Fruktani in njihova vloga pri nastanku laminitisa

Fruktani in njihova vloga pri nastanku laminitisa

2212
0
SHARE

Dr. AC. Longland PhD, DIC, BSc and Dr A.J. Cairns

Institute of Grassland and Environmental Research,
Plas Gogerddan, Aberystwyth SY23 EB

Uvod

 

Znano je, da hranjenje konj z velikimi količinami zrnate hrane lahko povzroči laminitis. Raziskave kažejo, da se to najverjetneje zgodi ker majhne količine škroba zaobidejo prebavo v malem črevesu. Razlog za to je ali prevelika koncentracija škroba v hrani, ali pa je škrob v takšni obliki, da ga konjeva organizem ne more razgraditi in porabiti. Neprebavljen škrob nato potuje do debelega črevesa, kjer zaradi grampozitivnih bakterij po hitrem postopku fermentira, bakterije pa se zaradi tega še hitreje razmnožujejo. Produkt, ki ga pri fermentaciji proizvajajo te bakterije, je mlečna kislina, ki zniža pH vrednost v debelem črevesu, zaradi česar le-to postane neugodno okolje za gramnegativne bakterije, ki posledično odmrejo, v procesu odmiranja pa v krvni obtok sproščajo strupe. Prav ti strupi veljajo za glavne povzročitelje s prehrano pogojenega laminitisa (Hinkley, 1997). Če prevelike količine škroba lahko na zgoraj opisan način povzročijo laminitis, sklepamo, da fruktani, ki prav tako izjemno hitro fermentirajo ob prisotnosti grampozitivnih bakterij, lahko povzročijo laminitis na podoben način. V tem primeru je pomembno vedeti, kako nadzorovati vnos fruktanov pri konjih na paši.

Kaj so fruktani?

Med procesom fotosintze ob prisotnosti svetlobe zeleni deli rastline vežejo ogljikov dioksid iz zraka, s čimer si zagotovijo ogljik za izdelavo sladkorjev. Sladkor se ali porabi za rast in razvoj rastline, ali pa se preoblikuje v kompleksnejše ogljikove hidrate, ki služijo shranjevanju energije. Energetsko bogati ogljikovi hidrati lahko za kratek čas ostanejo shranjeni na mestu nastanka, ali pa so transportirani v specializirane organe za shranjevanje na daljši rok. Glavni polisaharid za shranjevanje energije je pri rastlinah škrob, ki sestoji iz glukoznih polimerov, toda pri veliko večino rastlin, tudi za trave lahko škrob shrani samo 10-15% vseh zalog ogljikovih hidratov, preostanek pa je shranjen kot saharoza oz. kompleksnejše oblike sladkorje, ki imajo skupno ime fruktani (Pollock in Cairns, 1991). Fruktani so polisaharidi, namenjeni shranjevanju energije. Saharoza je primarni produkt fotosinteze in je osnova za nadaljnjo sintezo fruktanov. Saharoza se začne akumulirati ko je vsebnost ogljikovih hidratov v rastlini nizka, ko vsebnost sladkorja preseže določeno vrednost, pa se začne sinteza in akumulacija fruktanov, zato v travah ni stalnega razmerja med saharozo in fruktani. Ko so potrebe po energiji visoke, npr. pri pospešeni rasti ali razvoju cveta, vsebnost fruktanov upade, obratno se, ko zahteve po energiji niso tako velike, fotosinteza pa vseeno poteka, fruktani pospešeno akumulirajo. Glukoza, saharoza in fruktani predstavljajo v vodi topen ogljikohidratski del rastline. Shranjujejo se predvsem v listih in steblu rastline.

Biodostopnost fruktanov

Neposrednih podatkov o biodostopnosti fruktanov v prebavnem traktu konj je malo. Raziskave na podganah in ljudeh (imamo en želodec, podgane imajo podobno zaporedje prebavljanja hrane kot konji) pa so vendarle prispevale nekaj uporabnih informacij.

Čeprav je znano, da fruktanske vezi razpadejo v rahlo kislem okolju, je v prebavnih sokovih človeškega in podganjega želodca, prišlo le do tako blage hidrolize (Nelsson in ostali 1988), da so ji znanstveniki pripisali komaj omembe vreden fiziološki pomen.

Prav tako niso opazili razgradnje fruktanov v malem črevesju podgan (Nilsson in drugi, 1988), zagotovo pa v nobeni literaturi ni zabeležen pojav fruktanske hidrolaze pri sesalcih. Kadar se majhne količine fruktanskih oligomerov absorbirajo skozi prebavne sokove, se v enaki količini izločijo v urinu (Oku in ostali, 1984), kar pomeni, da se v telesu živali ne presnavljajo, ampak jih telo izloči kot odvečne.

Fruktanski polimeri so pri testnih podganah neprebavljeni prišli skozi želodec in malo črevo, do debelega črevesa. Iz debelega črevesa se niso izločili kot odvečne snovi, se pravi, da so s pomočjo mikroflore debelega črevesa fermentirali (Nilsson in drugo, 1988).

 

Z “in vitro” raziskavami v naših laboratorijih je bilo prikazano, da fruktani z različnimi molekularnimi masami, lahko zelo hitro fermentirajo v zadnjem delu konjskega prebavnega trakta in s pomočjo vampnih bakterij, hitrost fermentacije pa je odvisna od značilnosti fruktana. Mikroorganizmi, ki najbolj reagirajo s fruktani so pogosto saharolitične grampozitivne bakterije, vključno s Streptococcus bovis (vampne bakterije).

Iz zgoraj napisanega je mogoče sklepati, da tudi konji niso sposobni prebaviti in absorbirati fruktanov v želodcu in malem črevesu, ko pa fruktani dosežejo debelo črevo, lahko fruktani zaradi mikroflore v debelem črevesu fermentirajo.

Akumulacija fruktanov na pašnih površinah

Fruktani se ne shranjujejo samo v travah zmernih podnebij, ampak tudi v mnogih drugih rastlinah, ki jih najdemo na pašnikih (npr. regrat in njivska škrbinka). Vsekakor trave predstavljajo največji del prehrane pašnih živali (tudi konj), zato bo v nadaljevanju tega besedila največ pozornosti posvečene akumulaciji fruktanov v travah. To, koliko fruktanov se akumulira v travi, je odvisno od več presenetljivih faktorjev- od vrste trave, njene kvalitete (sejana, “divja”…), dela rastline, ki ga preiskujemo, zrelosti trave, dela leta v katerem rastlino preiskujemo, dela dneva, temperature, vlage, vsebnosti dušika in težkih kovin v tleh, uporabe herbicidov…

Chatterton in drugi (1989) so v toplih in hladnih vremeskih razmerah raziskali vsebnost fruktanov v 128 odsekih trav, rastočih v zmernih klimatskih razmerah. Odkrili so, da listi trav, ki rastejo v hladnejših razmerah, vsebujejo mnogo več fruktanov kot listi trav, ki rastejo v toplejših pogojih.

Vsebnost fruktanov v različnih vrstah trav (gramov fruktanov / kg suhe snovi)

  Hladno: 5 – 10°C Toplo: 11 – 25°C
Pasja trava (Dactylis glomerata L.)
130 8
Travniška bilnica (Festuca pratensis)
220 0
Trpežna ljulka (Lolium perenne L.)
210 10
Mačji rep (Phleum pratense)
111 2

Opaziti je, da sta vsebnosti fruktanov v času opazovanja pri pasji travi in mačjem repu opazni nižji kot pri drugih dveh vrstah trav. Nadalje, se vrsta fruktanov razlikuje glede na vrsto trav. Fruktani z večjo molekulsko maso se nahajajo mačjem repu in pasji travi, oligofruktani z manjo molekulsko maso pa v ljulki. Raziskave “in vitro” so pokazale, da fruktani s večjo molekulsko maso najverjetneje fermentirajo počasneje kot tisti z manjšo.

V steblu rastlin se nahaja mnogo več fruktanov kot v listih, kar je smiselno, saj je steblo glavno skladišče za fruktane (Sprague in Sullivan, 1949).

Nihanja v vsebnosti fruktanov so vidna skozi vso rastno sezono, ko je potreba po energiji močno povečana. Tako vsebnost fruktanov močno pade, ko rastlina razvija cvet ali seme.

Če je normalen življenjski cikel onemogočen zaradi paše ali pogoste košnje, pa rastlina ostane nerazvita, listnata in v poznem poletju vsebuje veliko manj fruktanov, kot bi jih, če bi se normalno razvila in v tem času oblikovala seme, na jesen pa se vsebnost fruktanov spetpoveča, predvsem v steblu rastline. Če je trava zelo popašena, ali zelo kratko pokošena, bo vsebnost fruktanov padla, saj trava potrebuje energijo za obnavljanje (Younger, 1972).

Vsebnost fruktanov se lahko drastično spremeni v roku nekaj ur in dnevna nihanja so lahko zelo opazna. Tako v času normalne rasti (ko so temperature stalno nad 10°C) relativno nizke vsebnosti pogosto (a ne vedno) zasledimo zgodaj zjutraj, tekom dneva naraščajo, pogosto so najvišje pozno popoldan in zgodaj zvečer, proti jutru pa zopet upadejo.

Količina fruktanov, ki se akumulira v listih v 24ih urah je odvisna od dejavnikov kot sta temperatura in moč svetlobe in od tega, koliko fruktanov je v rastlini ostalo od prejšnjega dne. Dodajanje dušika povzroči hitrejšo rast, kar se kaže tudi z manjšim akumuliranjem fruktanov (Jones, 1970). Nasprotno dejavniki, ki zavirajo rast (kot na primer izpostavljenost visokim vsebnostim težkih kovin ali nizkim koncentracijam herbicidov) lahko pospešijo akumulacijo fruktanov (Frossard in drugi, 1989).

V senu je manj fruktanov kot v sveži travi, še manj pa jih je v senaži in silaži, saj tu zaradi mikroorganizmov fermentirajo. Slama je še ena od vlakninastih možnosti za konjsko prehrano. Čeprav je njena prehrambena vrednost precej nižja kot pri senu, senaži ali silaži, pa vsebuje tudi izredno malo fruktanov. Krmilne rastline, kot je naprimer lucerna, namesto fruktanov proizvajajo škrob kot glavni način shranjevanja polisaharidov in zato vsebujejo izredno malo fruktanov.

Kako konju preprečiti prekomerno uživanje fruktanov?

Iz zgoraj napisano je jasno, da je akumulacija fruktanov v pašniških travah zaleten proces, ki je odvisen od mnogih dejavnikov. Vseeno pa lahko na več načinov pri konjih na paši zmanjšamo uživanje fruktanov.

– konje pasemo na pašnikih, kjer rastejo tiste vrste trav, ki proizvajajo manj fruktanov, po možnosti v kombinaciji z metuljnicami. Metuljnice (Fabaceae) proizvajajo škrob
– konje spuščajte na pašo pozno ponoči ali zelo zgodaj zjutraj, do poldneva pa jih pripeljite s paše
– izogibajte se pašnikom, ki niso redno košeni oz. popašeni
– konj ne spuščajte na pašo zgodaj spomladi (pred cvetenjem) in jeseni ko vsebnost fruktanov v travah naraste
– če se ne morete izogniti nekošenim pašnikom, je najverjetneje bolj varno, če konje za daljši čas na takšen pašnik spustite, ko trave že oblikujejo seme
– konj ne spuščajte na pašnik, ki je bil izpostavljen nizkim temperaturam in takoj nato toplemu, sončnemu vremenu (npr. pozne pozebe, ki jim sledi toplo, sončno vreme)
– konj ne spuščajte na pašnik takoj ko je ta pokošen (npr. neposredno po drugi košnji)

Če je pomembno, da konj zaužije čim manj fruktanov (npr. pri vnetju kopit), se paša popolnoma odsvetuje, konju pa za zadovoljitev potreb po vlakninasti hrani pokladamo seno, senažo in silažo, lucerno, pesne rezance ali slamo. Uravnotežena mešanica nekaterih ali vseh od naštetih, bi morala zadovoljiti energetske potrebe večine konj, razen tistih, ki resnično veliko delajo.

Viri:

Chatterton., N.J., Harrison, PA., Bennett, J.H.
and Assay, K.H. (1989) J. Plant Physiol.
134:169-79

Frossrad, R., Staddenham,F.X. and Nierdehauer,J. (1989) J. Plant Physiol. 134,180

Hinkley, K.(1997) Second International Conference on Feeding Horses

Jones, D.I.H. J.Agric.Sci. Camb. 75: 293-300

Nilsson, U., Rickard, 0., Jagerstad, M., and Birkhed. D. (1988) . J,Nutr 118:1325-1330
Pollock, C.J and Cairns, A.J.(1991) Annual Rev.Plant. Mol. Biol, 42:77

Sprague. V.G. and Sullivan, J.T. (1949) Plant Physiol. 92-102

Youngner,V,B, (1972) The Biology and Utilisation of Grasses, McKell, C.M. Youngner, V.B.(eds) Academic Press, London.
Oku, T., Tokunga., T and Hosoya, N. (1984) J.Nutr. 114:1574-1581

http://members.aol.com/wdds1/horsetalk/dh-sci1lam.htm

BREZ KOMENTARJEV