Versuche zur Bestimmung der Gfomerularen Filtrationsrate 259

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Anschrifi der Autoren: Institut f . Tierernahrung, 3301 Braunschweig-FAL, Bundesallee 50

Aus dem Institut fur Tierphysiologie (Vorstand: Prof. DDr. DDr. h. c. Johannes Biiigge- mann) und dem Institut f u r Ernahrungsphysiologie in der Tierarztlicben Fakultat der Uni-

versitat Muncben (Vorstand: P r o f . Dr. Dr. Iurgen Twws)

Versuche zur Bestimmung der Glomerularen Filtrationsrate bei mannlichen Mastkalbern und Jungbullen’

V o n E. BOEHNCKE und J. TIEWS

Eingang des Ms. 16. 3. 1972

Als Glomerulare Filtrationsrate (GFK, mlimin) wird diejenige Menge (ml) an Plasma- wasser bezeichnet, die in der Zeiteinheit (min) durch die Glomeruli beider Nieren filtriert wird. Die Glomerulare Filtrationsrate zahlt in der klinischen Diagnostik zu den wichtigsten Parametern fur die Funktionstuchtigkeit der Niere. Dariiber hinaus ermoglicht die Bestimmung dieser Groi3e eine quantitative Erfassung der tubularen Riickresorption, bzw. Sekretion von Substanzen, die mit dem Plasmawasser filtriert und uber die Niere ausgeschieden werden.

Herrn Professor Dr. Dr. Dr. h. c. Dr. h. c. JOHANNES B R U C C ~ M A N N zum 65. Geburtstag gewidmet.

2. Tierphysiol., Tierernahrg. u. Furtermittelkde. 30 (1972), 259-264 @ 1972 Verlag Paul Parey. Hamburg und Bcrlin

260 E . Boehncke und J. Kews

Zur Bestimmung der GFR eignen sich ausschliefllich solche korpereigenen und kor- perfremden Substanzen, die mit dem Blutplasma im Glomerulus frei filtriert uiid wahrend der Tubuluspassage weder riickresorbiert noch sekretiert werden. N u r unter diesen Bedingungen ist die Glomerulare Filtrationsrate identisch mit der ,,Clearance" der betreffenden Substanz und kann aus Gleichung ( I ) abgeleitet, bzw. nach Glei- chung (2) berechnet werden. p . G F R = u . v (1)

Clearance = G F R = ~ ~ ~ ( 2 ) u . v

P Gleichung (1) besagt, dai3 die in der Zeiteinheit glomerular filtrierte Menge einer

Substanz i n der gleichen Zeiteinheit quantitativ mit dem H a r n ausgeschieden wird. Die G F R kann dann aus U (Konzentration der Substanz im Harn , rng/lOO ml), V (Harnminutenvolumen, ml/niin) und P (Konzentration der Substanz im Blutplasma, mgilOO ml) nach Gleichung (2) berechnet werden.

Neben zahlreichen bisher eingesetzten Substanzen, wie Mannit, endogenes und exogenes Kreatinin, Saccharose, Natriumthiosulfat etc., wurde die G R F von Haus- und Versuchstieren (BALINT, 1965) und insbesondere auch vom Rind (POULSEN, 1957; SELLERS et al., 1958; MANGELSON et al., 1968; VOGEL, 1962) mit dem Polysaccharid Inulin bestimmt. Das Inulinmolekiil, mit einem Molekulargewicht von 5200, besteht aus etwa 30 Fructoseeinheiten (NOLLER, 1965) und erfiillt die genannten Bedingungen.

POULSEN (1957) bestimmte die G F R beim weiblichen Rind nach einer in der Hunianmedizin haufig angewandten Methode. Durch intravenose Inulinin jektion niit nachfolgender Dauerinfusion wird ein Inulin-Plasmaspiegel P erzeugt. Zur Bestim- mung des Harnminutenvolumens V wird die Harnblase zum Zeitpunkt to durch Katheterisieren vollstandig entleert, die bis zum Zeitpunkt t, anfallende Harnmenge geniessen und auf die Zeit zwischen to und t, bezogen. Wahrend der Untersuchungs- periode werden aus der Vena jugularis (beim Menschen V. cubitalis) niehrerc Blut- proben entnommen.

Beim mannlichen Rind ist das Katheterisieren der Harnblase wegen der S-formigen Kriimmung der Harnrohre ohne operativen Eingriff jedoch nur schwer moglich. Da- her sollte in den nachfolgend beschriebenen Experimenten untersucht werden, ob sic11 die GFR bei mannlichen Mastkalbern und Jungbullen rnit einer von EARLE und BER- LINER (1946) fur den Menschen beschriebenen Methode ohne Harnsammlung bestim- men laflt. Nach EARLE und BERLINER (1946) wird bei konstantem Inulin-Blutspiegel die in der Zeiteinheit durch Dauerinfusion zugefiihrte Inulinmenge (mgimin) quanti- tativ im H a r n (mg/min) ausgeschieden, d. h.

(3) Inulin-Infusionsrate (mgimin) = U . V Wenn diese Voraussetzung zutriffl, kann die G F R ohne Harnsaninilung nach Glei-

chung (4) berechnet werden. Inulin-Infusionsrate (nig/min) . 100

P (mg/100 ml) GFR =

Material und Methoden

(4)

Die Untersuchungen wurden an 4 Mastkalbern (70-209 kg) und zwei Jungbullen (271 -277 kg) durchgefiihrt. Den Versuchstieren wurden kurz vor Versuchsbeginn in beide Vv. jugulares Polyathylen-Dauerkatheter gelegt. Vor Beginn der Dauerinfusion

Vcrsuche zur Bestimszung der Glomerularen Filtrationsrate 261

erhielten die Tiere eine einmalige Inulin-Vorinfusion (ca. 10 o / o Inulin in steriler, pyrogenfreier, physiologischer NaC1-Losung), die innerhalb von etwa 5 min injiziert wurde. Die hierzu notwendige Inulinmenge 1aBt sich nach BALINT (1965) nach der folgenden Gleichung berechnen.

g Inulin = kg Korpergewicht . 0,2 . gewunschte Plasmakonzentration (mg/ml) Die Inulin-Dauerinfusion (Infusionspumpe Unita 11, Fa. Braun, Melsungen) schloB sich mit einer Infusionsgeschwindigkeit von 2 ml/min unmittelbar an die Vorinfusion an. Hierzu wurde der Infusionsschlauch mit einem der beiden Jugularis-Katheter verbunden. Ein Anhaltspunkt fur die gunstigste Dauerinfusionsmenge laBt sich nach BALINT (1965) aus der Beziehung

Inulin, mg/min = gewiinschte Plasmakonzentration (mg/ml) . erwartete GFK gewinnen.

Aus dem Jugularis-Katheter der anderen Halsseite wurden im Abstand von 10 bis 20 min 7 ml Blut entnommen und heparinisiert. Die Inulinbestimmung im Blutplasma erfolgte photometrisch als Fructosebestimmung mit Anthron nach der Methode von DAVIDSON und SACKNER (1963), die an anderer Stelle (BOEHNCKE, 1971) ausfuhrlich beschrieben wird. Ein konstanter Inulin-Blutspiegel stellte sich bei diesen Experimen- ten 1-3 Stunden nach Beginn der Vorinfusion ein. Er kann auch bei exakt dosierter, gleichbleibender Dauerinfusion nicht beliebig lange aufrechterhalten werden, da die GFR des Einzeltieres keine absolut konstante GroBe ist. Sie unterliegt nach KOLB (1967) einem Tag-Nacht-Rhythmus, wobei nach DEETJEN (1971) beim Menschen die Nachtwerte etwa 30 O/O unter dem Tagesgipfel liegen sollen.

Tabelle I

Ubersicht der durchgefiihrten Versuche

M K ’ 1 .............. 94 MK I .............. 100 MK I . . . . . . . . . . . . . . 104 MK I1 . . . . . . . . . . . . . . 70 MK I1 . . . . . . . . . . . . . . 74 MK I11 . . . . . . . . . . . . . . 131 MK 111 . . . . . . . . . . . . . . 136 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 120 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 125 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 135 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 144 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 148 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 151 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 155 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 209 MK IV . . . . . . . . . . . . . . 209 JB2 V . . . . . . . . . . . . . . 275 JB V . . . . . . . . . . . . . . 271 JB V . . . . . . . . . . . . . . 271 JB VI . . . . . . . . . . . . . . 277

5,o 5,o 5,o 5,o

5,o 5,o 5,o

5,o

5,o

6,3

739 733 9 6

7 3 10,o

5,o

16,5 15,O 15,O 15,O

60 60 60 40 60 40 40 40 60 60 80 40 60 80 60 60

140 140 140 140

40,9 k 0,6” 36,l k 0,7 34,s k 0,7 30,2 f 0,s 40,3 ? 0,5 17,2 k 0,3 16,6 k 0,4 22,l k 0,3 28,3 f 0,s 27,9 k 0,8 30,5 k 0,4 16,7 ? 0,4 21,2 k 0,4 26,5 k 0,s 15,6 ? 0,4 17,s ? 0,6 32,5 f 0,s 32,5 f 0,6 31,6 k 0,6 27,6 f 0,9

MK = Mastkalb. - JB = Jungbulle. - a Standardabweichung.

262 E . Boehncke und I . Tiews

Ergebnisse

Die von EARLE und BERLINER (1946) ihrer Methode zugrunde gelegte Voraussetzung, dai3 bei konstantem Inulin-Blutspiegel die durch Dauerinfusion zugefiihrte Inulin-

Tabelle 2

Inulinausscfieidung im Harn bei konstantem Inulin-Blut- spiegel

Harnsammel- periode. min

63 140 93

114

75 57 62 54 66

I l n u l i n im H a m H a r n m i n u t e n - 1 1 m a 100 ml lvoIumen, ml lmin

~ ~- - ~~

Infusionsrate 140 rngfrnin 2715 5,1 3300 4 2 5050 2,7 4480 3,2

Infusionsrare 60 rng/rnin 1792 3,4 1779 334 2515 2,4 2365 2,5 1929 3,2

Inulinaurscheidung im H a r n , mglmin

~ ~- ~

138,5 138,6 136,4 143,4

60,9 60,5 60,4 59,l 61,7

Tabelle 3

Glomerulare Filtrationsrate bei mannlicfien Mastkalbern und Jungbulfen

Verguhsr ie r - Korpcrgrwicht Nr. kg

~~ -

MK I . . . . . 94 MK I . . . . . 100 MK I . . . . . 104 M K I1 _.... 70 MK I1 ..... 74 M K I I I . . . . . 131 M K I I I .. . .. 136 M K I V . . . . . 120 M K I V . . . . . 125 MK I V . . . . . 135 M K I V . . . . . 144 M K I V . . . . . 148 M K I V ..... 151 M K I V . . . . . 155 M K I V . . . . . 209 M K I V . . . . . 209 JB V ..... 275 JB V . . . . . 271 JB V . . . . . 271 JB VI . . . . . 277

GFR GFR ml lmin ml . min-' . ka-'

~~ ~

147 1,56 166 1,66 172 1,65 132 1,89 149 2,Ol 233 1,78 241 1,77 181 1,51 212 1,70 215 1,59 262 1,82 240 1,62 283 1 3 7 302 1,95 385 1,84 337 1,61 43 1 1,59 43 1 1,59 443 1,63 507 1,83

X = 1,72 s = f 0 , 1 4 s O/o = k 8,38

menge (mg/min) im H a m (mgimin) quantitativ aus- geschieden wird, konnte experimentell iiberpriift und bestatigt werden. Hierzu wurde der von einem Jungbullen (275 kg, Infusionsrate 140 mg/min) und einem Mastkalb (150 kg, Infusionsrate 60 mg/ min) spontan abgesetzte Harn in einzelnen Sam- melperioden quantitativ aufgefangen. Durch Be- stimmung der Inulinkon- zentration und Messen der HarnmengeiZeitein- heit (mlimin) wurde die Inulinausscheidung im Harn in mgimin fur jede Einzelprobe berechnet. Die Ergebnisse sind der Tabelle 2 zu entnehmen.

Die bei 4 Mastkalbern und zwei Jungbullen in 20 Einzelversuchen be- stimmte Glomerulare Fil- trationsrate wird zum Vergleich mit den um- fangreichen Untersuchun- gen von POULSEN (1957) am weiblichen Rind auf kg Korpergewicht bezo- gen.

Die G F R eines Mast- kalbes (Versuchstier Nr . IV) schwankte im Ge- wichtsabschnitt 120 bis 209 kg bei 9 Einzelbe- stimmungen an 9 ver- schiedenen Tagen zwi- schen 1,51 und 1,95 ml . min-1 . kg-1, mit einem

Versuche zur Bestimmung der Glornerularen Filti-ationsrate 263

Mittelwert von 1,72 ml . min-1 . kg-1 +_ 0,15. Der Variationskoeffizient (sO/o) von t 8,9 steht in Obereinstimmung mit der von POULSEN (1957) fur das Rind angegebenen indi- viduellen Variation von sO/o = k 10.

Diskussion

BALINT (1 965) bezeichnet das Dauerinfusionsverfahren ohne Harnsammlung als ,,Totalclearance" und die klassische Methode mit Bestimmung des Harnminuten- volumens V und der Harnkonzentration u als ,,renale Clearance". Totalclearance und renale Clearance des Inulins unterscheiden sich beim Menschen nach SCHWARTZ et al. (1950) nicht voneinander und sind mit der Glomerularen Filtrationsrate identisch.

Die Untersuchungen von POULSEN (1957), bei denen die GFR von 10 Kuhen (401-650 kg) als renale Inulinclearance bestimmt wurde, ergeben einen Mittelwert von 1,84 ml . min-1 . kg-' f 0,32 (1,09-2,52). Die Bestimmung der Glomerul5ren Fil- trationsrate von mannlichen Mastkalbern und Jungbullen als Inulin-Totalclearance ohne Harnsammlung liefert mit 1,72 ml . min-1 . kg-1 +_ 0,14 (1,51-2,01) vergleichbare Werte.

Das Dauerinfusionsverfahren erfordert einen erheblichen experimentellen Auf- wand, denn die Inulin-Plasmakonzentration mui3 so lange analytisch verfolgt werden, bis sich ein konstanter Blutspiegel eingestellt hat. Ein solches Plateau wird in vielen Fallen erst 3 Stunden nach Beginn der Vorinfusion erreicht. Zieht man diese Tatsachen in Betracht, so bedeutet die Bestimmung der Inulin-Totalclearance beim weiblichen Rind, bei dem das Katheterisieren der Harnblase leicht moglich ist, gegenuber der klassischen Clearance-Methodik keine Verbesserung.

Anders liegen die Verhaltnisse beim mannlichen Tier. Hier bietet sich aui3er den1 Dauerinfusionsverfahren die Bestimmung der Glomerularen Filtrationsrate nach ein- maliger intravenoser Inulinzufuhr bei abfallendem Blutspiegel an. Mit dieseni Ver- fahren kamen SELLERS et al. (1958) beim Rind zu Ergebnissen, die mit denen von POULSEN (1957) und MANGELSON et al. (1968) zu vergleichen sind. Nach SCHACHTER et al. (1950), DUTZ (1952) und VOGEL (1962) ist die Streuung der MeBwerte nach ein- maliger Inulininjektion jedoch zu grofl, um diese Methode zur genauen Bewertung der Nierenfunktion oder zur Beantwortung physiologischer Fragen heranzuziehen.

Zusammenfassung

Bei mannlichen Kalbern und Jungbullen wurde die Glomerulare Filtrationsrate mit einem Inulin-Dauerinfusionsverfahren ohne Harnsammlung bestimmt. Bei konstantem Inulin-Plasmaspiegel entsprach die Inulinausscheidung im Harn (mg/min) der Dauer- infusionsrate (mgimin). Unter diesen Bedingungen konnte die G F R aus der Dauer- infusionsrate und der Plasmakonzentration berechnet werden und betrug 1,72 ml . min-l . kg-1 t 0,14.

Summary

The glomerular filtration rate was determined in male calves and young bulls by permanent infusion of inulin without urine collection. If plasma concentration of

264 E . Scharrer und G. Riedel

inulin was a t a constant level, urinary excretion of inulin corresponded to the sustaining dose. Under these conditions the G F R could be calculated from sustaining dose and plasma concentration and was 1.72 ml . min-1 . kg-' k 0.14.

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Anschrifl der Autoren: Institut fur 'I'ierphysiologie und Institut fur Ernahrungsphysiolo- gie, 8 Munchen 22, Veterinarstraae 13

Aus dem Insritrit fur Tierphysiologie Vorstond: Prof . DDr. DDr. h. c . J . Bruggemann

Resorptionsstudien bei keimfreien Kuken

11. Die Resorption von Ulsaure

Von E. SCHARRER und G. RIEDEL

Eingang des M s . 9 . 5 . 1972

Im Rahmen von Resorptionsstudien beim Kuken (9, 10, 11, 12) wurde auch der Einflui3 der Keimbesiedelung des Darms auf intestinale Resorptionsprozesse unter- sucht. In bereits publizierten In-vitro-Versuchen am isolierten Dunndarm konnte gezeigt werden, dai3 sich Keimfreihaltung auf den aktiven intestinalen Aminosauren- transport beim Kuken nicht auswirkt (9). Gegenstand dieser Mitteilung ist die Kla- rung der Frage, ob die Resorption von Ulsaure beim keimfrei im Vergleich zum kon- ventionell gehaltenen Kuken verandert ist. Die Untersuchungen wurden an ligierten Darmsegmenten narkotisierter Kuken durchgefuhrt. Bei Anwendung dieser Methode kann die beim keimfreien Nager nachgewiesene verringerte Motilitat des Magendarm- trakts (1, 13) das Resorptionsgeschehen nicht beeinflussen.

Ferner sollten die Untersuchungen Aufschlui3 daruber erbringen, ob zwischen Kuken und Rat te bezuglich der Ulsaureresorption und des Einbaus von Olsaure in die Lipide der Darmwand Unterschiede bestehen.

Fraulein E L I S A B ~ T H M A R T I N und Fraulein URSULA SEELIGER wird fur technische Assistenz gedankt.

Z. Tierphysiol., Tierernihrg . u. Futtermirtelkde. 30 (1972). 264-268 @ 1972 Ver:a: Paul P i r e v . Hamburg und Berlin