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Dynamik des Proteinumsatzes (2004)

Art

Vortrag

Autor

Simon, Ortwin

Kongress

Vier Jahrzehnte Tierernährung, Wissenschaftliches Kolloquium Metabolismus von und Versorgung mit Stickstoff und Phoshor

Bonn, 21.01.2004

Quelle

Vier Jahrzehnte Tierernährung

Bonn: Bonner Förderkreis Tierernährung BFT, 2004 — S. 10–11

Kontakt

Institut für Tierernährung

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Abstract / Zusammenfassung

Ein wesentliches Ziel der Ernährung landwirtschaftlicher Nutztiere ist es, bei möglichst geringen Transformationsverlusten tierisches Eiweiß zu produzieren. Zur Einschätzung dieses Prozesses werden relativ einfach zu messende Parameter wie z.B. Lebendmassezuwachs, Legeleistung, Stickstoffbilanz oder Stickstoffansatz herangezogen. Es ist allgemein bekannt, dass es sich dabei um Nettoeffekte handelt, die aus dem Proteinumsatz (Proteinturnover) resultieren. Der Proteinumsatz ist als das dynamische Gleichgewicht zwischen Proteinsynthese und Proteinabbau definiert, wobei die Synthese aus freien Aminosäuren erfolgt und aus dem intrazellulären Abbau wieder freie Aminosäuren resultieren. Daraus ist zu schlussfolgern, dass der Proteinansatz eines wachsenden Tieres lediglich die Differenz zwischen der pro Zeiteinheit synthetisierten und abgebauten Proteinmenge ist. Demnach sind Proteinansatz und Proteinsynthese unterschiedliche Vorgänge und die Effektivität der Proteinsynthese (Verhältnis von angesetztem zu synthetisiertem Protein) hängt von beiden Teilprozessen, Synthese- sowie Abbaurate, ab. Die quantitative Messung der Proteinsynthese erfordert den Einsatz von Isotopentechniken und erlaubt auch dann lediglich die Ermittlung von Bereichen, nicht von exakten Werten. Dennoch kann eingeschätzt werden, dass bei Betrachtung des Gesamtorganismus eines wachsenden Schweines 75 bis 80 % des pro Zeiteinheit gebildeten Proteins abgebaut werden und die Effektivität der Eiweißsynthese demnach bei 20 bis 25% liegt. Dies mag unökonomisch erscheinen, ein intensiver Proteinumsatz ist aber eine Voraussetzung für Adaptationsfähigkeit, Zelldifferenzierung und Wachstum.
Bei Messung der fraktionellen Proteinsyntheserate (ks = pro Tag synthetisierte Proteinmenge in Prozent der vorhandenen Proteinmenge) wird deutlich, dass es zwischen den einzelnen Geweben große Unterschiede gibt. So beträgt die ks in der Skelettmuskulatur 5-10 %/d, im Darmgewebe dagegen etwa 100 %/d. Auf Grund der Unterschiede der fraktionellen Proteinsyntheserate lässt sich bei fast allen Tierarten für die Gewebe des Verdauungstraktes, die etwa 5% der Körperproteine enthalten, eine Proteinsyntheseleitung ermitteln, die der Muskelproteinsynthese (~50% der Körperproteine) gleicht.
Da alle Syntheseprozesse mit Energieverbrauch gekoppelt sind, ist verständlich, dass mit Zunahme der relativen Proteinmenge in Organen mit hohem Proteinumsatz auch der Energieumsatz beeinflusst wird. Experimentell konnte durch Nahrungsfaktoren (pflanzliche Gerüstsubstanzen, Digestaviskosität, Lektine) die relative Masse des Verdauungstraktes bei verschiedenen Tierarten moduliert und eine positive Korrelation zur Wärmeproduktion nachgewiesen werden.
Für die Leber sind kurzzeitige Einfüsse der Nahrungsaufnahme auf den Proteinumsatz bekannt. Sowohl die ks als auch der Proteingehalt der Leber steigen in der postprandialen Phase.
Die Bestimmung des Proteinumsatzes des Darmgewebes ist aus verschiedenen Gründen sehr kompliziert, wobei die hohe Zellerneuerungsrate und die hohe sekretorische Leistung von besonderer Bedeutung sind. Auf Grund der methodischen Schwierigkeiten sind die Angaben zur Menge endogenem (Roh)protein, die in den Verdauungstrakt gelangt (einschließlich der Sekrete aus den Anhangsdrüsen) ebenfalls als bedeutende Größe zu betrachten, sie kann durchaus die Höhe der mit der Nahrung aufgenommenen Proteinmenge erreichen. Hauptquellen sind Sekrete des Magens und des Pankreas, Mukosazellen, Mucine und Immunglobuline. Die endogen Proteine werden bis zum Ende des Dünndarms zu etwa 90 % rückresorbiert und machen je nach Rationszusammensetzung 30 bis 70 % der praecaecal im Darmlumen vorliegenden Proteine aus. Auf diese Weise beeinflussen sie wesentlich die praecaecale Aminosäurenverdaulichkeit. Wenn Sekretionsprozesse unterschiedlich stimuliert werden, kann dabei die Beeinflussung der praecaecalen Verdaulichkeit einzelner Aminosäuren unterschiedlich sein. So ist beispielsweise bekannt, dass Mucine besonders reich an Threonin sind und darüberhinaus eine hohe proteolytische Stabilität aufweisen. Daher könnte es bei stimulierter Mucinsekretion durch Nahrungsfaktoren im terminalen Ileum zu einer Anreicherung von Threonin und damit zu einem Verlust dieser Aminosäure kommen. Ob derartige Prozesse von praktischer Bedeutung sind, wird gegenwärtig kontrovers diskutiert und erfordert wissenschaftliche Untersuchungen.