Úntersuchungen zum Hypometabolismus bei Shetlandponies: Veränderung der Stoffwechselintensität als Überwinterungsstrategie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Winter ist das Nahrungsangebot begrenzt, somit steht weniger Futterenergie zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur bei niedrigen Temperaturen zur Verfügung. Wildlebende Weidetiere zeigen Mechanismen zur Reduktion der Stoffwechselaktivität und des Energieverbrauchs, die als Hypometabolismus oder Torpor interpretiert werden können. Nutztiere hingegen wurden seit langem auf hohe Leistungen unter konstanter Nährstoffversorgung selektiert. Es wurde daher vermutet, dass domestizierte Haustiere diese Fähigkeiten zur Reduzierung ihrer Stoffwechselintensität verloren haben. Im vorliegenden Forschungsprojekt wurde diese Hypothese überprüft. Als Modelltiere wurden 10 weibliche Shetlandponys ein Jahr lang unter semi-extensiven Bedingungen gehalten. Nach einer Sommer-Weideperiode (Juni-Oktober) wurden die Tiere in einen Offenstall mit Paddock umgestallt. Während des Winters (November-Februar) wurden die Stuten in zwei Fütterungsgruppen (je 5 Tiere) aufgeteilt, von denen eine restriktiv gefüttert wurde und die Andere als Kontrollgruppe diente. Der Jahresverlauf der Stoffwechselrate wurde mittels der Doppelten Isotopen Methode (DWL) ermittelt (field metabolic rate, FMR) sowie durch kontinuierliche Messung der Körpertemperatur. Als weitere Parameter wurden erfasst: Blutwerte (u.a. Glucose, Bilirubin, Insulin, T4, T3 und NEFA) sowie die Bewegungsaktivität. Die Ponys nahmen während der Weideperiode im Sommer an Gewicht zu und hatten eine deutlich höhere Bewegungsaktivität als im Winter. Dieser Jahresrhythmus ist vergleichbar mit dem von Przewalski-Wildpferden. Durch die direkte Messung der Stoffwechselintensität konnte ein erheblicher Unterschied in der FMR zwischen den Jahreszeiten nachgewiesen werden. So betrug der Brutto-Energieumsatz im Winter mit 0,45 ± 0.11MJ/kg0,75/Tag nur ein Drittel der FMR im Sommer (1,45 ± 0.27MJ/kg0,75/Tag). Im Winter kompensierten die restriktiv gefütterten Tiere die reduzierte Energieverfügbarkeit aus dem Futter durch eine um 26% geringere FMR im Vergleich zu den Kontrolltieren. Damit konnte nachgewiesen werden, dass Ponys ihre Stoffwechselaktivität reduzieren können bzw. über Mechanismen zum Hypometabolismus verfügen. Weiterhin waren bei den restriktiv gefütterten Stuten der Ruhepuls, das Körpergewicht und die Körperkondition niedriger (29,2±2,7 Schläge/Min; 140±22 kg; 3,0±1,0 Punkte) als bei den Kontrolltieren (36,8±41 Schläge/Min; 165±31 kg; 4,4±0,7 Punkte). Die restriktive Energieversorgung führte zu einem vermehrten Abbau von Körperfettdepots. Die untersuchten Blutparameter deuteten an, dass die physiologischen und metabolischen Adaptationsmechanismen der Tiere nicht ausreichten, um das Energiedefizit völlig zu kompensieren und z.T. physiologische Grenzwerte überschritten wurden. Entgegen den Erwartungen unterschieden sich die beiden Fütterungsgruppen im Winter nicht in der mittleren Körpertemperatur. Allerdings zeigte die restriktive Gruppe mit 0,83± 0,23°C im Vergleich zur Kontrollgruppe (0,49±0,23°C) erheblich stärkere tägliche Schwankungen der Körpertemperatur. Zur Reduktion ihres Energieumsatzes nutzten die Ponys eine „adaptive Heterothermie“, die sich durch eine erhöhte Amplitude der circadianen Körpertemperaturschwankungen auszeichnet. Durch die Reduktion des Stoffwechsels in Kombination mit einer peripheren Auskühlung konnten die restringierten Tiere den Verbrauch ihrer Körperenergiereserven minimieren und ihre Körperkerntemperatur aufrechterhalten. Bisherige Untersuchungen zum Hypometabolismus beschränkten sich auf kleine Säugetiere bzw. wilde Herbivoren. Mit den jetzigen Untersuchungen konnten neue Erkenntnisse zum Adaptationsvermögen einer domestizierten robusten Pferderasse gewonnen werden. So konnte erstmals gezeigt werden, dass Shetlandponys sich nicht nur wie bisher vermutet durch vermehrte Isolierung, Fettakkumulation und Inaktivität an Futterknappheit im Winter anpassen. Ähnlich wie bei Wildtieren beobachtet, zeigten die Ponys eine nächtliche Hypothermie verbunden mit vermehrter Inaktivität und erhöhten Liegezeiten. Die beobachtete Adaptation der Ponys ähnelt damit dem täglichen Torpor, der bisher bei kleinen Säugetieren nachgewiesen wurde. Durch die vorliegende Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass eine robuste Pferderasse wie das Shetland Pony trotz ihrer Domestikationsgeschichte noch über einen Winterhypometabolismus verfügt. In weiteren Studien ist zu prüfen, ob diese Mechanismen auch beim stärker domestizierten bzw. auf Bewegungsleistung selektierten Großpferd fortbestehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2014) Energetische und physiologische Anpassung von Shetlandponys (Equus ferus caballus) an ganzjährige Außenhaltung. Pferdetage Baden-Wüttemberg. Matthaes Medien Stuttgart, p.26
Brinkmann, L., A. Riek, M. Gerken
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(2014). Saving energy during hard times: Energetic adaptations of Shetland pony mares. The Journal of Experimental Biology 217, 4320-4327
Brinkmann, L., M. Gerken, C. Hambly, J.R. Speakman, J. R., A. Riek
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Tierschutzaspekte bei Winteraußenhaltung: können Ponys sich an ein reduziertes Futterangebot anpassen? In: Aktuelle Arbeiten zur artgemäßen Tierhaltung 2014, KTBL-Schrift 505, KTBL Darmstadt, 233-235
Brinkmann, L., A. Riek, G. Hoffmann, M. Gerken
