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Brincker, Bettina (2004): Einsatz von L-Glutamin und seine Wirkung auf den antioxidativen Status bei Galopprennpferden. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Strong physical exertion causes an increased production of oxygen radicals in humans as well as in animals. The maximum training of race horses also causes a strong oxidative stress. The protection of the organism could be improved by the diatary intake of antioxidants and therefore oxidative stress is reduced. The aim of this study was to prove the hypothesis that through the oral supplement of the aminoacid L-glutamine, the intra-cellular concentration of the antioxidant glutathione (GSH) could be increased and the result is less oxidative stress. Glutamine serves as a substrate for glutathione-synthesis, the most important intra-cellular antioxidative system and has numerous other metabolic functions. In order to examine the protective effects of glutamine on the antioxidant status, steeple chase horses at peak training levels which are under extreme physical exertion were given a supplement of the aminoacid L-glutamine in their food. The examination were focused on an intensive training programme on the grass track on a 3000-metres distance with horses ridden at high speed and over hurdles. The horses were devided into a glutamine supplemented group (G, 20 g/100Kg for a duration of four days before and on the actual day of training) and a control group (K). The process of Glutamine concentration within the serum was defined. The parameters for observation of the antioxidant status (GSH and GSSG, TEAC, Vitamine C, Vitamine E,) and for tissue damage of liver and muscles as well as possible side effects (activities of enzymes: CK, LDH, AST, GLDH; other clinical parmeters: lactate, bilirubin, urea, creatinine, total proteins and hemogram) were determined. Four blood samples were taken from each horse within a certain period ie.: Pre-samples four days before the next grass track training (vw), samples shortly before (vT) and after (nT1) and finally 20 houres after exercise (nT2). The following results have been identified: All glutamine-supplementation was well tolerated without recognizable side effects neither in behaviour nor in hemogram. Through the supplementation of glutamine, significant increase of glutamine in the blood of the G-group was identified and therefore an increased glutamine availability for GSH-synthesis was evident (G vw: 400 ± 54µmol/l; G vT: 600 ± 80µmol/l). The parameters concerning tissue damage, like the medium activities of GLDH and LDH as well as medium concentrations of creatinine after training were higher (statistically insignificant) while the level of lactate, was as anticipated, increased. The other measured parameters (urea, total proteine, AST) were not effected by glutamine supplementation. The parameters for the observation of the antioxidative status showed higher GSH (KnT1: 803 ± 182µmol/l; GnT1: 891 ± 277µmol/l) and lower medium GSSG concentrations (K nT1: 116 ± 79µmol/l; G nT1: 101 ± 65mmol/l) in the glutamine-supplemented group. Also the values of medium TEAC (K nT1: 0,290 ± 0,048 mmol/l; G nT1: 0,321 ±0,026 mmol/l) and medium Vitamine C concentrations (K nT2: 11,23 ± 5,53µmol/l; G nT2: 13,46 ± 2,99µmol/l) were higher in the glutamine group. Even though the differences are not statistically significant, the plurality of the expected changes of the single parameters of the antioxidative status support the hypothesis of the increased GSH synthesis due to glutamine supplementation. Of practical relevance were the results of creatine kinase (CK, K nT1: 5559 ± 2484 nkat/l; G nT1: 3622 ± 627 nkat/l) which showed a significant reduction in the glutamine-supplemented group which could prove a decrease in the muscle tissue damage. It would be interesting to test the effects of glutamine in a larger number of horses under maximal exertion such as a racing situation followed by regeneration phase because this could prove the actual effects of glutamine.

Abstract

Starke körperliche Belastung verursacht sowohl bei Menschen als auch bei Tieren eine gesteigerten Genese von Sauerstoffradikalen. Eine maximale Trainingsbelastung von Galopprennpferden führt auch bei diesen Tiere zu oxidativem Stress. Durch nutritive Aufnahme von Antioxidantien wird der antioxidative Schutz des Organismus verbessert und dieser oxidative Stress verringert. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, die Hypothese zu prüfen, dass durch orale Supplementierung der Aminosäure L-Glutamin die intrazelluläre Konzentration des Antioxidans Glutathion zunimmt und dadurch oxidativer Stress abgemildert wird. Glutamin dient als Substrat für die Glutathion-Synthese, dem wichtigsten intrazellulär wirksamen antioxidativen System und hat zahlreiche andere positive Stoffwechselfunktionen. Zur Untersuchung der protektiven Wirkung von Glutamin auf den antioxidativen Status wurde geplant, Hürdenrennpferden, die in vollem Training stehen und damit extremer physischer Belastung ausgesetzt sind, diese Aminosäure über das Futter zu supplementieren. Diese Untersuchungen konzentrierten sich auf ein Grasbahntraining über 3000 Meter, bei dem die Pferde mit hoher Geschwindigkeit über Hindernisse geritten wurden. Die Pferde wurden in eine Kontrollgruppe (K) und eine glutaminsupplementierte Gruppe (G, 20g Glutamin /100kg KGW über vier Tage vor und am Tag des Grasbahntrainings) eingeteilt. Der Verlauf der Glutaminkonzentration im Serum wurde erfasst. Ausgewählte Parameter zur Beurteilung des antioxidativen Status (GSH und GSSG, TEAC, Vitamin E, Vitamin C) und für Gewebeschäden, die auf eine Muskel- oder Leberbelastung sowie auf eventuelle Nebenwirkungen hinweisen, wurden bestimmt (Aktivitäten der Enzyme: CK, LDH, AST, GLDH; klinisch-chemische Parameter: Laktat, Bilirubin, Harnstoff, Kreatinin, Gesamteiweiß und das Blutbild). Allen Versuchstieren (K und G) wurden innerhalb einer Messperiode, vier Blutproben entnommen: Vorwerte (vw) vier Tage vor dem Grasbahntraining, Werte vor der Belastung (vT), direkt im Anschluss an die Belastung (nT1) und 20 Stunden nach der Belastung (nT2). Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Das oral supplementierte Glutamin wurde von den Pferden gut vertragen. Nebenwirkungen waren weder im Verhalten der Tiere noch im Blutbild zu erkennen. In der glutaminsupplementierten Gruppe konnte ein signifikanter Anstieg der Glutaminkonzentration im Blut gemessen werden. Somit war eine vermehrte Bereitstellung für die GSH-Synthese gegeben (G vw: 400 ± 54µmol/l; G vT: 600 ± 80µmol/l). Von den zur Beurteilung von potentiell auftretenden Organschäden gemessenen Parametern waren die mittleren Enzymaktivitäten von GLDH und LDH sowie die mittlere Konzentration von Kreatinin nach dem Training höher (nicht signifikant), während das Laktat erwartungsgemäß deutlich anstieg. Die übrigen gemessenen Parameter (Harnstoff, Gesamteiweiß, AST) blieben durch die Glutaminsupplementierung und das Grasbahntraining unbeeinflusst. Die Parameter zur Beurteilung des antioxidativen Status wiesen in der glutaminsupplementierten Gruppe höhere GSH- (KnT1: 803 ± 182µmol/l; GnT1: 891 ± 277µmol/l) und niedrigere GSSG-Mittelwerte (K nT1: 116 ± 79µmol/l; G nT1: 101 ± 65mmol/l) auf. Auch die Mittelwerte der TEAC (K nT1: 0,290 ± 0,048 mmol/l; G nT1: 0,321 ±0,026 mmol/l) und der Vitamin C-Konzentrationen (K nT2: 11,23 ± 5,53µmol/l; G nT2: 13,46 ± 2,99µmol/l) waren höher in der glutaminsupplementierten Gruppe. Diese Unterschiede sind zwar statistisch nicht signifikant, aber die Vielzahl der erwartungsgemäßen Veränderungen der einzelnen Parameter des antioxidativen Status unterstützen die Hypothese der Steigerung der GSH-Synthese infolge der Glutaminsupplementierung. Von besonderer Relevanz für die Praxis ist wahrscheinlich der signifikant geringere Anstieg der Kreatinkinase (K nT1: 5559 ± 2484 nkat/l; G nT1: 3622 ± 627 nkat/l) in der glutaminsupplementierten Gruppe, welcher auf eine Reduzierung von Muskelgewebeschäden hinweist. Es wäre interessant, die Wirkung von Glutamin bei einer größeren Anzahl von Pferden und unter maximaler Belastung, wie sie zum Beispiel in einer realen Rennsituation gegeben ist, und in der anschließenden Regenerationsphase zu überprüfen, da dann die Glutaminwirkung wahrscheinlich eindeutig nachgewiesen werden kann.