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Ernährungsphysiologie der Tiere (Fach) / Mineralstoffe (Lektion)

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• 6.2 Hämatologie 6.2.1 Hämoglobinbestimmung (Hb) Hämoglobin (Hb) besteht aus dem Farbstoff Häm und dem Eiweißkörper Globin. Mit molekularem Sauerstoff bildet es eine leicht dissoziable Verbindung, das Oxihämoglobin (Hb-O2). An Stelle des Sauerstoffs kann auch Kohlenmonoxid treten, wobei das Kohlenoxidhämoglobin (Hb-CO) ensteht (Atmungsstoffwechsel). Der Hämoglobingehalt wird aus dem Vollblut bestimmt und in der Ernährunsphysiologie vor allem als Maß für die Eisen-Versorgung des Organismus verwendet (Anämie). Prinzip: Die Cyanhämoglobinmethode beruht auf der Oxidation des Hb mit Kaliumhexacyanoferrat-III (Rotes Blutlaugensalz) zum instabilen Hämoglobin (Methämoglobin). Dieses reagiert mit KCN unter Bildung des stabilen Hämiglobincyanid (Zyan-Methämoglobin). Dieser Farbkomplex kann photometrisch bei 546nm gemessen werden. (S. 91)
• 6.2 Hämatologie 6.2.2 Hämatokritwert (Hk) Der Hämatokritwert gibt an, welches Volumen die korpuskulären Teile in 100 ml Blut einnehmen. Abweichungen vom Normwert zeigen z.B. Flüssigkeitsverschiebungen zwischen Blut und extravasalem Flüssigkeitsraum oder auch Störungen in der Bildung der Erythrozyten an.
• 6.2 Hämatologie 6.2.3 Erythrozyten Aufgabe der roten Blutkörperchen ist der Sauerstofftransport, den sie mit Hilfe des roten Blutfarbstoffes bewerkstelligen. Die roten Blutkörperchen transportieren den Sauerstoff von der Lunge in den gesamten Körper. Der so in den Körper transportierte Sauerstoff ist für die Energiegewinnung lebensnotwendig. Auf dem Rückweg durch den Körper nehmen die roten Blutkörperchen einen Teil des Stoffwechselprodukts Kohlendioxyd (Co2) mit zur Lunge. Hier wird das Kohlendioxyd wieder abgegeben und ausgeatmet. Im ungefärbten Blutausstrich sieht man die roten Blutkörperchen als etwa gleich große, runde, blasse Scheiben, die in der Mitte leicht eingedellt sind. Die roten Blutkörperchen enthalten den roten Blutfarbstoff, das Hämoglobin. Ein gesunder erwachsener Körper verfügt über rund 25 000 Milliarden roter Blutkörperchen. Die normale Lebensdauer eines Erythrozyten beträgt etwa 120 Tage. Die Erythrozyten bilden die überwiegende Mehrheit aller Blutzellen. Es sind bikonkave Zellen, die bei den Säugetieren kernlos sind. Sie sind vermindert bei Anämien. Prinzip: Zur Zählung wird das Blut mit HAYEMS-Reagenz verdünnt. Die Hypertonie der Lösung bewirkt ein leichtes Schrumpfen der Erythrozyten, wodurch diese besser sichtbar werden. Der Hg(II)-chloridanteil wirkt konservierend. Die Sulfat-Ionen sorgen für eine verminderte Aggregation der Zellen.
• 6.4 Herstellung der Aschelösung 6.4.1 Calciumgehalt in der Knochenasche Die Aschelösung wird nach erwartetem Ca-Gehalt verdünnt. Nach Zusatz von 2% Lanthanchlorid und 3 N Salpetersäure kann der Ca-Gehalt mittels Atomabsorptions-Spektrophotometrie direkt gemessen werden.
• 6.4 Herstellung der Aschelösung 6.4.2 Phosphor in der Knochenasche Die Aschelösung wird nach erwartetem P-Gehalt verdünnt. Nach Zusatz von Ammonium-Vanadat-Molybdat-Lösung (Farbreagenz) zur verdünnten Aschelösung entsteht mit Phosphor ein stabiler, intensiv gelblicher Farbkomplex, der kolorimetrisch gemessen und auf den Phosphorgehalt umgerechnet wird.
• 6.5 Magnesium im Vollblut Der Gesamtbestand des menschlichen Organismus an Magnesium beträgt 20-28g, wovon ca. 65% auf den Knochen, 35% auf den Intrazellulärraum (v.a. Muskulatur) und nur ca. 1% auf die Extrazellulärflüssigkeit entfallen. Als sensitiver Parameter zur Diagnostik eines Magnesiummangels hat sich die Bestimmung von Mg im Vollblut oder in den Erythrozyten erwiesen. Die Analyse im Vollblut hat den Vorteil, dass intra- und extrazelluläre Konzentrationen erfallst werden, während das Magnesium im Serum nur die extrazelluläre Situation berücksichtig. Prinzip: Das Vollblut wird je nach erwartetem Mg-Gehalt mit Säure verdünnt. Nach Zentrifugation kann das Magnesium direkt mit Atomabsorptionsspektroskopie gemessen werden.
• 6.6 Enzyme des Knochenstoffwechsels 6.6.1 Aspartat-Aminotransferase (AST) Die Aspartat-Aminotransferase (AST) gehört zu der Gruppe der Transaminasen und kommt in besonders hoher Konzentration in Leber, Myokard, Skelettmuskulatur und Gehirn vor. Als Transaminase ist sie spezifisch für die Übertragung von Aminogruppen auf α-Ketosäuren. Die Messung der Aktivität der AST dient klinisch vorallem der Diagnose von Erkrankungen der Leber (Hepatitis, Zirrhose) sowie von Myopathien und Läsionen der Muskulatur. Bei Infarkt erfolgt ein Anstieg der AST um das 7fache. Allgemein kennzeichnet sie stoffwechselphysiologisch intakte Transaminierungsreaktionen. Prinzip: AST katalysiert die Gleichgewichtsreaktion: 2-Oxoglutarat + L-Asparat →AST→ Glutamat + Oxalacetat Die Aktivität der AST lässt sich nun aus der Geschwindigkeit der Oxalacetat-Zunahme messen, indem diese Verbindung durch die nachfolgende Indikatorreaktion mit MHD (Malat-Dehydrogenase) durch NADH reduziert wird. Oxalacetat + NADH + H+ →MDH→ Malat + NAD+
• 6.6 Enzyme des Knochenstoffwechsels 6.6.2 Alkalische Phosphatase (AP) -(Knochenwachstum) Bei der Alkalischen Phosphatase (AP) handelt es sich um eine weit verbreitete Familie von Zink-Metalloenzymen, die im alkalischen Milieu die Hydrolyse von Phosphorsäureestern katalysieren. Die Aktivität der AP im Blutserum setzt sich aus mehreren Isoenzymen zusammen, die bevorzugt aus Knochen, Leber, intestinaler Mucosa und Placenta stammen. Unter physiologischen Bedingungen werden erhöhte Serum-AP-Aktivitäten nach den Mahlzeiten, beim jugendlichen Knochenwachstum (Osteoblastenaktivität) und im letzten Trimester der Schwangerschaft nachgewiesen. Erhöhte Werte der AP finden sich bei chronischem Alkoholkonsum sowie bei Vitamin D-Mangel. Darüber hinaus wird die Serum-AP Als Zn-Statusparameter eingesetzt. Diagnostisch bedeutsam ist die AP-Aktivität bei Knochenerkrankungen sowie bei Erkrankungen des hepatobiliären Systems (Cholestase = Gallenstauung infolge von Verschluss), wobei zur Differentialdiagnose die Leberenzymatik ebenfalls analysiert werden sollte. Prinzip: Die AP katalysiert die Umsetzung von p-Nitrophenylphosphat mit Wasser. p-Nitrophenylphosphat + H2O →AP→alkalisch + Mg2+→ Phosphat + p-Nitrophenol p-Nitrophenylphosphat (p-NPP) wird in Gegenwart von Magnesiumionen im alkalischen Milieu durch Phosphatasen in Phosphat und p-Nitrophenol gespalten. Das dabei freigesetzte p-Nitrophenol (p-NP) ist proportional der AP-Aktivität und wird photometrisch gemessen.
• 6.7 Versorgungsparameter für Eisen 6.7.1 Bestimmung von Eisen im Plasma (Ferrozin-Methode) Eisen wird vorallem zum Aufbau des Sauerstoff transportierenden roten Blutfarbstoffs (Hämoglobin) und für die roten Blutkörperchen benötigt. Aus der Nahrung aufgenommenes Eisen wird über das Blut zum Knochenmark transportiert. Dort werden die roten Blutkörperchen aufgebaut und der rote Blutfarbstoff, in den das Eisen eingebaut wird, gebildet. Die fertigen roten Blutkörperchen treten dann vom Knochenmark ins Blut über. Prinzip: Serum-Eisen Fe3+ wird durch Detergenz im schwach sauren pH Bereich von Transferrin getrennt und durch Ascorbinsäure zu Fe2+ reduziert. FerroZine und Fe2+ bilden einen violetten Farbkomplex, der photometrisch gemessen werden kann. Transferrin (Fe3+)2  →Ascorbinsäure, Puffer→ 2Fe2+ + Transferrin Fe2+ + 3 FerroZine → violetter Farbkomplex
• 6.7 Versorgungsparameter für Eisen 6.7.2 Eisenbindungskapazität Ein wichtiger Parameter zur Beurteilung des Eisenstoffwechsels ist die Eisenbindungskapazität. Das Eisen im Plasma ist hauptsächlich an das Transportprotein Transferrin gebunden. Im Normalfall ist dieses Protein etwa zu einem Drittel seiner Kapazität mit Eisen beladen (Plasmaeisen, Fep). Die Eisenmenge, die vom Transferrin und anderen Plasmaproteinen noch zusätzlich aufgenommen werden kann, wird als latente (freie) Eisenbindungskapazität (LEBK) bezeichnet. Die Gesamtmenge, die das Plasma nach Sättigung enthält, ist die totale Eisenbindungskapazität (TEBK). Eine hohe TEBK entspricht einer hohen Transferrinkonzentration. Alternativ zur Messung der LEBK wird in der Laborroutine immer mehr die direkte Messung des Plasma-Transferrins eingesetzt. Prinzip: Das Plasma wird zur Absättigung des Transferrins mit einem Überschuss an Fe-III-Ionen versetzt. Ungebundenes Eisen wird mit Magnesium-hydroxidcarbonat ausgefällt. Im Überstand wird das Eisen bestimmt. Zur Ermittlung der LEBK muss die Serumeisen-Konzentration von der TEBK subtrahiert werden.

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