Aus dem Veterinar-Physiologisch-Chernischen Institut der Karl-Marx-Universitat Leipzig

Komm. Direktor: Doz. Dr. Dr. E. Kolb

Untereuchungen iiber das Vorkommeii von Citronensaure im Serum, Blut und Harn von Hauetieren (Pferde, Rinder, Kalber, Schweine, Hunde)

Von

E. KOLB und U. BUSSE

Im Stoffwechsel der Kohlenhydrate und Fette, aber auch einiger Amino- sauren, spielt die Citronensaure als Metabolit des 'Tricarbonsaurecyclus, die- serhalb auch Citronensaurecyclus genannt, eine aufierordentlich bedeutsame Rolle. Die beim Abbau der Glukose, der Fettsauren und bestimmter Amino- sauren intermediar gebildete ,,aktivierte Essigsaure" kondensiert sich unter Be- teiligung des ,,condensing enzyme" mit Oxalessigsiure zu Citronensaure, die unter dem Einflufi einer Reihe von Fermenten - das Enzymsystem, welches u. a. alle Enzyme des Citronensaurecyclus enthalt, wird als Cyclophorase- system bezeichnet - in einer cyclischen Reaktionsfolge abgebaut wird.

Das Ausmai3 der Reaktionen, die taglich im Organismus iiber den Citro- nensaurecyclus vonstatten gehen, ist sehr groi3: Niinmt man an, die gesamte Endoxydation der Fette und Kohlenhydrate verlauf e uber den Citronensaure- cyclus, und ein Mensch nehme im Tag 500 g Kohlenhydrat und 60 g Fett zu sich, so ergabe das einen Umsatz von 2000 g Citronensaure in 24 Stunden. Im Gegensatz dazu ist jedoch der Citronensauregehalt der Gewebe und Korper- flussigkeiten auffallend gering: Off ensichtlich ist der Organismus bemuht, den Citratgehalt der Gewebe und des Blutes moglichst niedrig zu halten, damit es zu keiner Entionisierung des Calciums und den hicrmit verknupften Konse- quenzen (2. B. Auftreten tetanischer Symptome) korrlmt (LANG 1952).

Eine Reihe von Untersuchungen haben ergeben, dai3 Citronensaure in ge- ringer Menge ein normaler Bestandteil des Blutes ist, und zwar findet sich der Hauptanteil im Plasma, wahrend die Blutkorperchen nur sehr geringe Mengen enthalten (BENNI et al. 1930).

Der Citronensauregehalt des menschlichen Blutes wird mit 2,0 bis 2,5 mg % (KRIJSIUS u. VESA 1939) und mit 1,4 bis 2,3 mg 96 (WOLCOTT u. BOYER 1948) angegeben; davon sind 60-80 % im Plasma, der Rest in den Zellen enthalten. Bei Lebererkrankungen erfolgt ein Anstieg der Werte, der auf einer Verzoge- rung des Citronensaureabbaues beruht (MARTENSSON 1938, 1940). Im Hunger- zustand findet gleichfalls eine Zunahme der Citronensaurekonzentration statt

698 KOLB, BUSSE

( WALLMAN-CARLSSON 1947, LEHMANN 1945). Es werden neuerdings aber auch niedrigere Durchschnittswerte angegeben: So findet GEY (1 953) in Obereinstim- mung mit einer Reihe weiterer Autoren (LOVGREN 1945, NATELSON et al. 1948, KUYPER u. MATTIL 1933) einen Mittelwert von 1,16 mg % im Vollblut mit einer Schwankung von f 22 %.

Der Blutspiegel der Citronensaure unterliegt einer sorgfaltigen Regula- tion: Die z. T. aus der Nahrung, im uberwiegenden Ma& aber aus dem Gewebe- stoffwechsel, besonders der Muskeln, vielleicht zu einem geringen Teil aus Ne- bennieren, Testikeln, Hirn, Lunge und anderen Organen stammende Citronen- saure wird physiologischerweise vorwiegend durch die Niere eliminiert; neben der Niere kommt in erster Linie noch die Leber, soweit sie gesund ist, fur eine Verarbeitung in Frage. Die Citronensauremenge im Harn betragt beim Men- schen etwa 0,5-1 g/Liter, und selbst nach Einverleibung sehr groi3er Dosen (etwa 100 g) nimmt die Exkretion nicht deutlich zu. Intravenos injizierte Citronensaure verschwindet rasch aus dem Blut, und nach BREUSCH U. TULUS kann 1 kg Leber in der Stunde 7,5-8,0 g, 1 kg Miiskel4,7 g Citronensaure um- setzen: Ein Mensch ware demnach in der Lage, am Tag 4000-5000 g Citronen- saure abzubauen (LANG 1952). Bemerlienswerterweise i s t der Knochen sehr reich an Citronensaure - etwa 7C % der gesamten Citronensaure des Organismus wird hier gefunden - ohne dai3 NEheres iiber die Bedeutung dieses Befundcs bekannt ist. Da Calcium mit der Citronensaure nichtionisierte Komplexe bildet, ist eine enge Verbindung beider Substanzen im Knochen wahrscheinlich. Durch Citrat lai3t sich bekannt- lich die Rachitis gunstig beeinflussen,und dieser Eff ekt beruht wahrscheinlich - Injektionen sind unwirksam und erhohen die Calciumausscheidung - auf einer Verbesserung der Calciumresorption.

Im Gegensatz zum Menschen sind quantitntive Angaben uber das Vor- kommen von Citronensaure im Serum, Blut und Harn von Haustieren sehr sparlich. Nach HIRSCHLAFF-LINDGREN (1936) findet sich im Serum von Pferden ein verhaltnismai3ig hoher Citronensauregehalt von 4,85-5,67 mg lo (Mittel- wert 5,32 mg %). (Bestimmung auf enzymatischem Wege mittels Citricode- hydrogenase aus Cucumis sativa nach Thunberg 1929). DICKENS fand im Blut von Hunden Werte zwischen 0,9 und 1,5 mg %. Mit dem Futter werden be- kanntlich von den verschiedenen Tierarten wechselnde, im Vergleich zum Men- schen sehr beachtliche Citronensauremengen aufgenommen: Wahrend beim Menschen pro Tag etwa 2-10 g Citronensaure rnit der Nahrung zugefuhrt werden, ergeben sich fur das Schwein Werte von 25-50 g und fur das Rind solche von 100-200 g (USTBERG). Wenn auch anzunehmen ist, dai3 der tierische Organismus die exogene Citronensaure schnell verarbeitet, so erschien es uns, insbesondere vom Standpunkt der vergleichenden Biochemie, doch von Inter- esse, das Verhalten der Citronensaure im Serum, Blut und Harn von Haus- tieren einer quantitativen Untersuchung zuzufuhren.

Methodik

Fur die verhaltnismiiflig komplizierte Bestimmung der Citronensaure im biologischen Material besteht eine Reihe von Moglichkeiten (siehe Hinsberg-Lang 1950, Taufel 1955).

Fur vorliegende Untersuchungen fand eine yon ETTINGER et al. ausgearbeitete Methode Verwendung. Samtliche Messungen wurden mittels eines Lange-Kolorimeters, unter Verwen- dung eines Grunfilters durchgefuhrt; die Auswertung erfolgte an Hand einer Eichkurve. Er-

Untersudungen iiber das Vorkommen von Citronensaure 699

wahnenswert ist, dai3 Isocitrat, Aconitsaure, Ketoglutarsaure, Oxalbernsteinsaure, Succinat, Fumarat, Malar, Malonat, Oxalacetat, Acetat, Pyruvat, Lacta.t, Glukuronsaure, Glukonsaure, Glutamindure, Asparaginsaure, Glycin, Cystin, Methionin, Leucin, Alanin, Heparin, Aceton, Aethanol, Acetessigsaure und Oxybuttersaure in den im Blut vorhandensn Mengen keine Re- aktion geben. Die Originalmethode ist auf Vollblut, Serum, Plasma, Gewebehomogenate und auf Harn anwendbar.

Ergebnisse

Die bei den einzelnen Tierarten im Serum und Blut jeweils ermittelten Werte sind im folgenden in Form von Tabellen aufgefiihrt, aus denen ersihtlich ist, dai3 zwischen den Ergebnissen im Serum und denen im Blut z. T. erhebliche Differenzen auftreten konnen, wenn auch die Wert e im allgemeinen parallel laufen; vermutlich kommt der genannte Effekt dadurch zustande, dai3 bei der Fallun der Eiweii3e in verschieden groi3em AusmaGe Citronensaure, an die korpus pk ularen Elemente gebunden, in den Niederschlag mitgerissen wird. Bei den Ergebnissen der Citronensaurebestimmungen im Harn werden nur Schwan- kungsbreite und Mittelwert angegeben.

T a b e l l e 1

C i t r o n e n s a u r e i m S e r u m u n d B l u t y o n P f e r d e n

Nr. Alter 1 18 J. 2 14 J. 3 4 J. 4 8 J. 5 12 J. 6 10 J. 7 14 J. 8 11 J. 9 13 J.

10 6 J. 11 4 J. 12 4 J.

14 5 J. 15 7 J.

13 10 J.

16 13 J. W = Wallach St = Stute

Geschlecht W W W W St St St 75(' W St W W W St St W

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, lag die Shwankungsbreite der Citronen- saure im Serum von 16 Pferden im Bereih von 0,8-4,8 mg % (Mittelwert 2,2 mg %); dagegen ergaben sich im Vollblut waentlich niedrigere Werte (Schwankungsbreite 0,5-1,8 mg %, Mittelwert 0,9 mg %), woraus ersichtlih ist, dai3 auch beim Pferd in ,den Blutkorperchen nur wenig Citronensaure ent- halten ist. Die Ergebnisse liegen somit erheblich unter dem von HIRSCHLAFF- LINDGREN (1936) auf enzymatishem Wege erhaltenen Wert von 5,32 mg %. Als Ursache fur diese Differenz kommen mehrere Faktoren in Frage, wie etwa Spezifitat der Methode - das enzymatische Verfahren wurde in jungster Zeit mehr und mehr durch die kolorimetrischen Methoden verdrangt -, aber auch Unterschiede des Blutspiegels der Citronensaure bei d,en verschiedenen Pferde-

700 KOLB, BUSSE

rassen sowie klimatische Einflusse - die zitierten Untersuchungen wurden in Schweden durchgefuhrt - sind nicht ausgeschlossen.

Die Zitronensaurewerte im Harn von Pferden lagen wesentlich uber denen des Serums; bei 12 Pferden bestanden eine Schwankungsbreite von 8-36 mg % und ein Mittelwert von 23,9 mg %. Der weite Spielraum der Werte steht im Zusammenhang mit variierenden Konzentrationsverhaltnissen des Harns.

Wesentlich hoher als beim Pferd lag der Citronensauregehalt im Serum und Vollblut von Rindern (Tabelle 2), und zwar ergab sich hier fur das Serum eine Schwankungsbreite von 3-8 mg % (Mittelwert 5,l mg 7%) und fur das Vollblut von 1-4,5 mg 7% (Mittelwert 3,l mg %). Ahnlich hohe Werte wurden auch bei den Untersuchungen des Serums und Blutes von Kalbern ge- funden: Fur das Serum errechnete sich eine Schwankungsbreite von 3-10 mg% (Mittelwert 5,3 mg %) und fur das Blut von 1-7,2 mg 96 (Mittelwert 3 , 2 mg %). Trotz des hoheren Citronensaure-Blutspiegels lag die Ausscheidung der Substanz niedriger als beim Pferd: Im Harn von 11 Rindern schwankte die Konzentration der Citronensaure im Bereich von 6-22 mg %J (Mittelwert 13,4 mg %) und bei 6 Kalbern von 8,4-19 mg % (Mittelwert 11,9 mg %). Der durchschnittlich niedrigere Gehalt des H a r m beim Rind gegenuber dem Pferd ist insofern von Bedeutung, als bei dieser Tierart etwa doppelt so groi3e Harnmengen ausgeschieden werden. Die tagliche Harnmenge des Pferdes wird mit 3-6-101 (ELLENBERGER u. SCHEUNEKT) bzw. mit 3-61 (MAREK u. MOCSY), die des Rindes mit 6-12-251 bzw. 6-121 angegeben. Bei An- nahme einer durchschnittlichen Harnmenge von 6 1 beim Pferd und von 12 I beim Rind ist mit einer taglichen Ausscheidung von bei beiden Tierarten an- nahernd gleich groi3en Citronensauremengen (1,5 bzw. 1,6 g) zu rechfien. Die Frage einer evtl. Bedeutung der Citronensaure im Harn ist schon des ofteren diskutiert worden (OSTBERG 1931), und man darf annehmen, dai3 sie am ,,In- Losung-Halten" des Calciums - die Calciumsalze kommen im Harn meist in stark ubersattigter Losung vor - beteiligt ist.

Ob dem im Vergleich zum Menschen und den anderen Tierarten verhalt- nismai3ig hohen Citronensaure-Blutspicgel beim Wiederkauer eine besondere Bedeutung zukommt, is t schwer zu sagen, insbesondere, solange die Kenntnisse uber das Verhalten der Citronensaure im normalen und pathologischen Gewebc unter verschiedenen Bedingungen noch so gering sind. Beim Wiederkauer sind in diesem Zusammenhang 2 Faktoren als ursachlich in Erwagung zu ziehen: Einmal konnte bei den im Pansen in ungeheuer groi3em Umfang vonstatten gehenden Garungsprozessen auch in gewissem Ausmai3e Citrat gebildet werden - der groi3te Teil der Produkte besteht allerdings aus niederen Fettsauren, wie Essig-, Propion- und Buttersaure -, zum anderen konnte von der Milchdruse in nennenswerter Menge Citronensaure in den Kreislauf gelangen. (Die Milch- druse gibt mit der Milch betrachtliche Citronensauremengen ab, SO dai3 ein durchschnittlicher Gehalt von 0,2-0,3 % resultiert). Indessen ergeben sich bei Kalbern, bei denen diese beiden Quellen wegfallen, gleich hohe Werte, so dai3 rnit einer artmai3ig unterschiedlichen Abgabe von Citrat seitens anderer Ge- webe zu rechnen ist. (Das Blut verfugt nicht uber das Enzymsystem des Citronensaurecyclus).

Eine gewisse Bedeutung des verhaltnismafiig hohen Citrat-Blutspiegels beim Wiederkauer konnte darin gesehen werden, genugende Mengen dieser Substanz fur eine Ausscheidung mit der Milch bereitzustellen.

Untersuchungen iiber das Vorkommen von Citronensaure 70 1

T a b e l l e 2

C i t r o n e n s a u r e i m S e r u m u n d B l u t v o n R i n d e r n u n d K a l b e r n

R i n d e r

Nr. Alter Geschlecht im Serum im Vollblut mg o/o Citronensaure mg % Citronensaure

1 2l/n J. m 4,o 3,5 2 3 J. W 4,o 3,0 3 5 J. W 335 3 3 4 6 J. W 375 398

4,2 5 4 J. W

6 9 J. W 6 7 3,7 7 l l / z J. m 8,5 4,5 8 3 J. m 697 2,3 9 3 J. W 34 1,0

10 9 J. W 3,s 1,3 11 4lIn J. W 3,4 12 4 J. W 7,2 13 5 J. W 7,o 14 5 Mo. W 493 15 2 J. W 5.5

-

- - - - -

K a l b e r 1 Alter etwa 2 4-8 Wochen 3 4 5 6 7 8

- 9 10 11 12 13

m = mannlih w = weiblich

DieCitronensaurewerte im Serum von 15 Schweinen bewegten sich zwischen 1 und 4,5 rng % (Mittelwert 2, 8 mg lo), im Blut zwischen 0,4 und 2,8 mg % (Mittelwert 1,5 mg %); die Werte im Harn lagen bei Schweinen ahnlich denen bei anderen Haustieren: Die Schwankungsbreite bei 17 Schw einen betrug 5,6 bis 28 mg % (Mittelwert 12,9 mg ”/.).

Rechnet man beim Schwein mit einer taglichert Harnmenge von durch- schnittlich 4 1 (ELLENBERGER u. SCHEUNERT 1925), so ergibt sich eine tagliche Citronensaureausscheidung von etwa 0,5 g, die etwa den Verhaltnissen beim Menschen entspricht (0,5-1 g).

Erganzungsweise zu den umfangreichen Untersiichungen am Serum, Blut und Harn der genannten Haustiere standen noch 6 Seren sowie 1 1 Harnproben von Hunden zur Verfiigung: Die Werte der Citronensaure bewegten sich im Serum zwischen 2 und 5,3 mg 70 (Mittelwert 3,3 mg ”/.) - sie stehen im Ein- klang rnit den von DICKENS im Vollblut errnittelten Werten (0,9-1,5 mg %) - und im Harn zwischen 6 und 34 mg % (Mittelwcrt 14,3 mg 5%;).

702 KOLB, BUSSE

T a b e l l e 3

C i t r o n e n s a u r e i m S e r u m u n d B l u t v o n S c h w e i n e n

Nr.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 1 1 12 13 14 15

mg % Citronensaure im Serum

295

425

3 3 2 3 1 2

190 2,o

3,o

3,o

3,o

2,9 3,2 3,4 3,3 3,4

Werden die bei den einzelnen Tierarten im Serum und Blut ermittelten Werte miteinander in Vergleich gesetzt, so ist ersichtlich, dai3 sie von Art zu Art, mit erheblichen individuellen Schwankungen, verschieden sind: die hoch- sten Konzentrationen finden sich bei Rindern und Kalbern; es folgen in ab- nehmender Reihenfolge: Hunde, Schweine, Pferde. Bemerkenswerterweise ver- halt sich die Konzentration der Citronensaure im Harn teilweise entgegen- gesetzt, indem das Pferd bei weitem die hochste Konzentration aufweist. Unter Berucksichtigung der Harnmengen ergeben sich jedoch fur Groi3tiere gleiche tagliche Ausscheidungsquoten an Citronensaure.

Trotz der bei Haustieren vergleichsweise zum Menschen wesentlich gr6i3eren Aufnahme an Citronensaure mit der Nahrung liegen die mit dem Harn ausgeschiedenen Mengen im gleichen Bereich (Schwein) oder, unter Be- rucksichtigung der durch die Groaenverhaltnisse bei Rindern und Pferden be- dingten groi3,eren energetischen Umsetzungen, sogar relativ niedriger (GroB- tiere).

Zusammenfassung

Bei Untersuchungen ubcr das Vorkommen von Citronensaure im Serum,

1. Serum: Pferde 2,2 mg %; Schweine 2,8 mg %; Rinder 5, l mg %; Kalber 5,3 mg 5%; Hunde 3,3 mg 76

2. Blut: Pferde 0,9 mg %; Schweine 1,5 mg %; Rinder 3,l mg %; Kalber 3,2 mg %

3. Harn: Pferde 23,9 mg %; Schweine 12,9 mg %; Rinder 13,4 mg ”/.; Kalber 11,9 mg %; Hunde 14,3 mg %.

Trotz der vergleichsweise zum Menschen bei Herbivoren relativ hohen Citronensaure-Zufuhr mit der Nahrung, der artmai3ig unterschiedlichen Hohe des Citronensaure - Blutspiegels und der groi3en Unterschicde beziiglich der Groi3e der energetischen Umsetzungen sind die Ausscheidungsverhaltnisse bei Haustieren relativ einheitlich.

Blut und Harn von Haustieren wurden folgende Mittelwerte gefunden:

Untersuhungen uber das Vorkommen von Citronensaure 703

Summary Studies on the occurrence of citric acid in the serum,

blood and urine of domestic animals

The following mean values were found: 1. S e r u m : Horse, 2.2 mg %; Pig 2.8 mg !%; ox, 5.1 mg %; calf,

5.3 mg. %; dog, 3.3mg. 70. 2 . B l o o d : Horse, 0.9mg %; pig, 1.5 mg 5%; ox, 3.1 mg %; calf,

3.2 mg.’%. 3. U r i n e : Horse, 23.9 mg %; pig, 12.9 mg %; ox, 13. 4 mg 70; calf,

11.9mg. %; dog 14.3mg. %. In spite of the relatively large amounts of citric acid in the diet of herbi-

vora as compared with man, the varying levels of citric acid in the blood in the different spezies, and the great differences in the extent of energy exchange, the excretion of citric acid is very similar in the various !domestic animals.

RCsumC Recherches sur la prtsence d’acide citrique dans le strum, le sang et Purine de certains animaux domestiques (chevaux, boeufs, veaux, porcs et hiens)

Aux cours de reherches sur la prksence d’acide citrique dans le skrum, le sang et l’urine de certains animaux domestiques, on trouva les valeurs moyennes suivantes:

1. skrum: hevaux 2,2 mg %; porcs 2 , s mg %; boeufs 5,l mg %; veaux 5,3 mg %; chiens 3,3 mg %.

2. sang: chevaux 0,9 mg %; porcs 1,5 mg %; boeufs 3,l mg %; veaux 3,2 mg %.

3. urine: chevaux 23,9 mg %; porcs 12,9 mg %; boeufs 13,4 mg %; veaux 11,9 mg %; chiens 14,3 mg %.

Malgrk la grande quantitk relative d’acide citrique contenue dans la nourriture des herbivores, et les valeurs diffirentes da taux sanguin de l’acide citrique chez les diffkrentes espkces, ainsi que les grandes diffkrences existant dans les grandeurs des echanges hergktiques, l’excrktion de l’acide citrique est relativement uniforme h e z les diffkrents animaux domestiques.

Resumen Investigaciones sobre la presencia de dcido citrico en el suero, sangre y orina de animales domesticos (caballos, vacas, terneras, cerdos y perros)

En las investigaciones sobre la presencia de Acido Icitrico en el suero, sangre y orina de animales domksticos se hallaron 10s siguiemtes valores medios: 1. suero: caballos 2,2 rngrs. cerdos 2,s mgrs. 96; vacas 5,l mgrs. %;

terneras 5,3 mgrs. 7; 0 ; perros 3,3 mgrs. %. 2. sangre: caballos 0,9 mgrs. %; cerdos 1,5 mgrs. 5%; vacag 3,l mgrs. %;

terneras 3,2 mgrs. %. 3. Orina: caballos 23,9 mgrs. %; cerdos 12,9 mgrs. 5%; vacas 13,4 mgrs. %;

terneras 11,9 mgrs. %; perros 14,3 mgrs. %I.

A pesar del aporte relativamente elevado de icido citrico con la alimen- taci6n en 10s bdvidos, comparado con el hombre, del diferente nivel hemAtico del icido citrico segun las especies y las grandes diferencias respecto a1 valor de las transformaciones energkticas, las proporcioneis de eliminaci6n en 10s animales domisticos son relativamente uniformes.

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Literaturverzeichnis

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