auch Hundewelpen, die in privaten Haushalten gehalten werden 4,6 und in den neuesten aktualisierten Empfehlungen werden diese Daten berücksichtigt *. Der durchschnittliche tägliche Energiebedarf [metabolisierbare Energie (ME)] für wachsende Hunde kann wie folgt berechnet werden 4:

ME-Aufnahme [MJ] = (1,063-0,565 x [aktuelles KG/erwartetes adultes KG]) x aktuelles KG^0,75

* https://europeanpetfood.org/pet-food-facts/fact-sheets/nutrition/nutritional-needs-of-cats-and-dogs/

Calcium und Phosphor in der Nahrung

Die beiden Hauptbestandteile von Knochengewebe – Calcium und Phosphor – sind durch eine funktionelle und regulatorische Beziehung eng miteinander verknüpft und werden deshalb am besten zusammen betrachtet. Der absolute Bedarf dieser beiden Mineralstoffe, ebenso wie deren Verhältnis (empfohlen wird eine Spanne zwischen 1:1 und 1:2), sollten stets sehr sorgfältig berechnet werden. Ein Überschuss oder ein Defizit eines oder beider Mineralstoffe während der Entwicklungsphase kann ein wichtiger Faktor bei der Entstehung nutritiv induzierter DODs sein. Bei der retrospektiven Beurteilung entsprechender Fälle an der Ludwig-Maximilians-Universität wurde festgestellt, dass die Mehrzahl der wachsenden Hunde mit Symptomen einer DOD entweder eine übermäßige oder eine defizitäre Aufnahme von Calcium und/oder Phosphor aufwiesen, auch wenn sich die Verteilung im Laufe der Jahre interessanterweise verändert hat. So zeigten in der ersten Untersuchung aus dem Jahr 1998 61 % der betroffenen Hundewelpen einen Calciumüberschuss und 20 % eine defizitäre Aufnahme dieses Elementes 1, und eine zweite Untersuchung aus dem Jahr 2018 zeigt, dass die Mehrzahl der DOD-Patienten (58 %) eine defizitäre diätetische Calciumzufuhr aufwiesen und lediglich 21 % der Patienten vor der orthopädischen Diagnose übermäßige Calciummengen aufgenommen hatten 7.

Hier stellt sich nun die Frage, warum eine schlechte Ernährung ein derartig großes Problem für das Wachstum von Hunden darstellt, während sie bei Menschen eine weitaus geringere Rolle spielt? Eine Erklärung ist, dass die Reifung bei Hunden im Unterschied zu Menschen sehr viel früher erfolgt, wobei nahezu die gesamte Wachstumsphase innerhalb nur eines einzigen Jahres abläuft. Folglich stellen selbst kürzere Perioden einer inadäquaten Nährstoffversorgung für Hundewelpen ein unverhältnismäßig größeres Risiko dar als für Kinder oder Teenager. Zu berücksichtigen ist aber noch ein weiterer Unterschied zwischen Hunden und anderen Spezies, wie dem Menschen: Adaptive Mechanismen zur Kompensation einer niedrigen oder überschüssigen Calcium- und Phosphorversorgung sind bei der Spezies Hund praktisch nicht existent 8. Die intestinale Absorption beider Mineralstoffe besitzt bei Hunden eher keine Bedeutung als regulatorischer Pathway, vielmehr wird das Skelettsystem herangezogen, um Calcium und Phosphor je nach Bedarf zu speichern und zu mobilisieren 9,10. Betrachtet man die Tatsache, dass sich die Spezies Hund zu einem Prädator entwickelt hat, ist dies auch absolut sinnvoll: In freier Wildbahn war Beute entweder verfügbar und lieferte reichlich Energie und Mineralstoffe, oder aber sowohl Energie als auch Mineralstoffe waren nur in begrenztem Maße verfügbar, so dass eine energieabhängige Up-Regulation der intestinalen Absorption nicht sinnvoll ist. Bei wachsenden und bei adulten Hunden ist diese knochenbasierte Regulation ein Faktor in der Entwicklung klinischer Symptome im Zusammenhang mit einer Calcium- oder Phosphor-Fehlernährung.

Eine defizitäre diätetische Calciumaufnahme während der Wachstumsphase kann einen sekundären nutritiven Hyperparathyreoidismus hervorrufen, einhergehend mit einer generell reduzierten Knochenbildung, die zu verschiedenen klinischen Symptomen führt, einschließlich pathologischer Frakturen bereits bei normaler Belastung 11. Berücksichtigt werden muss in diesem Zusammenhang zudem, dass eine erhöhte Ausscheidung fäkaler Trockenmasse (infolge einer niedrigen Verdaulichkeit der Nahrung oder einer hohen Futteraufnahme) ebenfalls zu einer Erhöhung der fäkalen Verluste von Calcium und Phosphor führt 12,13,14 und somit auch den täglichen Bedarf dieser Mineralstoffe steigert. Wie oben erwähnt beobachtet man eine beträchtliche und zunehmende Anzahl von Calcium-defizitär ernährten Hundewelpen mit der Diagnose DOD. In der Literatur erhält der Calciumüberschuss jedoch deutlich mehr Aufmerksamkeit. So berichten mehrere Veröffentlichungen, dass DOD bei Doggen durch eine überschüssige diätetische Calciumzufuhr experimentell hervorgerufen werden kann 15,16 – wobei zu bedenken ist, dass in den meisten dieser Studien ausschließlich die Calciumzufuhr über die empfohlene Menge hinaus erhöht worden war. Dies führte zu einer reduzierten Verwertung anderer für die Skelettentwicklung essenzieller Elemente wie Phosphor, Zink und Kupfer. Solche DODs könnten folglich auch durch einen sekundären Mangel an diesen genannten Mineralstoffen, insbesondere Phosphor, verursacht oder zumindest verstärkt werden 17. Dies deckt sich mit den Ergebnissen einer Studie zur Untersuchung der Effekte übermäßigen diätetischen Calciums, bei gleichzeitigem Phosphorüberschuss (um die reduzierte Verdaulichkeit dieses Elementes zu berücksichtigen) bei mittelgroßen und großen Hunden, bei denen keine klinischen Symptome einer DOD festgestellt wurden 18. Dagegen hatte eine niedrige Phosphoraufnahme substanzielle (aber reversible) negative Effekte auf die Skelettgesundheit 19,20 (Abbildung 3). Weitere in verschiedenen Fallberichten beschriebene entwicklungsbedingte Erkrankungen könnten ebenfalls mit dem diätetischen Phosphormangel zusammenhängen 21,22. An dieser Stelle muss angemerkt werden, dass eine Zufuhr diätetischen Proteins oberhalb der empfohlenen täglichen Mengen zwar im Verdacht steht, schädliche Auswirkungen auf die Skelettentwicklung zu haben, dies aber in das Reich der Mythen zu verweisen ist, da Studien zeigen, dass die einem wachsenden Hund gefütterte Proteinmenge keinen Einfluss auf die Skelettentwicklung hat 23,24.

Wie wird der tägliche Nährstoffbedarf berechnet?

Wenn täglich zuzuführende Mengen von Nährstoffen empfohlen werden, die den Bedarf der Mehrheit der Population decken sollen, wird grundsätzlich so vorgegangen, dass der Nettobedarf eines jeden Nährstoffes in verschiedenen Lebensstadien bestimmt wird, wobei zu berücksichtigen ist, wie sich die Bioverfügbarkeit des jeweiligen Nährstoffes in Abhängigkeit von der Nährstoffquelle verändert. Es gibt mehrere Wege, um diese Bedarfe zu bestimmen. Experimente zur Untersuchung der Dosis-Wirkung-Beziehung eines bestimmten Nährstoffes können zeigen, was bei defizitärer, adäquater und überschüssiger Versorgung geschieht. Solche Studien müssen jedoch hochgradig standardisiert sein und eine sorgfältige Auswahl geeigneter Zielparameter für die Beurteilung des Effektes des untersuchten Nährstoffes vornehmen. Die Definition solcher Parameter für Calcium und Phosphor ist aber relativ schwierig. So kann auf der einen Seite eine verlängerte Latenzperiode zwischen Beginn der Fehlernährung und dem Auftreten spezifischer klinischer Symptome bestehen. Die Homöostase von Calcium und Phosphor wird eng kontrolliert, so dass die physiologischen Serumkonzentrationen dieser beiden Mineralstoffe zunächst über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, auch während eines hochgradigen Mangels. Auf der anderen Seite ist bekannt, dass die klinischen Symptome verstärkt werden durch Faktoren wie das diätetische Calcium-Phosphor-Verhältnis, die Energieaufnahme, die Wachstumsrate und eine genetische Prädisposition für Skeletterkrankungen. Der vom NRC 5 definierte Calcium- und Phosphorbedarf wachsender Hunde basiert auf Untersuchungen bei großen Hunderassen und bei Riesenrassen und hauptsächlich bei Hundewelpen unter sechs Monaten, wobei die Studienergebnisse dann extrapoliert wurden, um die gesamte Wachstumsperiode von Hunden sämtlicher Größen abzudecken. Ziel war es, den Bedarf aller wachsenden Hunde „zu decken oder zu übertreffen“, so dass es aus dieser Perspektive durchaus sinnvoll war, die Empfehlungen von der Gruppe mit dem höchsten Bedarf abzuleiten, also von jungen Hundewelpen der Riesenrassen. Individuelle Unterschiede werden bei dieser Methode jedoch nicht berücksichtigt. Zudem unterscheidet sich die Dauer der kritischen Periode der maximalen Wachstumsintensität zwischen kleinen und großen Hunderassen in nicht unerheblichem Maße. Denn während große Rassen und Riesenrassen bis zum Alter von 12-15 Monaten wachsen, erreichen kleine Rassen ihr finales Körpergewicht bereits im Alter von 7 bis 8 Monaten. Eine Extrapolation der Daten großer Hunde führt also wahrscheinlich zu einer Überschätzung des Bedarfs kleiner Rassen. Und darüber hinaus führt eine Ableitung des Bedarfes aus den Daten der frühen Wachstumsphase zu einer Überschätzung des Bedarfes in der späteren Wachstumsphase, in der sich die Tageszunahmen der Welpen verlangsamen.

Nutritive Berechnungen 

Ein weiterer Ansatz zur Bestimmung der optimalen täglichen Zufuhr eines Nährstoffs ist die Durchführung einer faktoriellen Berechnung, in der die erforderlichen Mengen für den Erhalt und für Leistung addiert werden. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie den exakten individuellen Bedarf für ein ausgewähltes Lebensstadium berücksichtigt. Bei landwirtschaftlichen Nutztieren wird dieses Verfahren erfolgreich angewendet, zum Beispiel bei Milchkühen für die Berechnung der optimalen Rationen für die Milchproduktion und bei Mastschweinen. Bei wachsenden Hunden müssen für diese Berechnung die Gewebezunahme während des Wachstums und der Erhaltungsbedarf für das aktuelle Körpergewicht bestimmt werden 25. Beim Erhaltungsbedarf handelt es sich um die Menge an Nährstoffen, die benötigt wird zur Kompensation der unvermeidlichen endogenen Verluste über Fäzes, Harn, Schweiß, Haut, Fell etc.; wenn diese endogenen Verluste quantifiziert werden, ergibt sich der „Nettoerhaltungsbedarf“ eines Nährstoffes. Da jedoch nicht 100 % der oral aufgenommenen Menge eines Nährstoffes vom Körper aufgenommen werden, muss die tatsächliche Verfügbarkeit berücksichtigt werden, um den „Bruttoerhaltungsbedarf“ oder die explizite Fütterungsempfehlung zu erhalten 26.

Die Gleichung sieht wie folgt aus:

Fütterungsempfehlung für den Erhalt = e/Verfügbarkeit [%] x 100 

(e = endogene Verluste)

Offensichtlich wird also die Fütterungsempfehlung stark beeinflusst durch die Verfügbarkeit eines Nährstoffes, das heißt, wenn die durchschnittliche Verfügbarkeit um die Hälfte sinkt, verdoppelt sich die Fütterungsempfehlung. Die Verfügbarkeit von Mineralstoffen unterscheidet sich je nach Mineralstoffquelle und Gesamtzusammensetzung der Nahrung. Um also eine bedarfsgerechte Aufnahme sicherzustellen, muss eine Sicherheitsmarge bei der durchschnittlichen Verfügbarkeit berücksichtigt werden.

Die Gewebezunahme während des Wachstums erfordert eine zusätzliche Nährstoffzufuhr, die wie folgt in die Gleichung eingebaut werden muss:

Nettobedarf für Wachstum = durchschnittliche tägliche Zunahme x Nährstoffkonzentration im zugenommenen Gewebe

Die Fütterungsempfehlungen für das Wachstum können daraus wie folgt berechnet werden:

(e + Nettobedarf für Wachstum)/Verfügbarkeit [%] x 100

Die Spezies Hund zeigt eine einzigartig hohe Variation bei den Körpergrößen und Körpergewichten. Es ist also wichtig, eine individuelle Wachstumskurve für einen Welpen zu erstellen, um einen möglichst guten Schätzwert seines zukünftigen adulten Körpergewichts zu erhalten (basierend auf dem Idealgewicht des Elternteils gleichen Geschlechts oder, wenn nicht verfügbar, dem mittleren Gewicht des Rassestandards). Da es zudem Unterschiede in den Wachstumsraten kleiner, mittlerer, großer Rassen und Riesenrassen gibt, müssen Hunde auf der Basis ihres adulten Körpergewichts kategorisiert werden, um die Empfehlungen zur Calcium- und Phosphorversorgung besser definieren zu können. Hinzu kommt, dass das Wachstum kein linearer Prozess ist, so dass eine Einteilung in verschiedene Altersgruppen eine weitere Differenzierung der Empfehlungen ermöglicht. Der prozentuale Bedarf für die Gewebezunahme ist am höchsten in der frühen Wachstumsphase und sinkt danach mit der Annäherung an das adulte Körpergewicht. Jetzt macht der Erhaltungsbedarf den größten Anteil am Gesamtenergie- und Gesamtnährstoffbedarf aus. Die faktorielle Berechnung des Calcium- und Phosphorbedarfs muss beide Aspekte entsprechend berücksichtigen.

Es gibt unterschiedliche Wege, um Fütterungsempfehlungen auszudrücken. Das NRC gibt die Werte in Bezug zur metabolisierbaren Energie (ME) an. Der auf Basis dieser Bezugsgröße berechnete absolute Wert ist dann letztlich abhängig vom Energiebedarf, der sich im Einzelfall aber beträchtlich vom theoretischen Durchschnitt unterscheiden kann. So kann zum Beispiel vorhergesagt werden, dass ein Neufundländerwelpe aufgrund von Unterschieden von Temperament und Aktivität einen niedrigeren ME-Bedarf haben wird, als ein Doggenwelpe gleichen Alters und gleichen Körpergewichts. Als Alternative zu ME als Bezugsgröße, kann die empfohlene tägliche Zufuhr auch auf Basis des metabolischen Körpergewichts (kg^0,75) angegeben werden. Der Vorteil liegt darin, dass sich auf diese Weise der exakte Bedarf für einen individuellen Hund berechnen lässt, so dass eine präzise ausgewogene Nahrung zusammengestellt werden kann. Da hierbei aber keine direkten Informationen über den erforderlichen Nährstoffgehalt einer Nahrung geliefert werden, muss diese Berechnung in jedem einzelnen Fall mit Hilfe des individuellen ME-Bedarfes durchgeführt werden.

Die für diese Berechnungen erforderlichen Calcium- und Phosphorempfehlungen für verschiedene Alter und verschiedene Gruppen adulter Körpergewichte sind in Tabelle 1 zusammengefasst, und Box 1 zeigt ein Beispiel für die Berechnung in einzelnen Schritten bei einem jungen Hundewelpen, der eine kommerzielle Nahrung erhält.

Tabelle 1. Calcium- und Phosphorbedarf wachsender Hunde bezogen auf das metabolische Körpergewicht (kg^0,75) (modifiziert nach 26).

Box 1. Berechnung des Bedarfes an Calcium (Ca) und Phosphor (P) für „Max”, einen 22 Wochen alten Deutschen Schäferhund mit einem aktuellen Körpergewicht von 20 kg und einem prognostizierten adulten Körpergewicht von 35 kg.

Möchte ein Halter eine zu Hause selbst zubereitete Nahrung füttern, muss berücksichtigt werden, dass die meisten Rezepturen mit Mineralstoffen und Vitaminen supplementiert werden müssen, um den täglichen Bedarf des Tieres zu decken. Da unzählige unterschiedliche Supplemente verfügbar sind, muss die tatsächliche Nährstoffzufuhr aus sämtlichen Komponenten der Nahrung addiert werden und mit dem entsprechenden Bedarf abgeglichen werden, um die richtige Auswahl des geeigneten Supplementes zu ermöglichen (Abbildung 5). Tabelle 2 zeigt ein Beispiel für eine zu Hause selbst zubereitete Nahrung, aus dem ersichtlich wird, dass 20 g eines Mineralstoffsupplements, das 22,5 % Calcium und 10,5 % Phosphor enthält, den Tagesbedarf an diesen beiden Mineralstoffen deckt. Zu beachten ist zudem, dass das diätetische Ca/P-Verhältnis von 1,3:1 in diesem Beispiel im idealen Bereich liegt (empfohlene Spanne 1:1 bis 2:1). Um den tatsächlichen Bedarf zu decken, muss die tägliche zugefügte Menge des Supplements erhöht werden, wenn die Nährstoffkonzentration niedriger ist, oder gesenkt, wenn die Nährstoffzufuhr höher ist.

Tabelle 2. Beispiel für eine zu Hause selbst zubereitete Nahrung zur Deckung des Bedarfs eines 22 Wochen alten und aktuell 20 kg schweren Deutschen Schäferhundewelpen mit einem prognostizierten adulten Körpergewicht von 35 kg.

Schlussfolgerung

Der Bedarf an metabolisierbarer Energie und Nährstoffen verändert sich im Laufe des Wachstums. Zur Sicherstellung einer bedarfsgerechten nutritiven Versorgung eines Hundewelpen, muss dieser Bedarf regelmäßig überprüft werden, um die Tagesrationen entsprechend anpassen zu können. Bei einem wachsenden Hund dürfte eine solche Überprüfung anhand der empfohlenen Wachstumskurve alle zwei Monate ausreichen, sämtliche Hundewelpen sollten jedoch einmal wöchentlich gewogen werden, und das Körpergewicht sollte mit der Wachstumskurve abgeglichen werden, um die Entwicklung kontinuierlich zu überwachen. Kommt es zu einer Abweichung vom idealen Körpergewicht, muss die Nahrung – insbesondere die zugeführte ME – unmittelbar angepasst werden. Aus Gründen der Vereinfachung berücksichtigt dieser Artikel lediglich die metabolisierbare Energie, und die Mineralstoffe Calcium und Phosphor, im Allgemeinen sollten bei der Überprüfung des nutritiven Gesamtbedarfes eines Tieres aber sämtliche Mineralstoffe, Spurenelemente und Vitamine berücksichtigt werden. Letztlich sind diese Berechnungen nicht schwierig, sie illustrieren aber eindrücklich, wie wichtig eine konsequente Berücksichtigung sämtlicher Faktoren ist, die bei der Zusammenstellung einer ausgewogenen Nahrung eine Rolle spielen.