Harnsteine - Schmerzhaft und gefährlich
Ein häufiges Problem, vor allem in der Heimtierhaltung, stellen Erkrankungen der
Harnwege dar, die im Zusammenhang mit dem Calciumstoffwechsel stehen. Die
schmerzhafteste und gesundheitlich gefährlichste Form sind Harnsteine. In
Deutschland werden von Tierärzten nach der Diagnose in der Regel empfohlen, die
Fütterung umzustellen. Im Wesentlichen wird geraten, die Tiere mit Nahrung zu
versorgen, die wenig Calcium enthält.
Dieser Beitrag erläutert Gründe, warum diese pauschale Empfehlung nicht nur Nichts
bewirken kann, sondern sogar das Gegenteil, nämlich eine bleibende oder gar
erhöhte Anfälligkeit der Tiere für die Bildung von Harnsteinen. Zudem bilden sie ein
Risiko für Knochen- und Zahnerkrankungen. Die folgenden Informationen stützen sich
auf Beobachtungen von Wildkaninchen, der (früheren) Zucht von Kaninchen, auf
Fachliteratur und vielen Beratungen von Haltern, deren Tiere von Harnsteinleiden
betroffen sind.
Allgemeines
Fischer & Hoffmann gaben 1978 die Häufigkeit des Auftretens einer Kalzinose bei
4197 Kaninchen im Zeitraum von 1973-1977 mit 3 % bei noch nicht abgesetzten
Jungkaninchen (0-4 Wochen alt) an, 7 % in juvenilen (4 Wochen bis 4 Monate alt) und
17 % in adulten Tieren. Brühl fand 1989 im Rahmen einer Dissertation ein
Durchschnittsalter für die Entstehung von Harnkonkrementen von 3,72 Jahren (0,5-8
Jahre). Der Anteil adipöser Tiere lag bei 16%, eine konkrementbegleitende
Harnwegsinfektion wiesen 28% der betroffenen Kaninchen auf. Der schwerste
Harnstein wog 25,03 g, das Durchschnittsgewicht betrug 3,74 g.
Da Kaninchen Calcium (Ca) nicht bedarfsorientiert aufnehmen sondern in der Menge,
wie es in der Nahrung enthalten ist, besteht normalerweise ein Überschuss an
diesem Mineral im Körper. Was der Körper davon nicht verwertet, wird über die Niere
mit dem Urin ausgeschieden. Der Halter registriert diesen ausgeschiedenen
Überschuss an Ca gelegentlich durch typische, weiße Flecken besonders nach dem
Trocknen des Urins.
Bild 1: Ausgeschiedener Urin von Kaninchen, die mit arttypischer Nahrung (frische
Gräser und Kräuter) versorgt werden, enthält oft überschüssige
Calciumverbindungen. Dieser Umstand wird auch als „Kalziurie“ bezeichnet
Klarer Urin ohne Ausfällungen ist bei trächtigen oder säugenden Häsinnen und
wachsenden Jungtieren zu verzeichnen, was als Zeichen dafür gilt, dass das
gesamte, aufgenommene Calcium verwertet wurde – und zwar entweder für die
Versorgung der Föten oder des Nachwuchses bzw. für das Wachstum mit einer
gesunden Skelettbildung. Eine Besonderheit des Kaninchens sind die ständig
nachwachsenden Zähne, deren Abnutzung durch Neubildung verschiedener,
calciumhaltiger Zahnsubstanzen wieder ausgeglichen werden muss.
Das größte Reservoir für Mineralien wie Ca, P und Mg stellen die Knochen dar,
daneben existieren sie in gelöster Form als Ionen in Zellen, Geweben und in
Flüssigkeiten. Im Körper herrscht ein Gleichgewicht der Konzentration zwischen den
verschiedenen Mineralien. Vor allem das Verhältnis von Ca und P wird durch das
Ionenprodukt bestimmt. Steigt die Konzentration des einen, sinkt die Konzentration
des anderen und umgekehrt.
Bild 2: Im Körper wird das Konzentrationsgleichgewicht von Ionen durch
verschiedene, chemisch-physikalische Vorgänge geregelt
Die Bildung von Harnsteinen ist bis heute nicht restlos aufgeklärt, man weiß lediglich,
dass sie das Ergebnis komplexer Wechselwirkungen zwischen Ernährungs-, Umwelt-,
Stoffwechsel- und genetischen Faktoren ist. Die beste Referenz für ein Verständnis
wäre eigentlich das Europäische Wildkaninchen (Oryctolagus cuniculus), dieses wird
aber mit seiner Lebens- und Ernährungsweise in Untersuchungen zum Thema
„Harnsteinleiden“ nicht mit einbezogen.
Nach der Kristallisationstheorie beruht die Harnsteinbildung auf einer Kristallisation
von Konkrementen bzw. Präzipitaten in einer übersättigten Lösung – das bedeutet,
das Löslichkeitsprodukt der kristallbildenden Ionen wurde überschritten (Sökeland
und Rübben, 2007).
Als zweite geht die Matrixtheorie von einer Steinbildung im Zusammenhang mit dem
Vorliegen einer organischen Matrix aus, an die sich Kristalle anlagern und als dritte
erklärt die Inhibitormangeltheorie die Entstehung von Harnsteinen aufgrund fehlender
Kristallisationshemmer (Inhibitoren). In der Praxis liegt wohl eine Kombination
verschiedener Wege der Steinbildung vor, was auch die heterogene
Zusammensetzung aus verschiedenen Substanzen der meisten Steine erklärt.
Je nach Form und Auftreten wird unterschieden zwischen einer kristallinen Form
(Kristallurie) und festen Formen wie Gries (engl.: sludge, Schlamm) oder einem
Harnstein (Urolith). Harnsteine können in der Niere vorkommen (Nephrolith,
Nierenstein), im Harnleiter (Ureterolith, Harnleiterstein), in der Harnblase
(Urozystolith, Blasenstein) oder in der Harnröhre (Uretrolith). Im Folgenden werden
die verschiedenen Konkremente vereinfacht „Harnsteine“ genannt“. Verkalkungen in
der Niere werden häufig als „Nephrocalcinose“ bezeichnet.
Bild 3: Konzentration steinbildender Substanzen in verschieden gesättigten
Lösungen, Kristallisation und Steinbildung
In Bild 3 ist das Prinzip verschiedener Sättigungsgrade einer Lösung mit Salzen
(links) und deren Auswirkung auf die Harnsteinbildung (rechts) dargestellt. Während
das Löslichkeitsprodukt ein fester Wert ist, der sich aus den beteiligten Ionen ergibt,
stellt das Bildungsprodukt einen Bereich dar, der durch verschiedene Faktoren
beeinflusst wird. Mit steigender Konzentration steinbildender Substanzen bis zur
Übersättigung steigt auch das Risiko der Bildung von Harnsteinen. Durch Inhibitoren
kann das Bildungsprodukt erhöht und somit die Steinbildung verringert werden. Selbst
bei einer Übersättigung müssen also nicht zwingend Harnsteine entstehen (Pfau,
2016). Promoter senken dagegen das Bildungsprodukt und begünstigen somit die
Bildung von Harnsteinen.
Die Nukleation wird unterschieden zwischen einer homogenen (spontanen) und einer
heterogenen. Homogene Nukleation bedeutet die spontane Bildung eines Nidus
(Kern eines Konkrements) in einer übersättigten Lösung in Abwesenheit anderer
Substanzen. Der Nidus besteht in diesem Fall aus identischen Kristallen. Von
heterogener Nukleation ist die Rede, wenn sich Kristalle an einer anderen Substanz
anlagern und somit der Nidus entsteht. Diese Form der Nukleation kann bereits in der
metastabilen Phase einer Lösung stattfinden. Ein Nidus kann sowohl aus
anorganischen (Mineralien) wie auch aus organischen Substanzen bestehen.
Kalzifikationen, die z. B. an geschädigten Epithelzellen der Nierenpapille verankert
sind (nach ihrem Erstbeschreiber „Randall‘s“-Plaque genannt), können den
Kristallisationskern für Harnsteine bilden. Die Pathogenese der Plaque an sich
beinhaltet das Zusammenspiel mehrerer Faktoren, darunter Genpolymorphismus
(Auftreten mehrerer Genvarianten innerhalb einer Population), oxidativer Stress,
Entzündungsmediatoren, Matrixproteine und Übersättigung der Harnwege.
Bild 4: Schematische Darstellung der Harnsteinbildung im Organismus am Beispiel
der „Randall’s Plaque“; nach Pfau und Knauf, 2016; Halbritter et al., 2018
An den Harnsteinen, die beim Kaninchen vorkommen können, sind hauptsächlich
Calcium und Phosphor, seltener Magnesium, Oxalate und Proteine beteiligt.
Bild 5: Übersicht einiger steinbildender Minerale der Harnsteine, Auszug aus
Grünberg, 1971
Bild 6: Zusammensetzung von Harnsteinen bei Kaninchen (n=35), aus Brühl, 1989
Ausgewählte Faktoren der Urolithiasis beim Kaninchen
Übersättigung der Lösung (Urin)
In Bild 3 wurden verschiedene Phasen der Sättigung einer Lösung dargestellt. Diese
sind abhängig von der Menge des Lösungsmittels (Urin) und der Menge der Salze,
die es enthält. Das heißt, die Konzentration der verschiedenen Substanzen in einer
Lösung spielt eine wichtige Rolle.
Bild 7: Auch Kaninchen in einer Freilandhaltung mit ständigem Zugang zu natürlichen,
frischen, wasserhaltigen Pflanzen nehmen durchaus noch zusätzlich Wasser auf,
wenn es zur Verfügung steht
In der Dissertation von Laurence Bucher aus dem Jahr 1994 wurde zwar das Thema
„Wachstum und Zahnabrieb“ bei Kaninchen studiert, aber als „Nebenprodukt“ standen
Werte der Flüssigkeitsaufnahme zur Verfügung, die sich aus der zusätzlichen
Verfütterung von Weißkohl, Grünkohl und Blumenkohlblätter ergaben. Alle Tiere
nahmen täglich Trinkwasser in einem Verhältnis Wasser:Futtertrockensubstanz von
ca. 2:1 auf, mit der Aufnahme von „Grünfutter“ betrug das Verhältnis durch den hohen
Wassergehalt des Futtermittels entsprechend 5,5:1. Die hohe Wasseraufnahme bei
Angebot des „Grünfutters“ führte auch zu deutlich größeren Harnvolumina (4-5mal
höher als in den anderen Gruppen). Die Abhängigkeit der Konzentration von Calcium
im Urin von der insgesamt aufgenommenen Wassermenge über Tränke und Nahrung
zeigt das folgende Diagramm.
Bild 8: Gesamtaufnahme von Wasser (Tränke + Nahrung) und Calciumgehalt im
Harn, nach Werten aus Bucher, 1994
Entsprechend der aufgenommenen Wassermenge und abhängig von dem
Calciumgehalt im Futter nahm die Konzentration von Calcium im Urin von 0,87 mg
Ca/ml Harn auf 7,57 mg Ca/ml Harn zu – das ist ungefähr das Neunfache!
pH-Wert des Urins
Der Mensch ist ein „Allesfresser“ und beeinflusst verschiedene Stoffwechselvorgänge
durch die Auswahl der Nahrung aus einem sehr großen Spektrum. Darauf ist,
evolutionär bedingt, sein Organismus eingestellt. Der Stoffwechsel des Kaninchens
als „Pflanzenfresser“ unterscheidet sich dagegen, ebenfalls evolutionär bedingt, in
mancherlei Hinsicht. So resultiert aus der rein pflanzlichen Nahrung mit einem hohen
Mineraliengehalt ein basischer Urin-pH-Wert von 8,0 (Kötsche, 1990). Von
Ewringmann, 2010 wird für diesen Wert ein Bereich von 8,0-9,0 angegeben. Für den
Menschen liegt der Bereich des pH-Wertes nach verschiedenen Quellen zwischen
5,0-7,0.
Die Kombination aus einer übersättigten Lösung mit einem hohen (basischen) pH-
Wert des Urins begünstigt das Ausfällen steinbildender Salze (chemische
Verbindungen aus Ionen in kristalliner Form).
Bild 9: Sättigungsgrenzen steinbildender Salze bei unterschiedlichem pH-Wert; nach
Brühl, 1989
Mineraliengehalt und -verhältnis
Kaninchen selektieren die Nahrung nicht nach dem in ihr enthaltenen Calciumgehalt,
sondern nehmen es in der Menge auf, wie es die Pflanzen enthalten. Das gilt aber
nicht nur für Calcium, sondern für alle weiteren Substanzen ebenso wie z. B.
Phosphor und Magnesium. Überschüssiges Calcium wird vom Kaninchen, anders als
beim Menschen, überwiegend über die Niere mit dem Urin ausgeschieden. Die
Evolution hat also der Tierart „Oryctolagus cuniculus“ eine Strategie zum Umgang mit
einer sehr calciumreichen Nahrung mitgegeben. Das Kaninchen ist dabei gegenüber
hohen Kalziumgehalten und normalem Phosphorgehalt im Futter toleranter als
umgekehrt (Ritskes-Hoitinga et al., 2004a).
Bild 10: Ein Wildkaninchen frisst Breitwegerich mit einem Calciumgehalt von ca. 22,2
g/kg Trockensubstanz, der vergleichbar mit dem von Möhrenkraut ist (21,5 g/kg TS)
Wildkaninchen oder Hauskaninchen, die arttypisch ernährt werden, tolerieren einen
sehr hohen Calciumgehalt in ihrer natürlichen Nahrung ohne gesundheitliche
Beeinträchtigungen. Das heißt, trotz eines sehr engen Korridors der Parameter für
eine mögliche Harnsteinbildung, sind für solche Tiere keine Probleme bekannt. Für
die Harnsteine von Herbivoren bestehen vergleichbare Verhältnisse hinsichtlich
physikalisch-chemischer Parameter (Temperatur, pH, Mg/Ca- Verhältnis, Ionenstärke)
der ausfällenden Lösung (Grünberg, 1969). Es stellt sich also die Frage, warum
Kaninchen nicht grundlegend häufiger Harnsteine entwickeln, sondern vor allem
Tiere, deren Haltung und Ernährung mehr oder weniger stark von der der Wildform
abweicht.
In ihrer Dissertation stellte Bettina Burger 2009 fest: „Das wesentliche Versuchsziel
konnte in dieser Studie nicht erreicht werden – auch bei einer Fütterung mit hohem
Kalziumgehalt – reinem Luzerneheu – konnte innerhalb von 20 Wochen bei 40
Kaninchen keine Urolithiasis ausgelöst werden.“. Der Calciumgehalt des Luzerneheus
betrug 23,2 g/kg Futter (Pellets). Dagegen wurden von Ritskes-Hoitinga et al., 2004a
bei einem Calciumgehalt von nur 4,5 g/kg Futter (Pellets) Verkalkungen der Nieren
festgestellt, die mit steigendem Phosphorgehalt zunahmen. Die Versuchsdauer
betrug 56 Tage (14 Wochen). Beide Versuche wurden mit jungen, wachsenden
Kaninchen durchgeführt.
Bild 11: Vergleich von Werten für Mineralien und ihrem Verhältnis zueinander (Basis
Ca = 2,0) in Futtermitteln (in %) und im Blutplasma (in mmol/l), 1. aus Burger, 2009, 2.
aus Ritskes-Hoitinga et al., 2004a
Die Ergebnisse von Burger, 2009 sprechen für sich: in diesem Versuch mit
Trockenfuttern scheint bei einem Ca-Gehalt von 10,4 g/kg Futter sowie einem
Phosphorgehalt von 5,4 g/kg kein Risiko für Nephrocalcinose bzw. Urolithiasis zu
bestehen.
Die Ergebnisse von Ritskes-Hoitinga, 2004a wiesen einen Anstieg des
Mineraliengehaltes der Niere mit zunehmendem P-Gehalt der Nahrung nach, was auf
das Vorhandensein von Verkalkungen hinwies. Histologische Analysen bestätigten,
dass mit zunehmenden P-Gehalt die Nephrocalcinose in Nierenrinde und -mark
zunahm. Die Knochendichte der Femurdiaphyse verringerte sich mit einem
steigendem P-Gehalt von 0,8% signifikant gegenüber der 0,2%-P-Gruppe. Der
Knochen-Mg-Gehalt wurde bei der 0,8%-P-Diät sowohl in der Diaphyse als auch in
der Epiphyse signifikant erhöht. Die Plasma-P-Konzentration stieg und der Ca-Gehalt
sank mit höheren diätetischen P-Spiegeln, während der Plasma-Mg-Spiegel
unbeeinflusst blieben. Als Ergebnis empfahlen die Autoren, die Empfehlung des NRC,
1977 mit einem minimalen Wert von 0,2% für den Phosphorgehalt im Futter eher als
Maximum zu sehen, wobei die Bioverfügbarkeit des zugesetzten Phosphors zu
beachten sei: „As the minimum P requirement of 0·2% (National Research Council,
1977) coincides with kidney calcifications in the cortex and medulla, it is advised that
this P level should be regarded as a maximum level instead. Depending on the form
of phosphate used, bioavailability could be different and therefore caution is
warranted in using dietary P levels of 0·1 and 0·2%.“ (Ritskes-Hoitinga et al., 2004a).
Bei dieser Empfehlung ist aber zu beachten, dass sie sich auf einen relativ niedrigen
Ca-Gehalt von 0,43% bezieht. So würde z. B. aus einer Verdopplung des Ca-
Gehaltes auch ein doppelter P-Wert folgen, um das Verhältnis zu wahren.
In der zweiten Ausgabe von „Nutrition of the Rabbit“ gingen Mateos et al., 2010 auch
auf die Empfehlung von Ritskes-Hoitinga unter dem Gesichtspunkt der
Nierenverkalkung ein und folgerten, dass das Erreichen eines niedrigen
Phosphorgehalt in kommerziellen Futtermitteln nur zu erreichen wäre, wenn der
Einsatz einiger phosphorreicher Rohstoffe wie Getreide und Getreide-
Nebenprodukten in Futtermitteln eingeschränkt werde. Allerdings wurde festgehalten,
dass das eine Alternative wäre, die wirtschaftlich nicht vertretbar sei. So lautete
denn auch eine Empfehlung dieser Autoren für Tiere, die älter als 2 Monate sind
(„finishing rabbits“) für den Gehalt von Ca=4,0 g/kg und für P=3,0 g/kg Futtermittel
und eine Empfehlung für einen akzeptablen, kommerziellen Bereich („acceptable
commercial range“) für Ca=3,0-6,0 g/kg und für P=3,0-4,5 g/kg Futtermittel.
In einer weiteren Arbeit von Ritskes-Hoitinga, 2004b wurde über 4 Jahre die Inzidenz
von Kaninchen für Nierenverkalkungen untersucht. Zum Einsatz kamen Futtermittel
mit einem Calciumgehalt von 0,9% und 1,1% sowie einem vergleichbaren
Phosphorgehalt von 0,6% (Quotient Ca/P = 1,8-1,5). Die jährliche Inzidenz der Anzahl
von Tieren mit Nierenverkalkungen im Cortex und/oder im Mark lag im Vergleich zur
Gesamtzahl der Kaninchen entsprechend zwischen 16% und 63%.
Die Arbeiten von Ritskes-Hoitinga, 2004a, 2004b zeigen auch indirekt ein Problem,
welches im Zusammenhang mit dem Verhältnis von Ca:P besteht – mit steigendem
Phosphorgehalt bei konstantem Calciumgehalt hält der Körper Calcium zurück und
erhöht die Ausscheidung von Phosphor, um das steigende Ungleichgewicht zwischen
Ca und P auszugleichen. Außerdem wird Calcium aus dem Knochen gelöst, um den
Überschuss on Phosphor zu kompensieren, weil sonst unlösliches Calciumphosphat
ausfallen würde. Dieser Mechanismus wird über das Parathormon gesteuert.
Außerdem wird in der Niere vermehrt Calcitriol synthetisiert, um das Phosphor zu
resorbieren oder den Überschuss auszuscheiden (siehe auch den Artikel von A.
Rühle in der Ausgabe 49/2019). In diesem Fall könnte ein klarer Urin auch darauf
hinweisen, dass Phosphor im Überschuss vorliegt und deshalb die Ausscheidung von
Calcium verringert ist – weil es zurückgehalten wird, um ein Ungleichgewicht zu
Phosphor auszugleichen.
In einem Artikel von Clauss et al, 2012 wurde noch einmal auf die Ergebnisse der
Arbeit von Burger, 2009 zurückgegriffen und darauf hingewiesen, dass zusätzliche
Faktoren als nur ein hoher diätetischer und damit hoher Ca-Wert im Urin erforderlich
sind, um Urolithiasis auszulösen.
Da sich Empfehlungen zum Phosphorgehalt nicht unbedingt an der Gesundheit des
Kaninchens orientieren, sondern eher wirtschaftlichen Interessen folgen, ist also ein
Blick auf die Mineralienzusammensetzung in der natürlichen Nahrung des
Kaninchens sowie auf die in Futtermitteln hilfreich, welche alternativ angeboten
werden.
Fortsetzung ...
Kaninchen würden Wiese kaufen
© A. Rühle: 2008-2022