Management výživy při metabolických poruchách

Transkript

1 Management výživy při metabolických poruchách Joe D. Pagan Kentucky Equine Research, Kentucky, USA U moderních plemen koní se často vyskytuje množství metabolických poruch. Mnoho z nich, jako je equinní Cushingova nemoc (ECD), equinní metabolický syndrom (EMS), osteochondróza (OCD), rekurentní equinní rhabdomyolýza (RER) a polysaccharide storage myopathy (PSSM), může být zvládnuto výživou, zejména pečlivou regulací příjmu kalorií, se zvláštní pozorností věnovanou dodávanému zdroji energie. Přestože mají tyto poruchy různou etiologii, všechny jsou buď spouštěny nebo zhoršovány nadměrným příjmem škrobu a cukru. Stejně jako u lidí je nadměrný příjem kalorií ze sacharidů hlavním problémem dnešní populace koní. Tento článek hodnotí roli, kterou hrají různé sacharidy v onemocněních koní a popisuje krmný program pro postižené koně. SACHARIDY V KRMIVU PRO KONĚ Sacharidy v krmivu pro koně mohou být rozděleny podle jejich funkce v rostlině nebo podle cesty jejich trávení a utilizace v organismu. Z hlediska funkce v rostlinách spadají sacharidy do tří kategorií: (1) jednoduché cukry aktivující v rostlině intermediární metabolismus, (2) zásobní sloučeniny jako je sacharóza, škrob a fruktany a (3) strukturální sacharidy kterými jsou pektin, celulóza a hemicelulóza. U koní je vhodnější klasifikovat sacharidy podle toho, kde a jak rychle jsou tráveny a absorbovány. Monosacharidy (zejména glukóza a fruktóza) mohou být tráveny a/nebo absorbovány v tenkém střevě nebo mohou být fermentovány v tlustém střevě na těkavé mastné kyseliny nebo kyselinu mléčnou. Stupeň fermentace a typy konečných produktů jsou poměrně rozdílné a mohou mít významný vliv na zdraví a pohodu koně. Fyziologicky relevantní pro rozdělení sacharidů ve stravě koní může být následující systém: 1. Hydrolyzovatelné sacharidy (CHO-H) poskytující zisk cukrů (hlavně glukózy) pro metabolismus. Ty zahrnují jednoduché cukry, sacharózu a některé škroby, které jsou snadno tráveny v tenkém střevě a vytvářejí výkyvy v hladině krevní glukózy po nakrmení. 2. Rychle fermentovatelné sacharidy (CHO-FR) poskytující zisk zejména laktátu a propionátu. Tato skupina zahrnuje škroby, které unikají trávení v tenkém střevě, stejně jako galaktany, fruktany, gumy, mucilaginóza a pektin. 3. Pomalu fermentovatelné sacharidy (CHO-SF) poskytující zisk převážně acetátu a butyrátu. Tato skupina zahrnuje sloučeniny zachycené v (NDF) jako je celulóza, hemicelulóza a lignocelulóza. Hydrolyzovatelné sacharidy (CHO-H) jsou důležitou součástí výživy, zejména u výkonných koní, kde jako hlavní substrát pro tvorbu svalového glykogenu slouží krevní glukóza. Příliš mnoho krevní glukózy však může u koní přispívat k problémům, jako jsou rekurentní equinní rhabdomyolýza (RER), polysaccharide storage myopathy (PSSM), equinní Cushingova nemoc (ECD) a vývojová ortopedická onemocnění (DOD). Může také nepříznivě ovlivnit chování některých jedinců. Množství krevní glukózy produkované jako odezva na krmení je užitečným měřítkem obsahu CHO-H v krmivu. Tabulka 1 obsahuje glykemický index různých krmiv pro koně měřený v Kentucky Equine Research (KER). Glykemický index charakterizuje stupeň absorpce sacharidů po nakrmení. Je definován jako plocha pod křivkou glykemické odezvy na příjem známého množství testovaného krmiva dělena plochou pod křivkou glykemické odezvy po příjmu referenčního krmiva (v tomto případě ovsa).

2 Rychle fermentovatelné sacharidy (CHO-FR), jako je pektin, mohou poskytovat propionát, který je pro koně důležitým glukoneogenetickým substrátem. Nicméně při rychlé fermentaci může být také produkována kyselina mléčná, která může vést ke kaskádě dějů, které vyvrcholí laminitidou. Nestrávený škrob z obilovin a fruktany z pícnin jsou nejčastějšími složkami přispívajícími k laktátové acidóze v kaudálním úseku tlustého střeva. Pomalu fermentovatelné sacharidy (CHO-FS) ze stěny rostlinných buněk jsou naprosto nezbytné pro udržení mikrobiálního prostředí ve střevech koně. Tyto sacharidy však nemohou být samy o sobě dostatečným zdrojem energie pro vysoce výkonného atleta. Sacharidy v krmivu pro koně bývají tradičně odhadovány měřením komponentů buněčné stěny jako NDF a kalkulací zbývajících sacharidů rozdílem nevlákninové sacharidy (NFC), kde NFC = voda protein tuk popel NDF. V současné době laboratoře poskytují přímou analýzu doplňkových sacharidů v krmivech pro koně. Tabulka 2 obsahuje chemické složení různých běžných koňských krmiv analyzovaných Equi analytical Laboratories v Ithace (N. Y.). Pro doplnění k NDF a vypočítaným hodnotám NFC obsahuje tabulka dvě naměřené hodnoty ve vodě rozpustných cukrů (WSS) a škrobu. Součet WSS a škrobu je považován za nestrukturální sacharid (NSC). WSS v obilných zrnech a vedlejších produktech, jako jsou cukrovarnické řízky, jsou složeny z jednoduchých cukrů, které vytváří výraznou glykemickou odezvu a zapadají do kategorie CHO-H. Naproti tomu mnoho z WSS v travinách mírného podnebí jsou vlastně fruktany, které mohou být zahrnuty do frakce CHO-FR. Z tohoto důvodu mívají malý vliv na glykemickou odezvu, ale mohou přispívat k vývoji acidózy v kaudálním úseku tlustého střeva a laminitidě. Škrob je převládající sacharidovou frakcí v obilných zrnech. Ačkoli je všechen škrob vytvořen z glukózového řetězce, v různých typech zrn je molekula škrobu konstruována odlišně. Tyto rozdíly ve struktuře jednotlivých škrobů mají velký dopad na to, jak jsou tráveny v tenkém střevě koně. Ze zrnin, kterými jsou nejčastěji koně krmeni, obsahuje nejvíce stravitelný škrob oves, následuje čirok, kukuřice a ječmen. Na precékální stravitelnost může mít velký vliv zpracování zrnin, zejména u kukuřice. Ve studii KER bylo prokázáno, že párou vločkovaná kukuřice způsobila vzestup glykemické odezvy o 48 % oproti hrubě mleté. NSC je směsí CHO-H a CHO-FR frakcí. Ve zpracovaných obilných zrnech a směsích má NSC tendenci být ve větší míře jako CHO-H, ale v určitých nezpracovaných obilninách nebo v pících s množstvím fruktanu může být ve velké míře jako CHO- FR. NFC představuje ještě více smíšenou skupinu sacharidů, protože kromě sloučenin nalezených v NSC mohou také obsahovat značné množství pektinu a dalších fermentovatelných sloučenin nezachycených v NDF. Například řepné řízky obsahují pouze 12,1 % NSC, ale 44,4 % NFC. To ukazuje, že není uspokojivá komerčně dostupná analytická metoda pro rozdělení sacharidů na kategorie, které mají fyziologický význam pro koně. METABOLICKÉ PORUCHY EQUINNÍ CUSHINGOVA NEMOC (ECD) Equinní Cushingova nemoc neboli dysfunkce pars intermedia hypofýzy (PPID) vychází z nádoru hypofýzy a je často diagnostikována u starších koní (Frank et al., 2006). Přehledné informace o ECD podává ve svém článku Dr. Andrews (Andrews, 2008). Hypofýza koní s ECD produkuje nadměrné množství adrenokortikotropního hormonu (ACTH), což má za následek zvýšení produkce kortizolu v nadledvinkách. Koně s ECD jsou náchylní k laminitidě a mohou si vytvořit kortizolem indukovanou necitlivost na inzulín, která vede ke zvýšení inzulínu v krvi (hyperinzulinémii) a zvýšení krevní glukosy (hyperglykémii). Nejlepší dietní strategie pro koně s ECD bude záviset na mnoha faktorech. Za prvé, z důvodu tendence k necitlivosti na inzulín, je nezbytné podávat krmnou dávku, která vytváří nízkou glykemickou odezvu. Pro snížení pravděpodobnosti laminitidy je také nutné vyvarovat se dávkám obsahujícím CHO-FR, například šťavnaté píci a vysoce jadrným krmivům. Dodatečně musí také dávka zabezpečit přesné množství pro koně nezbytných živin a musí poskytnout přesný příjem kalorií potřebných pro udržení nebo dosažení požadované tělesné kondice. Posouzení energetické vyváženosti a její použití popisuje Dr. Laurie Lawrence (Lawrence, 2008).

3 Koně s ECD, kteří mají nadváhu, mohou být krmeni dávkou tvořenou zejména senem. Ve srovnání s obilninami a směsí zrnin s melasou má většina druhů sena nízký glykemický index (tabulka 1). Dávky sena by měly být doplněny malým množstvím vitamínově minerálního doplňku kvůli zásobení živinami, které mohou v píci chybět. Kentucky Equine Research nedávno vyvinul takovýto typ produktu (I. R. Pellet), který slouží k vyvážení krmných dávek pro koně vyžadující nízce glykemické dávky. V pokusech s plnokrevníky byla zjištěna nižší glykemická odpověď u sena doplněného o I. R. Pellet než když bylo dáváno samotné seno (tabulka 1). Jestliže má starší kůň problém s udržením váhy, může být jeho krmná dávka doplněna o kalorie z produktu s vysokým obsahem tuku a nízkým obsahem škrobu. Kromě poskytování koncentrovaných zdrojů energie se ukázalo, že glykemickou odezvu na obilniny výrazně redukuje rostlinný olej, případně opožděné vyprazdňování žaludku (Geor et al., 2001). Pokud jsou do krmné dávky přidávány cukrovarnické řízky, měly by být vyluhovány, aby se tak snížil glykemický index (tabulka 1) (Groff et al., 2001). Rýžové otruby mají také nízký GI (47 %). Pro koně s ECD nejsou vhodná krmiva určená pro staré koně, protože mohou obsahovat ingredience (např. melasu), které mají vysokou glykemickou odezvu. Například v nedávné studii KER měla Purina s Equine Senior glykemický index, který byl podobný glykemickému indexu ovsa (tabulka 1). EQUINNÍ METABOLICKÝ SYNDROM (EMS) Equinní metabolický syndrom (EMS) je endokrinní a metabolická porucha, která má za následek inzulínovou resistenci (IR) a zvýšené riziko s pastvou asociované laminitidy (Andrews, 2008). Koně a poníci s EMS mají tendenci být obézní a dochází u nich k ukládání tuku u hřebene krku. Tato zvířata často prodělala záchvaty laminitidy a jsou snadno krmitelná. Krmný plán pro koně s EMS by měl být zaměřen na snížení tělesné váhy za předpokladu, že je dodržen adekvátní příjem proteinů, vitamínů a minerálů. Plán by měl být založen na příjmu píce, ale pastva by měla být omezena pomocí náhubku a limitována nebo zcela vyloučena během vydatného růstu. Protože je důležitá restrikce kalorií, měl by být pro doplnění použit koncentrovaný kompenzátor jako je I.R. Pellet. REKURENTNÍ EQUINNÍ RHABDOMYOLÝZA (RER) Rekurentní equinní rhabdomyolýza (RER) je specifická forma tying-up syndromu pozorovaná u plnokrevníků, klusáků a arabských koní (Valberg et al., 2005). Je to dědičný znak způsobený abnormální regulací intracelulárního vápníku během svalové kontrakce. Ačkoliv je genetická predispozice rovnoměrně rozdělena mezi samce a samice, klinické příznaky onemocnění jsou častěji pozorovány u mladých hříbat. Spouštěcími faktory bývají vzrušení a stres. U dostihových koní je s tying-up syndromem spojeno zkrmovaní vysokého množství zrnin. Výzkum na University of Minnesota ve spolupráci s KER naznačuje, že nahrazení diety s množstvím zrnin krmivy s nízkým obsahem škrobu a vysokým obsahem tuku signifikantně snižuje poškození svalů u koní s RER. V pokusu s krmením bylo 5 plnokrevných koní s RER zatěžováno na trenažéru 5 dní v týdnu po dobu 3 týdnů. Během této doby byli koně krmeni senem a rozmanitými energetickými doplňky. Když byl denní kalorický příjem dávky krmiva s vysokým obsahem škrobu držen na nízké úrovni (21 Mcal DE/den), měli koně po zátěži nižší hladinu sérové CK než když byl tento příjem zvýšen na 28 Mcal DE/den (MacLeay et al., 2000). Naproti tomu pokud byly dodatečné kalorie dodávány z krmiva s nízkým obsahem škrobu a vysokým obsahem tuku (krmivo Releve), na rozdíl oproti dodávání zrnin s kalorickým příjmem 28 Mcal DE/den, nedošlo ke zvýšení pozátěžové aktivity sérové CK. V této studii nebyly zjištěny signifikantní rozdíly v koncentraci svalového glykogenu nebo laktátu. Většina koní s RER má střední až vysoké požadavky na energii a potřebuje dodat mnohem více kalorií než nachází v píci krmné dávky. Vhodné krmivo by mělo být zkrmováno poměrně ve vysokých dávkách (4-6 kg/den). Mělo by mít nízký obsah NSC (<10 %), vysoký obsah tuku (>10 %) a významnou dávku energie ve formě fermentovatelné vlákniny.

4 MYOPATIE ZE STŘÁDÁNÍ POLYSACHARIDŮ (PSSM) Myopatie ze střádání polysacharidů (PSSM) je další svalová porucha, která je častější u plemene Quarter horse, teplokrevníků a tažných koní (Valberg et al., 2005). Je charakterizována abnormální akumulací glykogenu ve svalech vyplývající z hypersenzitivity svalu na inzulín. Stejný typ zdrojů energie používaný ve výživě pro koně s RER je účinný pro PSSM koně. Výzkum na University of Minnesota ukázal, že úrovně sérové CK svědčící o tying-up syndromu byly sníženy, jestliže byli koně plemene Quarter horse trpící PSSM krmeni krmivem Releve (Ribeiro et al, 2004). Protože mají tito koně nižší energetické požadavky než koně s RER, koncentrace ostatních živin musí být větší než u krmiv určených pro koně s RER. Proto KER vyvinula pro koně s PSSM krmivo s větším obsahem živin (Releve Concentrate). OSTEOCHONDRÓZA (OCD) Zdroj kalorií může být u mladých koní také důležitý, protože na patogenezi osteochondrózy se podílí hyperglykémie a inzulinémie (Glade et al., 1984; Ralston, 1995). Hříbata, která mají přehnané a trvale zvýšené množství cirkulující glukózy nebo inzulínu jakožto odezvu na sacharidové krmivo (jádro), mohou být predisponována pro vznik osteochondrózy. In vitro studie s fetálními a hříběcími chondrocyty nasvědčují, že úloha inzulínu v rostoucí chrupavce může být taková, že podporuje přežívání chondrocytu nebo potlačuje diferenciaci a proto může být hyperinzulinémie faktorem, který přispívá k equinní osteochondróze (Henson et al., 1997). Výzkum z Kentucky Equine Research (Pagan et al., 2001) nasvědčuje, že hyperinzulinémie může ovlivňovat incidenci OCD u plnokrevných odstávčat. V rozsáhlém pokusu bylo studováno 218 plnokrevných odstávčat (průměrný věk 300 ± 40 dní, průměrná váha 300 kg ± 43 kg). Test glykemické odezvy byl prováděn zkrmováním krmiva, které obsahovalo běžný koncentrát pro odstávčata, v dávce okolo 1,4 g nestrukturálního sacharidu (NSC) na kilogram tělesné hmotnosti. Pro stanovení glukosy a inzulínu byly jednotlivé vzorky odebírány 120 minut po nakrmení. V této studii byla vysoká glykemická a inzulinemická odezva na koncentrované krmivo spojena se vzestupem incidence OCD. Glykemická odezva měřená u odstávčat korelovala s tím, jaký byl glykemický index krmiva, což naznačuje, že GI statkových krmiv může hrát úlohu v patogenezi OCD. Dlouhodobé krmení potkanů krmivy s vysokým GI mělo za následek bazální hyperinzulinémii a zvýšenou inzulínovou odezvu na intravenózní glukózový toleranční test (Pawlak et al., 2001). Hyperinzulinémie může ovlivňovat maturaci chondrocytů vedoucí k alteraci metabolismu matrix a narušení mineralizace nebo k alteraci růstu chrupavky vlivem ostatních hormonů, jako je tyroxin (Pagan et al., 1996; Jeffcott and Henson, 1998). Na základě výsledků této studie by bylo rozumné krmit hříbata koncentráty, které mají nízké až průměrné glykemické odezvy. SOUHRN Pět metabolických poruch popisovaných v tomto článku má velmi odlišnou etiologii, přesto jsou všechny spouštěny nebo zhoršovány nadměrným příjmem škrobu a cukru. Tabulka 3 shrnuje důležité faktory zvažované pro každou poruchu. Zatímco všichni tito koně vyžadují krmné dávky s nízkým GI, nejvhodnější forma doplnění energie závisí na konkrétní poruše a individuálních energetických nárocích (tabulka 3). Koně s ECD mají sníženou vnímavost na inzulín a potřebují krmné dávky s nízkým GI, ale jejich energetické požadavky mohou být různé. Někteří mohou být relativně snadno krmitelní a využívají pro energii převážně píci, zatímco ostatní mohou potřebovat navíc kalorie ve formě tuku a fermentovatelné vlákniny. Koně s EMS mají tendenci být obézní a snadno krmitelní a mohou být krmeni převážně pící s vhodným vitaminózně minerálním doplňkem. Koně trpící ECD a EMS jsou náchylní k laminitidě, která může být spuštěna přístupem na bohatou pastvu, proto by měl být příjem na pastvě pečlivě kontrolován. Koně s RER a PSSM nejsou necitliví k inzulínu, ale obou skupinám přináší prospěch krmiva s nízkým obsahem škrobu. Důležitým doplňkem stravy pro obě skupiny je tuk, ale jejich energetické požadavky jsou různé. Koně s RER často potřebují průměrné až

5 vysoké příjmy energie, zatímco koně s PSSM typicky vyžadují méně kalorií. OCD může být spouštěna vysoce glykemickými krmivy, ale nejsou žádné záznamy, že by mladí rostoucí koně potřebovali krmiva s extrémně nízkým GI. Ve skutečnosti je určité množství škrobu v krmné dávce pro mladé koně žádané, zejména během přípravy k prodeji. Dieta pro mladé koně má mít průměrné glykemické indexy a má podporovat optimální vývoj svalů a skeletu. Tabulka 1: Glykemický Index (GI) krmiv a píce pro koně krmivo GI směs zrnin s melasou 129 celý oves 100 směs pro seniory (Equine senior) 100 řepné řízky + melasa 94 loupaná kukuřice 90 Releve 81 řepné řízky (nevyluhované) 72 seno ze srhy laločnaté 49 rýžové otruby 47 seno z jílku vytrvalého 47 vojtěškové seno 46 I.R. Pellet + seno ze srhy laločnaté 34 vyluhované řepné řízky 34 seno z americké prérijní trávy (Schizachyrium 23 scoparium) Tabulka 2: Sacharidy obsažené v některých běžných krmivech pro koně oves kukuřice řepné řízky sojové lusky seno z luštěnin travnaté seno WSS % škrob % NSC % NFC % NDF % Tabulka 3: Proměnné týkající se krmení koní s různými metabolickými poruchami Metabolický stav Požadavky na Nevnímavost k Obsah tuku v Vysoké riziko energii inzulínu krmivu laminitidy ECD nízké až vysoké ano nízký až vysoký ano EMS nízké ano nízký ano RER průměrné až vysoké ne vysoký ne PSSM nízké až průměrné ne vysoký ne OCD nízké až průměrné ne průměrný ne

6 LITERATURA: Andrews, F.M Pathology of metabolic-related conditions. In: Proc. Kentucky Equine Research Nutr. Conf Frank, N., F.M. Andrews, C.S. Sommardahl, H. Eiler, B.W. Rohrbach, and R.L. Donnell Evaluation of the combined dexamethasone suppression/thyrotropin-releasing hormone stimulation test for detection of pars intermedia pituitary adenomas in horses. J. Vet. Intern. Med. 20: Glade, M.J., S. Gupta, and T.J. Reimers Hormonal responses to high and low planes of nutrition in weanling Thoroughbreds. J. Anim. Sci. 59: Geor, R.J., P.A. Harris, K.E. Hoekstra, J.D. Pagan Effect of corn oil on solid phase gastric emptying in horses. J. Vet. Int. Med. (Abstr.). Groff, L., J. Pagan, K. Hoekstra, S. Gardner, O. Rice, K. Roose, and R. Geor Effect of preparation method on the glycemic response to ingestion of beet pulp in Thoroughbred horses. In: Proc. Equine Nutr. Physiol. Soc. Symp. Henson, F.M., C. Davenport, L. Butler, I. Moran, W.D. Shingleton, L.B. Jeffcott, and P.N. Schofield Effects of insulin and insulin like growth factors I and II on the growth of equine fetal and neonatal chondrocytes. Equine Vet. J. 29: Jeffcott, L.B., and F.M. Henson Studies on growth cartilage in the horse and their application to aetiopathogenesis of dyschondroplasia (osteochondrosis). Vet. J. 156: Lawrence, L.M Assessing energy balance. In: Proc. Kentucky Equine Research Nutr. Conf MacLeay, J.M., S.J. Valberg, J. Pagan, J.A. Billstrom, and J. Roberts Effect of diet and exercise intensity on serum CK activity in Thoroughbreds with recurrent exertional rhabdomyolysis. Amer. J. Vet. Res. 61: Pagan, J.D., R.J. Geor, S.E. Caddel, P.B. Pryor, and K.E. Hoekstra The relationship between glycemic response and the incidence of OCD in thoroughbred weanlings: A field study. In: Proc. Amer. Assn. Equine Practnr. 47: Pagan, J.D., S.G. Jackson, and S. Caddel A summary of growth rates of Thoroughbreds in Kentucky. Pferdeheilkunde 12: Pawlak, D.B., J.M. Bryson, G.S. Denyer, and J.C. Brand-Miller High glycemic index starch promotes hypersecretion of insulin and higher body fat in rats without affecting insulin sensitivity. J. Nutr. 131: Ralston, S.L Postprandial hyperglycemica/hyperinsulinemia in young horses with osteochondritis dissecans lesions. J. Anim. Sci. 73:184 (Abstr.). Ribeiro,W.P., S.J. Valberg, J.D. Pagan, and B. Essen Gustavsson The effect of varying dietary starch and fat content on serum creatine kinase activity and substrate availability in equine polysaccharide storage myopathy. J. Vet. Int. Med. 18: Valberg, S.J, R.J. Geor, and J.D. Pagan Muscle disorders: Untying the knots through nutrition. In: J.D. Pagan and R.J. Geor (Ed.) Advances in Equine Nutrition III. p Nottingham University Press, Nottingham, UK.