Ratte und Maus: Versuchstiere in der Forschung 9783111465234, 9783111098340

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HAGEMANN • Ratte und Maus

Ratte und Maus V E R S U C H S T I E R E IN D E R F O R S C H U N G VON

DR. E B E R H A R D HAGEMANN DIPL.-LANDWIRT; FÜR

LEITER

DER

LABORATORIUMSTIERE

ZUCHTSTATION

BÖ S I N G F E L D / L I P P E

UND

GÜNTER SCHMIDT BIOLOGE

M I T 75

ABBILDUNGEN

U N D 198 T A B E L L E N

WALTER DE G R U Y T E R & CO. V O R M A L S G . J . G Ö S C H E N ' S C H E V E R L AG S H AN D L U N G • J . G U T T E N T A G VERLAGSBUCHHANDLUNG

• GEORG REIMER VEIT & COMP.

B E R L I N 1960

• K A R L J. T R Ü B N E R

Copyright 1960 by Walter de Gruyter & C o., vormals G. J . Göschen'sehe Verlagshandlang — J . Guttentag, Verlagsbuchhandlung — Georg Reimer — Karl J . Trübner — Veit & Comp., Berlin W 35, Genthiner Straße 13 — Alle Rechte, auch die des auszugsweisen Nachdrucks, der photomechanischen Wiedergabe, der Herstellung von Mikrofilmen und der Übersetzung, vorbehalten — Printed in Germany — Archiv-Nr. 52 114 60— Satz: Walter de Gruyter & Co., Berlin W 3 5 Druck: Franz Spiller, Berlin SO 36

Vorwort Das vorliegende Werk wendet sich in erster Linie an jene Kreise, die routinemäßig mit Ratten und Mäusen in Wissenschaft und Industrie umgehen. Es ist erstrebt worden, die in diesem Rahmen wichtigen Daten möglichst übersichtlich zusammenzustellen und darüber hinaus auch die Grundlagen der Zucht und Haltung zu behandeln. Die Anordnung des Stoffes resultiert aus den langjährigen praktischen Erfahrungen der Verfasser und wurde bereits bei früheren Publikationen in ähnlicher Weise gehandhabt. Von einer eingehenden Behandlung spezieller Forschungsverfahren und Operationsmethoden wurde bewußt abgesehen, da dies den Rahmen des Buches sprengen würde. Die etwas ausführlichere Darstellung der Ernährungsphysiologie der Ratte und die Behandlung verschiedener Zucht- und Haltungsmethoden bei Ratte und Maus ist auf die Tätigkeit der Autoren in der Zuchtstation für Laboratoriumstiere zurückzuführen, wo man sich in den letzten Jahren mit derartigen Problemen beschäftigt hat. Es ist uns ein besonderes Bedürfnis, allen denen zu danken, die uns bei unserer Arbeit unterstützt haben. Es sind dies Frau Dr. Junker von der Bundesforschungsanstalt für Fischerei, Hamburg und die Herren Prof. Dr. Koch und Dr. Jöchle vom Institut für Tierzucht und Erbpathologie der Freien Universität Berlin, Prof. Dr. Koßwig und Prof. Dr. Weidner vom Staatsinstitut für Zoologie der Universität Hamburg, Prof. Dr. Peus vom Zoologischen Museum der Humboldt-Universität Berlin und Dr. Wodsack vom Hygienischen Staatsinstitut Hamburg. Herr Dr. Spies unterzog sich bereitwillig der Mühe, das Manuskript vom veterinärmedizinischen Standpunkt aus durchzusehen. Herr Dr. Lorenzen überprüfte den dentalmedizinischen Teil. Bösingfeld und Lübeck, Sommer i960 Dr. E. Hagemann

Günter Schmidt

Inhaltsverzeichnis Seite

A. Die Ratte

I. Stammform der Albinoratte a) Kennzeichen der Mäuse im engeren Sinne b) Kennzeichen der Ratten 0) Kennzeichen der Wanderratte II. Verhalten der Ratte III. Haltung der Ratte a) Zuohtraum b) Käfige c) Fütterung IV. Zucht der Albinoratte a) Zuchtverfahren b) Auswahl der Zuchttiere c) Alter der Zuchttiere d) Deckakt e) Geburtsakt f) Geburtsgewichte g) Geschlechtsdifferenzierung h) Zahl der Jungtiere 1) Absetzen der Jungtiere j) Ruhepause der Zuchtweibchen k) Entwicklung der Jungratten 1) Zuchtleistung m) Lebenserwartung der Ratte V. Portpflanzungsbiologie a) Vaginalpfropfen b) Tragezeit 0) Senile Veränderungen d) Zyklus e) Ovulation f) Transport von Spermien und Eiern g) Eibildung h) Eierstocksregeneration 1) Gelbkörper j) Laktation k) Geschlechtsbeeinflussung 1) Puerperum m) Inzucht VI. Ernährung a) Eiweißstoffwechsel b) Fettstoffwechsel c) Glykogenstoffwechsel d) Mineralstoffwechsel e) Mineralstoffmischungen f ü r Versuche f) Vitaminstoffwechsel

1 2 2 2 6 9 9 10 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 17 18 18 18 18 19 19 21 22 23 23 24 24 24 25 25 26 27 30 30 32 37 39

VIII

Inhaltsverzeichnis Seite

VII. Genetik VIII. Anatomie und Physiologie a) Körperbedeckung b) Stützsystem und Schwanz c) Bewegungssystem d) Reizleitungssystem e) Kreislaufsystem f) Respirationssystem g) Ausscheidungssystem h) Verdauungssystem i) Hormonales System 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Hypophyse Schilddrüse Nebenschilddrüse Thymus Epiphyse Bauchspeicheldrüse Nebennieren Geschlechtshormone Zusammenfassende Darstellung der Hormonbestimmungsmethoden

61 64 64 65 69 74 78 88 89 90 95 95 102 104 105 107 107 108 111 113

j) System der Geschlechtsorgane 1. Männliche Geschlechtsorgane 2. Weibliche Geschlechtsorgane

115 115 116

k) System der Sinnesorgane 1. Tastsinn 2. Geschmacksinn 3. Geruchssinn 4. Gehörsinn 5. Sehsinn

117 117 117 118 118 119

1) Tabellenanhang

120

m) Gebiß

128

IX. Embryologie

133

X. Parasiten und Krankheiten der Ratte a) Parasiten b) Krankheiten XI. Verwendung der Albinoratte in der Forschung a) Die bekanntesten Vitamin-A-Teste b) Die Ratte in der Vitamin-D-Forschung c) Die Ratte in der U. V.-Forschung d) Klassischer Vitamin-E-Test e) Fettsäure-Test i) Histologische Untersuchungsmethoden g) Toxizitäten Literatur

153 153 162 170 171 172 177 178 178 179 181 186

Inhaltsverzeichnis

IX Seite

B. Die Maus I. Stammform der Albinomaus I I . Verhalten der Maus

191 191

I I I . Haltung der Maus a) Zuchtraum b) Käfige

195 195 196

IV. Zucht der Maus a) Voraussetzung für die Zucht b) Zuchtverfahren c) Alter der Zuchttiere d) Geburtsakt e) Entwicklung der Jungtiere f) Wachstumverlauf der Maus g) Beziehungen zwischen Muttermilch und Wachstumsverlauf . . . . h) Lebenserwartung der Maus i) Zuchtbuchführung

198 198 198 201 202 202 203 203 204 204

V. Fortpflanzungsbiologie a) Vaginalpfropfen b) Tragezeit c) Wurfgröße d) Zwillinge e) Jungtierfressen f) Geburtsgewicht g) Östruszyklus h) Methoden des Vaginalabstrichs i) Östrus nach der Geburt j) Ovulation k) Eibüdung 1) Scheinträchtigkeit m) Laktation VI. Inzuchtstämme a) Definition der Inzuchtstämme b) Symbole für Inzuchtstämme c) Definition von Unterstämmen d) Kennzeichnung der Unterstämme e) Isogenetische Stämme f) Kennzeichnung der Inzucht g) Hybridzuchten h) Über die Herauszüchtung und Erhaltung von Inzuchtlinien . . . . i) Einige der bekanntesten Mäuseinzuchtstämme VII. Ernährung der Maus a) Vitamine b) Mineralstoffe c) Aminosäuren VIII. Genetik

205 205 205 206 207 207 207 208 208 210 210 211 211 212 212 213 213 213 214 214 214 214 215 216 223 224 225 225 226

X

Inhaltsverzeichnis Seite

IX. Anatomie und Physiologie a) Zusammensetzung der Maus b) Körperbedeckung c) Stützsystem d) Bewegungssystem e) Reizleitungssystem f) Kreislaufsystem g) Respirationssystem h) Ausscheidungssystem i) Verdauungssystem j) Hormonales System k) System der Geschlechtsorgane 1. Männliches Geschlechtssystem 2. Weibliches Geschlechtssystem 1) System der Sinnesorgane 1. Geschmackssinn 2. Geruchssinn 3. Hautsinnesorgane 4. Gehörsinnesorgane 5. Sehsinnesorgane m) „Winterschlafdrüsen" X. Embryologie XI. Parasiten und Krankheiten der Maus a) Parasiten b) Krankheiten Anhang: Die Maus in Geschichte und Mythos der Völker

237 237 237 239 239 239 239 242 243 244 248 251 251 254 258 258 258 258 258 258 259 259 266 266 270 283

Literatur

296

Neuzeitliche Versuchstierstallungen Der zweckmäßige Versand von Versuchstieren Sachverzeichnis

301 312 314

A. D I E

RATTE

I. Stammform der Âlbinoratte Zur Gruppe der Mäuse im engeren Sinne gehören u. a. die Gattungen Mus und Rattus. Linné faßte 1758 Ratten und Mäuse unter dem Genusnamen Mus zusammen. Trouessart stellte 1881 das Subgenus Epimys für die heutigen Ratten auf und reservierte den Genusnamen Mus für die Mäuse (Typus: Mus musculus). 1910 erhob Miller Epimys zum Gattungsnamen für Ratten. Dieser mußte jedoch, wie Hollister 1916 ausführte, auf Grund der Prioritätsgesetze zugunsten von Rattus weichen, der 1803 von Fischer aufgestellt wurde. 1777 beschrieb Erxleben die Wanderratte unter dem Speziesnamen norvegicus. 1778 wurde sie von Pallas unter dem Speziesnamen decumanus behandelt. Gessner nannte das Tisr unter dem Artnamen aquaticus 1551. Dieser Speziesname aber kann keine Geltung haben, da man sich darauf geeinigt hatte, daß alle vor Linné gebrauchten Namen, mit Ausnahme der arachnologischen, für ungültig erklärt werden sollen. Linné hat die Wanderratte weder in der Fauna suesica 1746 noch in seinem Systema 1758 und 1766 erwähnt. E r kannte nur Rattus (syn. Mus) rattus, die Hausratte. Der gültige Name der Wanderratte ist also Rattus norvegicus (Erxleben). Die ursprüngliche Heimat der Wanderratte ist Zentralasien, von wo aus sie sich durch aktive und passive Wanderungen immer weiter verbreitet hat. Man kann sie heute als Kosmopolit bezeichnen. Gessner beschrieb das Tier zwar in seiner Historia animalium, hat sie augenscheinlich aber nie zu sehen bekommen. Ob sie schon im Laufe des 15. Jahrhunderts nach Europa gekommen ist, wie einige Autoren vermuten, ist sehr fraglich. Nach Pallas 1831 wanderte sie im 18 Jahrhundert aus dem Osten ein und wurde in großer Menge bei der Überquerung der Wolga in der Provinz von Astrachan im Jahre 1727 beobachtet. Wahrscheinlich durch den Schiffsverkehr trat sie zwischen 1728 und 1730 in England auf (Donndorff 1792) und wurde dort als „Hannoveraner" Ratte bezeichnet, weil man jedes Unglück des Landes mit dem damals herrschenden Hannoveraner Königshaus in Zusammenhang brachte. 1750 hatte die Wanderratte nach Donndorff Ostpreußen erreicht, 1753 wurde sie in Paris gemeldet. Nach Harlan 1825 kam sie 1775 nach den Vereinigten Staaten. Rattus rattus (L.), die Hausratte (Abb. 2), ist fossil im Pliozän der Lombardei erhalten, ferner in Quartärablagerungen in der Nähe von Pisa und im Pleistozän von Kreta. Im Diluvium Westdeutschlands und Mecklenburgs trat sie zusammen mit dem Menschen in dessen Behausung nach Blasius 1857 auf. Schwarze (Rattus rattus rattus) und graue (Rattus rattus alexandrinus) Form sind nicht scharf getrennt. Letztere wird auch als Dachratte oder ägyptische Ratte bezeichnet. Sie ist in wärmeren Gebieten häufiger als die schwarze Form. Rattus rattus ist allgemein mehr auf Wärme angewiesen als Rattus norvegicus. Während die Hausratte in der Frühzeit wahrscheinlich nicht allzusehr verbreitet war, kam sie durch die Völkerwanderungen und den umfangreichen Handel mit dem Osten zwischen 400 bis 1100 nach Chr. und später in großer Anzahl nach Europa. Alle Berichte über große Rattenplagen vor 1700 beziehen sich daher auf die Hausratte. Auch die Tiere der Hamelner Ratten1

Batte und Maus

2

Stammform der Albinoratte

fängersage waren Hausratten. Nach Meinardus 1882 erwähnen die ältesten Handschriften, die mit der Rattenfängersage 1284 zusammenhängen, interessanterweise von den Ratten selbst überhaupt nichts. Die Art wurde durch den Schiffsverkehr nach Südamerika gebracht (Vega 1609). Dennant 1781 gab als Ankunft in Peru das J a h r 1544 an. 1615 gab es eine Rattenplage auf den Bermudas. I n den USA wird die Hausratte in ihrer schwarzen Form heute zerstreut in einigen nördlichen Staaten angetroffen, während die Dachratte in den Südstaaten die häufigere ist. Die Hausratte ist zierlicher als die Wanderratte und in ihrer Figur der Maus ähnlicher. Sie bevorzugt alsLebensraum trockene, höher gelegene Räume (aber viele Ausnahmen!), z. B. Kornspeicher. Die ägyptische Ratte ist ihr im Habitus ähnlich und wird vielfach als ihre Stammform angesehen. Albinoformen sind von Haus- und Wanderratte bekannt. Albinos der Hausratte wurden 1658 von Topsell beschrieben. Lloyd berichtet 1912, daß sie in Indien nicht ungewöhnlich seien; dort kommen sehr starke Hausrattenpopulationen vor. Alle weißen Laboratoriumsratten stammen von der Wanderratte ab. Moss (1836) berichtet von Albinos dieser Form in oder in der Nähe von Bristol (England) im Jahre 1822. Solche Albinos wurden gefangen und zunächst als Spieltiere gehalten. Die Albinoratte wurde also erst vor etwa 100 Jahren domestiziert. a) Kennzeichen der Mäuse im engeren Sinne

Typisch sind spitze, behaarte Schnauze, breite, gespaltene Oberlippe, in 5 Reihen angeordnete Vibrissae, große, tiefschwarze Augen, langer, nackter, nur spärlich mit wenigen steifen Haaren bedeckter Schwanz, der mit viereckigen oder viereckig verschobenen Schuppen bedeckt ist. Diese Schuppen sollen die letzten Reste einer Beschuppung sein, die sich bei stammesgeschichtlichen Vorfahren gefunden haben, wie einige Autoren vermuten. Der Schwanz dient beim Balancieren der Verlagerung des Schwergewichts. Die Vorderfüße tragen vier Zehen und eine Daumenwarze, die Hinterfüße sind fünfzehig. Jeder Kiefer besitzt drei Backenzähne, die von vorn nach hinten an Größe abnehmen. Ihre Kaufläche ist höckerig. Sie schleift sich immer mehr ab, wodurch quergestellte Schmelzbänder entstehen, die im hohen Alter verschwinden können. Typisch sind die wurzellosen Nagezähne (Incisivi), welche ständig nachwachsen. Der Pelz besteht aus kurzem Unterhaar und längeren, steifen, abgeplatteten Grannen. Zahnformel:

^

^

b) Kennzeichen der Ratten

Allen Ratten sind gemeinsam: 210 bis 260 Schuppenringe am Schwanz, in der Mitte ungeteilte Gaumenfalte, im Vergleich zur Maus plumperer und dickerer Habitus. c) Kennzeichen der Wanderratte (Abb. 1)

Größe: 405 bis 475 mm, Schwanzlänge 200 bis 250 mm, also kürzer als der Körper (im Gegensatz zur Hausratte). Schwanzschuppenringe: höchstens 220. Hinterfuß: 41 bis 45mm. Ohren: höchstens 2 1 m m . Schädellänge: 43,4 bis 5 4 m m (Hirnkapsel mehr schmal als zylindrisch). Gewicht: 300 bis 500 g, maximal bei männlichen Tieren 750 g. Unterschiede gegenüber der Hausratte: Schlechteres Klettern, besseres Schwimmen und Tauchen, besseres Laufen, größere Größe, stumpferer Kopf, kleinere und dickere Ohren, die mehr mit Haaren bedeckt

Kennzeichen der Wanderratte

3

sind, relativ schwache Krallen, nicht so schnelle Bewegungen, 12 bis 14 Zitzen (bei Hausratte 10). Die Lebensdauer beträgt 3 bis 4 Jahre. Manche Tiere werden älter. Die Züchtung gelingt am besten im Frühjahr. Die Tragezeit beträgt 21 Tage und kann durch Säugen während der Tragezeit auf 23,4 bis 25,5 Tage verlängert werden. Pro J a h r bringt sie 5 bis 6 Würfe. Diese sind in Nordeuropa größer als in Indien. I n der temperierten Zone beträgt die durchschnittliche Wurfgröße 10 bis 10,4, maximal 23 (in England) Junge. Würfe von 16 Jungen sind nicht selten. I n Indien beträgt der Durchschnitt 8 bis 12, das Maximum 14 Junge. Der erste Wurf ist im allgemeinen klein. Die beiden nächsten sind am größten, wie bei der normalen Albinoratte. Das Geburtsgewicht beträgt bei der männlichen

Abb. 1. Albino-Laboratoriumsratte, trächtiges $

R a t t e 5,34g, bei der weiblichen 5,09g. Der letzte Wurf hat im Durchschnitt 4,8 Junge. Die Zahl der Würfe ist bei der Albinoratte also bei praktisch gleicher Zahl von Jungen/ Wurf größer. Die Laktationsperiode beträgt 5 Wochen, also eine Woche mehr als bei der Albinoratte. Mit 8 Monaten sind die Tiere zuchtreif. Die Menopause tritt bei in Gefangenschaft gehaltenen Tieren im Alter von 20 Monaten ein, aber manche Weibchen haben noch im Alter von fast zwei Jahren Junge. Bei in Gefangenschaft gehaltenen Tieren kommt es schon mit 4 bis 5 Monaten zur Fortpflanzung. Die Wildratte h a t also eine längere Sexualperiode als die Albinoratte. Die Jungen öffnen mit 16 bis 17 Tagen ihre Augen. Da bei der Wildratte meist zwei oder mehrere Würfe hintereinander geboren werden, worauf eine Pause eintritt, ist ihre Fruchtbarkeit nicht so groß, wie vielfach angenommen wird, selbst unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die aus den Frühjahrs würfen stammenden Jungen im Herbst fortpflanzungsfähig sind. Da die Wanderratte im Gegensatz zur Hausratte kein Holz zum Bauen benötigt, ist sie in ihrer Verbreitung nicht so eingeengt. Die ursprüngliche These, daß die Wanderratte die Hausratte in Europa fast verdrängt habe, ist nach Steiniger heute kaum mehr zu halten, da beide Arten verschiedene Wohnbezirke bevorzugen. So liebt die Wanderratte z. B. besonders Stallungen, Keller und Kanäle usw. Auch das verstärkte Wiederauftreten der Hausratte spricht sehr gegen die Vernichtungstheorie. — Die Wanderratten Europas und Amerikas sind ähnlich und unterscheiden sich sehr von denen auf J a v a .

Stammform der Albinoratte

4

Tab. 1. Gewichtsentwicklung Alter in

13 30 60 90 120

151 212

304 455 578 670

Tagen

(Nach Donaldson

1924)

Körpergewicht in g Männchen Weibchen

15,4 33,4 81,9 115,9 148,6 176,1 218,4 265,5 322,3 358 374,5 (bis 546)

16,3 37 75,2 105 122,6 142 172,1 209,8 260,5 266,5 284,4 (bis 376)

Die Wildratten sind hinsichtlich des Gewichts in allen Stadien viel variabler als die Albinos. Im Vergleich zur Albinoratte sind die Werte für die Gliedmaßen höher, für den Rumpf niedriger. Das Kranium der Wanderratte ist relativ schwerer als das der Albinoratte, ebenso Muskulatur und Eingeweide, während der Fettgehalt niedriger als bei der Albinoratte ist. Das Gehirn erscheint abgerundeter als bei der Albinoratte, der Okzipitalkortex relativ dicker infolge besserer Entwicklung des visuellen Apparats. Im oberen sympathischen Zervikalganglion sind die Zellen kleiner als bei der Albinoratte. Bei gleichem Körpergewicht sind die Augäpfel leichter als bei der Albinoform. Dagegen sind die Hoden und Ovarien schwerer. Der etwas höhere Prozentsatz Wasser im Nervensystem der Wildratte stammt von der größeren Masse der Zytoplasmasubstanzen der etwas größeren Zellkörper der Wildratte. Das Skelett der Wildform ist relativ schwerer, ebenso die Nebennieren. Die Schilddrüse ist leichter. Die absolute Gewichtsdifferenz zwischen beiden Geschlechtern ist bei der Wildratte größer, vor allem hinsichtlich des Gehirns. Der Domestikationseffekt hat die Männchen der Albinoratte mehr als die Weibchen in bezug auf das Nervensystem beeinflußt, und zwar in so starkem Maße, daß das weibliche Rückenmark der Albinos schwerer als das männliche ist. Im Vergleich zur Albinoratte ist die wilde Wanderratte absolut schwerer, relativ etwas länger; sie hat ein relativ schwereres Gehirn und Rückenmark und bei gleichem Alter einen etwas höheren Wassergehalt im Zentralnervensystem. Diese i - C h a r a k t e r e verschwinden nach und nach, wenn die Ratte domestiziert wird. Bei gleichem Körpergewicht hat die Wildform eine kleinere Hypophyse. Bei gleicher Körperlänge hat sie ein kleineres Körpergewicht. Alles in allem wiegt die Wildform mehr als die Albinoform und ist etwas länger. Dagegen ist die Albinoratte frühreifer. Sie kreuzt sich leicht mit ihrer wilden Stammform, dagegen nicht mit Hausratten. Aus Paarungen Wild x Albino bekommt man fortpflanzungsfähige Nachzucht. Weitere Hinweise auf die Verwandtschaft zwischen Wander- und Albinolaborratte liefert die Ähnlichkeit der Hämoglobinkristalle beider. Beide sind auch hochresistent gegenüber den gewöhnlichen Wundinfektionsorganismen, gegenüber Tuberkulose und Diphtherie, aber sehr anfällig für die Rattenpneumonie. Die folgenden Tabellen (Nach Donaldson [1924] z. T. verändert), geben einige Werte für die Organe der Wanderratte. Vor einem Schrägstrich (/) stehende Zahlen beziehen sich auf männliche, dahinter stehende auf weibliche Tiere.

5

Kennzeichen der Wanderratte Tab. 2. Gewichtsentwicklung der Wildratten Körperlänge mm 52 122 165 208 250 260

Schwanzlänge mm 17,3/ 18,4 89,5/ 92,1 130,1/133,1 169,4/172,9 207,2/211

Körpergewicht g 5,1/ 5,2 45,4/ 46,3 99,9/102,2 201,3/206,6.. 383,9/395,7 446,2/460,4

Gehirngewicht g 0,27/0,307 1,583/1,559 1,887/1,858 2,148/2,115 2,385/2,349 2,44/2,403

Körpergewicht

Integument

Muskulatur

Eingeweide

0/ /O

0/ /O

0/ /O

18,42 17,35

35,39 41,66

23,40 20,95

a 6

65 164

Abb. 2. Skel. Hausratte

Tab. 3. Bezit'hung zwischen Körper- und Organgewicht Weibchen

Männchen

Körpergewicht

Drüsengewicht

Körpergewicht

Drüsengewicht

69 226 319

0,015 0,033 0,05

73 224 342

0,014 0,028 0,078

186 315

0,0065 0,01

182 273

0,0071 0,0095

69 278 319

0,026 0,081 0,088

67 272 340

0,037 0,128 0,137

133 280

1,8 3,1

126 272

0,036 0,098

g

Schilddrüse

Hypophyse

Nebennieren

Geschlechtsdrüsen

g

g

Prozentsatz von Wasser im Blut 80,05—80,82 Prozentsatz von Wasser im Gehirn im Alter von

g

1 Tag 25 Tg. 47 Tg. mit 195 g mit 465 g

88,2 80,9 79,3 78,4 78,0

Verhalten der Ratte

6

II. Verhalten der Ratte Hinsichtlich des Verhaltens, der Methodik von Lernversuchen und der allgemeinen Sinnesphysiologie muß auf Murin sowie Farris und Griffith verwiesen werden. Im Gegensatz zur Maus ist die Albinoratte sehr friedfertig und kaum zu Beißereien aufgelegt. Daher gelingt es auch leicht, neue Tiere in einen Zuchtstamm einzugewöhnen. Rangordnungskämpfe kommen in gut durchgezüchteten Stämmen kaum vor. Kämpferisches Verhalten wurde in Anwesenheit des Futters beobachtet. Die Anwesenheit eines Rivalen kann zur Zunahme der Laufgeschwindigkeit (um eher als dieser am Futter zu sein) oder zur Abnahme der Laufgeschwindigkeit führen. Letzteres zeigt die ständig „verlierende "Ratte. Vielfach zeigt der Verlierer ein aggressives Verhalten. Bei Futterkämpfen teilen sich nach einer Anzahl von Kämpfen Sieger und Verlierer friedlich das Futter. Zu Gemeinschaftsleistungen sind Ratten nicht fähig, wie Versuche zeigten, bei denen zwei Tiere gemeinsam eine Klappe ziehen mußten, um an das Futter zu gelangen. Nach Boxberger liefen bei Labyrinthversuchen 10 Albinoratten zunächst blindlings durch die Laufgänge und beachteten die Klappenmarken nur wenig. Erst wenn man ihnen mehrere Aufgaben gestellt hatte, wurden sie aufmerksamer. Eine Belohnung wirkt auf Ratten viel stärker als auf Mäuse. Rieß verglich Ratten und Mäuse 1934 hinsichtlich ihrer Lernfähigkeit. Dabei schnitten Ratten mit absolut kleinerem Gehirn besser als andere ab. In Gedächtnisversuchen sind Ratten den Mäusen überlegen. Sie behielten ihre erste Aufgabe bis zu drei versuchsfreien Wochen länger als Mäuse. Beim Wiedererlernen sind die Verhältnisse umgekehrt, obgleich die Mäuse zum anfänglichen Lernen mehr Zeit benötigt hatten als die Ratten. Die beiden besten Mäuse waren den beiden besten Ratten überlegen. Die besten Lerner waren die körperlich schwächsten. Die Beziehungen zwischen Lernen und absolutem und relativem Hirngewicht zeigt die folgende Übersicht (nach Boxberger): Tab. 4. Batte Nr.

Schlechtlernend

Bestlernend

Absolutes Hirngewicht in g, relatives in % 1 2 7 8 9 10

1,90 g 0,86% 1,89 g 0,85% 1,73 g 0,77% — — —

— — — 1,54 g 0,99% 1,97 g 0,95% 1,98 g 0,92%

Versuche über die Nestbauaktivität zeigten, daß eine solche ab 20. Lebenstag vorhanden ist. Sie ist nicht vom Geschlecht abhängig. Eine Steigerung der Nestbauaktivität nach Kinder und Flitner (1927) ist bei graviden Weibchen vorhanden, vor allem aber während des Säugens. Die Aktivität ist abhängig von der Außentemperatur. Je kälter es ist, desto sorgfältiger wird das Nest gebaut. Nach Eibl müssen Ratten zum Nestbauen einen festen Nestplatz haben. Er muß entweder durch vorangegangene Selbstdressur oder durch räumliche Strukturen festgelegt sein, die angeborene Orientierungsreaktionen auslösen (Eibl 1955). Lernen spielt eine große Rolle beim Behandeln von Stoffen, die erst zu Nistmaterial verarbeitet werden müssen oder die eine bestimmte Technik des Verbauens erfordern. Eine Reihe von Bewegungsweisen, die beim Nestbau Verwendung findet, tritt bei Versuchstieren, die nie mit festen Gegenständen hantieren konnten, in gleicher Weise wie am normalen Kontrolltier auf.

Verhalten der Eatte

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Steiniger setzte frisch gefangene Wildratten (Rattus norvegicus) in ein Freigehege. In den ersten drei Tagen kam es nur zu kleineren Beißereien. Es bildete sich eine Beißordnung. Diese ist von Temperament und Angriffslust abhängig. Allmählich bilden sich einzelne Paare, wobei sich Weibchen immer mit Männchen paaren, die in der Beißordnung über ihnen stehen. Es kommt vor, daß sich ranghohe Weibchen solange nicht paaren, bis sie mit einem ranghöheren Männchen zusammengesetzt werden. Die Paarbildung richtet sich vor allem auf den gemeinsamen Revierbesitz. Ist es hier zu einer Entscheidung gekommen, dann werden alle anderen Tiere verfolgt und totgebissen. Manche Weibchen schleichen ihre Artgenossinnen an und beißen ihnen nach einem Sprung an den Hals die Kehle durch. Die verfolgten Tiere fliehen auf Bäume und Sträucher. Nach Koller werden in Siam zahme Ratten wie Katzen im Haus gehalten, um Wildratten zu vernichten. Da die Ratten von den Revierbesitzern in rattenfreie Gebiete abgedrängt werden, kann man leicht verstehen, daß sich in einem rattenfrei gemachten Grundstück schon nach kurzer Zeit wieder Ratten einfinden. Ein Grundstück wird nach Steiniger zunächst von einem Rattenpaar besiedelt. Dieses vertreibt alle nachfolgenden Ratten. Seine Nachkommenschaft aber bleibt ebenfalls im Grundstück. Es kommt zur Rudelbildung. Das Rudel bleibt verträglich. Eine Rangordnung gibt es nicht innerhalb desselben. Häufig nehmen die Jungtiere den alten Ratten die Bissen aus der Schnauze. Ein Weibchen kann während einer Brunst 200 bis 400 mal von verschiedenen Männchen gedeckt werden. Wenn das Rudel gebildet ist, leben die Tiere in Polygamie. Fremde Weibchen werden von den Männchen angegriffen, auch wenn sie brünstig sind. Angriffe auf Beutetiere werden gemeinsam durchgeführt. Eingetragenes Nahrungsgut ist gemeinsames Eigentum des ganzen Rudels. Man unterscheidet nach Steiniger Wohnbau, Vorratsbau und Deckungsbau. Der Wohnbau weist stets blind endende Gänge auf, die am Ende eine ampulläre Erweiterung haben. Jungtiere legen vielfach eigene Baue an, die einen Röhrendurchmesser von 3,5 cm haben. Röhren alter Tiere sind 8 bis 9 cm hoch und 11 bis 12 cm breit. Der Vorratsbau hat nur angedeutete Blindgänge. Er liegt in Nähe des Hauptfutterplatzes. Deckungslöcher sind 50 cm lang und dienen bei Gefahr zur vorübergehenden Deckung. Sie liegen im Revier verteilt. Die Jungen werden im Wohnbau aufgezogen. Stirbt ein laktierendes Weibchen, so werden die Jungen von den anderen Müttern mit aufgezogen, wie denn auch vielfach bei den Albinoratten beobachtet werden kann, daß das Werfen in ein gemeinsames Nest erfolgt. Beißereien unter den Männchen kommen auch nicht während der 6 bis 10 Stunden anhaltenden Brunst der Weibchen vor. Von den Sinnesorganen sind zweifellos Geruch und Gehör am besten ausgebildet. Manche Autoren behaupten, die Wanderratte sei mit schärferen Sinnen ausgerüstet als die Hausratte. Die Wanderratte lernt, wie auch ihre Albinoform, ihren Pfleger kennen. Das Männchen tötet die Neugeborenen nicht, sondern höchstens das Weibchen. Die Amerikaner sprechen von sog. „Killerweibchen", die periodisch ihre Jungen töten, was jedoch nicht mit dem Zustand der Ovarien zusammenhängt. Das Töten geschieht gewöhnlich durch Bisse in die Nackengefäße. Bei gut gezähmten Ratten kommt das Töten der Jungen nur selten vor. Die Albinoratten teilen den Tag in 10 Stunden bemerkenswerter Aktivität vom frühen Abend bis zum frühen Morgen und 14 Stunden Restverhalten und Schlafen ein. Ein Tag im Rattenleben entspricht nach Donaldson 1924 einem Monat im Menschenleben.

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Verhalten der Ratte Biologische Daten

Die Männchen sind gewöhnlich größer und schwerer als die Weibchen. Letztere sind fetter als jene. Frühlingsgeborene Ratten haben die höchste Lebenskraft. Die Jungen finden im Alter von zehn Tagen zur Mutter zurück. Neugeborene versinken im Wasser. Mit zwei Tagen machen sie Paddelbewegungen, meist mit den Vorderbeinen, bleiben aber unter der Oberfläche. Mit acht Tagen schwimmen sie mit der Nase über Wasser. Das Öffnen der Augen, das gewöhnlich mit 14 bis 17 Tagen erfolgt, geschieht im Durchschnitt bei den Weibchen einige Stunden eher als bei den Männchen. Die Tiere werden mit 21 bis 22 Tagen von der Mutter unabhängig. Die Tragezeit beträgt 21,5 bis 22,5 Tage und ist bei säugenden Tieren verlängert. Die Aktivität steigert sich vom 25. bis zum 87. bis 120. Tag und nimmt dann ab. Wenn die Ratte auch ein nächtliches Tier ist, so kann ihr Verhalten durch die Fütterung im Zuchtbetrieb mehr oder weniger umgewandelt werden. Nach Donaldson läuft die weibliche Ratte in etwas weniger als drei Jahren 5447 engl. Meilen. Nach Wang ist die Aktivität beim Weibchen rhythmisch und hängt mit dem Zyklus zusammen. Sie zeigt ein Maximum während des Östrus. Nach Long und Evans öffnet sich die Vagina mit etwa 72 Tagen (34 bis 109 Tagen). Nach den gleichen Autoren liegt der Ovulationsbeginn um den 77. Tag (45. bis 147. Tag), wie an 200 Exemplaren festgestellt wurde. Besonders gut gefütterte und gehaltene Tiere von Greenman und Duhring (1923) wurden mit 33 und 35 Tagen trächtig und brachten ihre ersten Würfe mit 55 und 57 Tagen. Von April bis Oktober ovulieren die Tiere regelmäßig 15 bis 24 Stunden nach der Geburt. Die Menopause mit 15 bis 18 Monaten entspricht 38 bis 45 Jahren beim Menschen. Long und Evans beobachteten eine Ausdehnung des Östruszyklus um 3 bis 13 oder mehr Tage. Die Dauer des ersten Östruszyklus nach der Geburt beträgt, wenn die Jungen nicht saugen, 5 bis 7 Tage, wenn die Jungen weniger als 12 Stunden genährt werden, weniger als 7 Tage. King (1913) fand, daß die Tragezeit bei laktierenden Albinos normal ist, wenn das Weibchen fünf oder weniger Junge säugt und fünf oder weniger Junge trägt. Sie ist um 1 bis 6 Tage verlängert, wenn es fünf oder weniger Junge säugt und sechs oder mehr Junge trägt. Sie ist immer verlängert, wenn sechs oder mehr Junge saugen. Wenn beide Würfe sehr groß sind, kann die Tragezeit bis zu 34 Tagen betragen. Bei den besonders gut gefütterten Ratten von Greenman und Duhring ist die Verlängerung der Tragezeit unter obigen Bedingungen sehr reduziert gewesen. Nach King (1913) kommt Super fekundation gelegentlich vor und verursacht ein Intervall von 2, 3 oder mehr Tagen zwischen den Geburten der einzelnen Jungen des Wurfes. In seltenen Fällen findet eine Ovulation während der Trächtigkeit statt, und es kommt zur Superfötation. Nach King (1913) fielen in Fällen dieser Art die Würfe in Intervallen von etwa Zwei Wochen. Die Geburt dauert von 15 bis 30 Minuten bis zu 24 Stunden. Da die Ossa pubis nicht getrennt sind, verursacht die Geburt dem Weibchen keine Schwierigkeiten. Die Zahl der Eier in den Ovidukten beträgt etwa 90% der Zahl der gebildeten Gelbkörper. Die meisten Albinoweibchen bringen nicht mehr als 5 bis 7 Würfe, obgleich man Tiere findet, die dreimal so viel bringen. Die Wurfgröße hängt nicht von der Jahreszeit ab. Bei Greenman und Duhring war der erste Wurf infolge des relativ hohen Alters, in dem die Weibchen zugelassen wurden, am größten. Die Männchen sind im Durchschnitt bei der Geburt um 0,3 g schwerer als die Weibchen. Unter normalen Umständen findet man 1,3% Totgeborene. Bei Ratten, die älter als ein Jahr sind, wächst der Winkel, den Nasalia und Frontalia bilden, so daß der Effekt der „römischen Nase" entsteht. Slonaker hielt Ratten, die 40,3 Monate alt wurden. Die älteste Ratte wurde 45 Monate. Dies entspricht einem Menschenalter von 113 Jahren. Nach Harris soll

Zuchtraum

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ein im Alter von etwa ein Jahr in Shanghai gefangener Albino 4 Jahre und 8 Monate gehalten worden sein. Das Höchstalter beträgt nach Gohrs, Jajji, Meesen (1958) 7 Jahre. III. Haltung der Ratte a) Zuchtraum

Voraussetzung für den Erfolg der Zucht und Haltung der Albinoratte ist das Vorhandensein eines geeigneten Raumes. Er soll hell und luftig sein, denn in dunklen und feuchten Räumen haben die Krankheitserreger optimale Lebensbedingungen. Die günstigste Haltungstemperatur liegt bei 22 °C mit Abweichungen von 2° C. In Räumen, in denen die Jungen geboren werden, kann man auch bis auf 25 0 C gehen. Ratten vertragen niedrige Temperaturen besser als Mäuse, erleiden bei höheren leichter Hitzschlag. Sinkt die Raumtemperatur unter 18° C, läßt die Fruchtbarkeit erheblich nach. Wichtig ist das Problem der Be- und Entlüftung. Diese muß so erfolgen, daß keine Fliegen und andere Insekten als Krankheitsüberträger Zutritt haben, ebensowenig wie Wildnager. Durch Ventilatoren wird für dauernden Abzug der verbrauchten Luft gesorgt. Man rechnet pro Ratte 1500 bis 2000 com Luftraum. Absolute Freiheit von Zugluft muß gewährleistet sein. Man rechnet je nach dem Tierbestand 8 bis 10 malige Luftumwälzung pro Stunde.

Abb. 3. Teil einer Rattenzuchtanlage. Aufzucht-Doppelkäfige für je ein Muttertier mit seinen Jungen bis zum Absetzen. Beachte Tränkflaschen und Fütterungsautomaten

Relative Luftfeuchtigkeit: 45 bis 55%. Hohe Luftfeuchtigkeit im Raum leistet Erkrankungen der Atmungsorgane Vorschub. Zweckmäßigste Beheizung durch Zentralheizung, aber auch elektrische Heizung hat sich gut bewährt, wobei allerdings darauf geachtet werden sollte, daß die Heizöfen mit Thermostaten ausgerüstet sind. Von den Kohleöfen sind gekachelte die besten. Neuerdings wird Warmluftheizung bevorzugt. Die Tische werden aus Gründen der Arbeitserleichterung mit Rollen, die Tischplatten mit Blechschutz versehen.

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Haltung der Ratte b) Käfige

Als Käfigmaterial ist Holz am besten geeignet; vor allem für den Bau von Zucht anlagen. Für Versuchsstallungen ist auch Metall gut geeignet. Wenn hin und wieder Zementkäfige empfohlen werden, weil sie nicht durchgenagt werden können, kann diese Meinung nicht geteilt werden, denn auf Grund jahrelanger Erfahrungen mit den verschiedenen Rattenstämmen kann nur gesagt werden, daß der Käfigverschleiß der Ratte durch Zernagen äußerst gering ist. Es ist allgemein bekannt, daß Zementunterkünfte für keine Haustierart auf die Dauer geeignet sind. Anders liegen die Verhältnisse, wenn Wildratten gehalten werden, bei denen das Problem der Sicherheit vor dem Entweichen im Vordergrund steht. Als Einstreumaterial sind Hobelspäne am besten geeignet, während Sägemehl und Torf stark zur Staubbildung neigen. Diese führt leicht zu Schädigungen der Atmungsorgane. Vor allem ist es nicht nötig bei Hobelspänen, zum Nestbau noch ein weiteres Nistmaterial, z. B. Papier oder Holzwolle, zu geben. Abgesetzte Ratten und Zuchtstämme können auch auf Drahtrosten gehalten werden, was bei werfenden und säugenden Weibchen nicht zu empfehlen ist. Die Reinigung erfolgt wöchentlich einmal, bei sehr starker Besetzung der Käfige zweimal. Die Käfige werden am besten durch Sterilisieren desinfiziert; aber auch durch Auswaschen mit einer bewährten Desinfektionslösung.

Abb. 4. Käfig für eine Zuchteinheit

Bei den Käfigen selbst herrschen die verschiedensten Typen vor, die sich alle eignen, wenn die Tiere darin genügend Bewegung haben und nicht zu eng gesetzt werden. Die Höhe der Käfige sollte immer etwa 25 cm betragen, damit sich die Ratten nach ihrer natürlichen Gewohnheit aufrichten können. Längen- und Seitenmaße richten sich in erster Linie nach dem gegebenen Platz Verhältnissen. Als ungefährer Anhalt mögen folgende Maße dienen: Käfig für 10 bis 12 erwachsene Ratten (z.B. Zuchtstamm) oder 25 bis 30 Junge: Länge 70 bis 80 cm, Breite 40 bis 50 cm und Höhe 25 cm. Für säugendes Weibchen mit Nachzucht bis zum Absetzen: Länge 35 cm, Breite 40 cm und Höhe 25 cm.

Die Abbildungen 4 und 5 zeigen hier benutzte Typen, die sich beide gut bewährt haben.

Fütterung

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Abb. 5. Doppelkäfig für je ein Muttertier mit seinen Jungen

c) Fütterung Die Fütterung erfolgt heute fast allgemein durch Automaten, wodurch die Arbeit wesentlich erleichtert und verbilligt wird. Am zweckmäßigsten sind die außen angebrachten Futterautomaten, doch kann man bei Käfigen, die eine schräge Vorderwand besitzen, leicht einen Innenautomaten einbauen. Die Vorzüge der Futterautomaten sind: Schnelle und bequeme Fütterung. Einsparung von Arbeitszeit, auch an Sonn- und Feiertagen, da auf Vorrat gefüttert werden kann. Hygienisch, da nichts verstreut und beschmutzt werden kann. Ebenso ist die zweckmäßigste Methode des Tränkens die Verwendung von Flaschen (siehe Abbildung).

Die vielfach angepriesenen verschiedenen Trinkröhrchen sind meistens zu klein für eine Anzahl größerer Tiere und benötigen viel Platz, weil sie auf die Käfige aufgesteckt werden müssen und somit zusätzlich Platz einnehmen. Eine Trinkflasche bzw. mehrere bei Käfigen, in denen eine Anzahl Ratten gehalten wird, sollen für mindestens zwei Tage ausreichen, um die Arbeit des täglichen Tränkens zu ersparen. Man kann es auch so einrichten, daß bei zwei aufeinanderfolgenden Feiertagen durch Anhängen einer weiteren Flasche keine Feiertagsarbeit notwendig wird. Die praktische Rattenfütterung hat noch bis vor wenigen Jahren erhebliche Arbeit bereitet, weil eine vollwertige Futterration sich aus Körnern, Weichfutter, Fleisch, Gemüse und z. T. aus Wirkstoffbeimischungen zusammensetzte. Sehr oft wurde während der warmen Jahreszeit das Weichfutter sauer oder die Käfige wurden damit verschmiert, so daß deren Reinigung erhebliche Arbeit erforderte. Auch war es nicht immer leicht, alle Futterbestandteile zu besorgen. Dazu kam in manchen Fällen auch noch die unterschiedliche Auffassung hinsichtlich des Fleischanteils, während es die einen nicht zu knapp in der Ration haben wollten, verstiegen sich manche Theoretiker so weit, daß sie völlig ohne Fleisch auskommen wollten, weil nach ihrer Meinung dadurch die Ratten bissig würden. Alles ist jetzt anders geworden, nachdem standardisierte Fertigfutter in Preßkörnerform im Handel sind. Allerdings, und das muß besonders betont werden, sollten für diese keine Phantasiepreise gezahlt werden. Nachdem eine Reihe erprobter Versuchstierfutter hier laufend über mehrere Generationen von Tieren hinweg geprüft worden ist, läßt sich schon soviel sagen,

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Zucht der Albinoratte

daß ein gutes Zuchtfutter einschließlich Frachtunkosten nicht teuerer als 30 bis 40 DM je 50 kg sein darf, wenn eine Rentabilität der Zucht und Haltung gegeben sein soll. Die Fütterung von Preßfutter hat verschiedene Vorzüge: Infolge einheitlicher Größe der Preßlinge lassen sich Automaten verwenden. Die Fütterung ist leicht und sauber zu handhaben. Die Mischung ist homogen, so daß jedes Tier den ihm zustehenden Anteil an Nähr- und Wirkstoffen erhält. Es braucht keine jahreszeitliche Futterumstellung zu erfolgen, weil das ganze Jahr über einheitlich gefüttert werden kann. Bei gleicher Fütterung können Ergebnisse von Versuchen, die an verschiedenen Instituten durchgeführt werden, leicht verglichen werden.

Der Kot gesunder und richtig ernährter Ratten sollte eiförmige Konsistenz besitzen, glänzend und glatt sein. Das Herausfangen von Ratten erfolgt mittels Schultergriff; denn richtig behandelte Ratten beißen im allgemeinen nicht. Auf jeden Fall sind Tiere, die beißen, sofort von der Zucht auszuschließen. Das Hochheben am Schwanz birgt die Gefahr in sich, daß die Ratten versuchen sich zu befreien und dabei beißen. Leicht bissig werden die Ratten, wenn sie mit Zangen usw. gefangen werden.

IV. Zucht der Albinoratte a) Zuchtverfahren

In den verschiedenen Instituten und Großzuchtbetrieben haben sich verschiedene Zuchtverfahren herausgebildet, von denen zur Anregung nur einige erwähnt seien. Die Mehrheit aller Zuchtmethoden beruht darauf, daß die tragenden Weibchen aus dem Zuchtstamm entfernt und zum Werfen in Einzelkäfige gesetzt werden. Diese Methode hat zweifellos sehr viel für sich; man kann einmal die Zuchtleistung jedes Weibchens kontrollieren und zum anderen sind die Aufzuchtergebnisse weit besser, weil die Muttertiere sich intensiver um ihre Nachzucht kümmern. Manchmal wird auch empfohlen, in einem kleinen Zuchtstamm die Weibchen mit den Männchen zusammenzulassen, doch birgt nach unseren Erfahrungen diese Methode die Gefahr in sich, daß die Jungtiere vernachlässigt werden. Die Muttertiere werden durch andere Käfiginsassen abgelenkt, wärmen in den ersten Tagen ihre Nachzucht nicht so intensiv wie einzeln gehaltene und verlassen öfter das Nest, wobei nicht selten die Jungen herumgeschleppt werden. Wenn diese Methode hin und wieder empfohlen wird, dann nur aus dem Grunde, weil die erste Brunst nach dem Werfen ausgenutzt werden kann. Man verfährt hier aber besser, wenn man n u r ein Pärchen zusammenhält und nicht etwa einen Stamm von einem Männchen mit mehreren Weibchen. Nach den hier gemachten Erfahrungen mit der Pärchenzucht kann diese durchaus empfohlen werden. Daß die männlichen Tiere sich kannibalisch gegenüber ihrer Nachzucht verhalten, konnte bei uns in keinem Falle nachgewiesen werden; die Aufzuchtergebnisse waren gut. Die Frage, wieviel Tiere in einem Zuchtstamm zusammengesetzt werden sollen, wird unterschiedlich beantwortet. Das Wistar-Institut setzt ein männliches und drei weibliche Tiere zusammen und zwar montags, nimmt dann am Sonnabend das männliche Tier heraus und setzt am folgenden Montag ein anderes wieder ein. I n ver-

Alter der Zuchttiere

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schiedenen Abweichungen wird dieses Zuchtverfahren auch in Deutschland durchgeführt • Gaughey empfiehlt das Zusammensetzen von zwei männlichen und sechs weiblichen bzw. drei männlichen und fünf weiblichen Ratten. Diese Tiere bleiben drei Wochen zusammen. Dann werden die Weibchen einzeln gesetzt. Allerdings setzt dieses Verfahren die Haltung einer verhältnismäßig großen Anzahl männlicher Zuchttiere voraus. I n den deutschen Großzuchtbetrieben wählt man dagegen ein weiteres Geschlechtsverhältnis, das an sich durchaus dem natürlichen starken Fortpflanzungstrieb der Ratten angepaßt ist. Man setzt hier zu einem Männchen 10 bis 12 Weibchen und fängt dann laufend die hochtragenden Tiere heraus. Wer vorsichtig sein will, setzt noch ein zweites Männchen ein. Dieses Zuchtverfahren hat sich auch bei uns seit Jahren ausgezeichnet bewährt und läßt sich praktisch ohne große Mühe anwenden. Die Zuchtergebnisse dabei sind ausgezeichnet. Bei der Haltung von Inzuchtstämmen arbeiten wir mit der „Stammzucht" und der „Verkaufszucht". Erstere besteht aus ständig zusammengehaltenen Zuchtpärchen (Wurfgeschwister), deren Leistungen genau kontrolliert werden. Sie erhalten den Stamm inzuchtrein. I n der Verkaufszucht dagegen werden einem Männchen eine Anzahl Weibchen (bis zu 12 Stück) zugesellt und die hochtragenden Tiere herausgefangen. Am Käfig wird das Datum des Zusammensetzens der Weibchen mit dem Männchen vermerkt. Tiere, die nach 4 bis 5 Wochen nicht aufgenommen haben, werden ausgemerzt. Als Zuchttiere in den Verkaufsstämmen werden nur Nachkommen von Stammzuchtratten benutzt. Das Verfahren hat sich bei uns bestens bewährt. b) Auswahl der Zuchttiere

Wie bei jeder anderen Tierzucht verwendet man auch bei den Versuchstieren nur einwandfreie Tiere f ü r die Nachzucht. Es kommen nur solche R a t t e n in Betracht, deren Eltern gute Zuchtleistungen gezeigt haben. Ein Zuchttier soll weder zu fett und plump, noch zu mager und spitzknochig sein. Es muß frei sein von äußeren körperlichen Fehlern und muß ein glänzendes, seidiges Fell haben. Das Tier soll in der Figur Stromlinienform zeigen. c) Alter der Zuchttiere

Während man früher keine R a t t e unter 120 Lebenstagen zur Zucht ansetzte, haben sich im Laufe der Jahre in dieser Hinsicht die Anschauungen gewandelt, was durchaus der Biologie der R a t t e entspricht. Es paßt sich auch unseren modernen Anschauung der Leistungstierzucht an, weil die Aufzuchtkosten durch eine frühzeitig einsetzende Zuchtbenutzung wesentlich herabgesetzt werden. Soweit die Entwicklung der Zuchttiere dieser Frühreife standhält, ist sie also durchaus zu begrüßen. Die Weibchen zeigen die größte Fruchtbarkeit im Alter von 100 bis 300 Tagen, so daß diese Zeitspanne weitgehend auszunutzen ist. Es wird daher vielfach empfohlen, die Tiere mit etwa 80 Tagen zu paaren, so daß etwa mit dem 100. Lebenstag das Weibchen seinen ersten Wurf bringt. Andere Autoren empfehlen die erste Paarung zwischen dem 100. und 120. Tag zu legen. Welchen Zeitpunkt man wählen will, dürfte wohl weniger vom Lebenstag abhängig sein, als vielmehr von der Entwicklung. Nach unseren Erfahrungen sollte ein Weibchen, von dem man kräftige und gesunde Nachzucht erwartet, etwa 150 g schwer sein. J e früher dieses Gewicht erreicht wird, um so besser. Daher ist es Aufgabe des Züchters, auf diese Frühreife hinzuarbeiten.

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Zucht der Albinoratte

Beide Geschlechter werden im gleichen Alter zur Zucht angesetzt. Wie lange man die Tiere zur Zucht benutzen soll, darüber wird im allgemeinen weniger diskutiert, weil sich in der Praxis herausgestellt hat, daß die Zuchtleistungen der Weibchen gewöhnlich nach dem fünften Wurf unsicher werden oder stark nachlassen. Sie sind dann etwa 12 bis 14 Monate alt. Im gleichen Alter werden die männlichen Ratten aus der Zucht genommen. Selbstverständlich gibt es Ausnahmen, und es wird sogar von Rattenweibchen berichtet, die 8 bis 10 Würfe gebracht und gut aufgezogen haben, doch ist es nicht zu empfehlen, sich auf derartige Risiken einzulassen. Stammzuchtweibchen werden grundsätzlich nach dem 5. Wurf aus der Zucht genommen, da bei älteren Tieren die individuelle Mutationsrate ansteigt. d) Deckakt

Innerhalb von 15 bis 20 Minuten deckt ein gesundes Rattenmännchen 15 bis 70 mal, wobei je Sprung ein bis zwei Ejakulationen erfolgen. Sind mehrere brünstige Tiere gleichzeitig im Käfig, so deckt das Männchen jedes einzelne Weibchen mehrfach hintereinander, um sich dann dem nächsten zuzuwenden. Zwischen jedem Sprung tritt eine Pause ein. Mit der Häufigkeit der Sprünge werden die Pausen länger. Dabei lecken und putzen die männlichen sowie weiblichen Tiere die Geschlechtsteile. Der Kopulationspfropf bildet sich 3 bis 8 Stunden nach der Begattung. Er ist zwar ein Zeichen dafür, daß Begattung stattgefunden hat. Er ist aber kein Anzeichen dafür, daß diese erfolgreich gewesen ist. Die Begattung geht gewöhnlich der Ovulation mehrere Stunden voraus. Die Grenzen bewegen sich zwischen 6 und 30 Stunden. Brünstige Weibchen nehmen beim Streicheln an Kopf oder Rücken vielfach Begattungsstellung ein. e) Geburtsakt

Etwa eineinhalb bis vier Stunden vor Beginn des Werfens erfolgt die Scheidenentleerung. Die Wehen erfolgen in Intervallen von 15 Sekunden bis zu 2 Minuten. Während der ersten Wehen laufen die Weibchen umher. Gewöhnlich kommt der erste Fetus in Kopflage, während die anderen in Kopf- oder Schwanzlage folgen. Vor jeder einzelnen Geburt leckt sich das Weibchen die Vulva.

Abb. 6. Säugende Rattenweibchen. Beachte Hobelspäne als Einstreu

Geschlechtsdifferenzierung

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Während des Geburtsaktes nimmt das Weibchen eine halbgeduckte Stellung ein. Bei der Austreibung der Plazenta und beim Entnabeln hilft es mit der Schnauze nach, wobei es die Plazenta vielfach zerreißt, um sie dann mit den Vorderpfoten zu halten und aufzufressen. Wahrscheinlich fördert das Auffressen der Nachgeburt die Milchbildung. Gewöhnlich kümmert sich das Weibchen zunächst nicht um seine Nachkommenschaft, außer daß es unmittelbar nach der Geburt die Jungen etwas ableckt und das Amnion entfernt. Nachdem aber die Plazenta aufgefressen ist, bringt es die Jungen ins Nest, ordnet sie dabei vielfach, leckt sie noch einmal und läßt sie jetzt erst saugen (Abb. 6). Der Ablauf einer normalen Geburt dauert etwa l 1 / 2 Stunden. Als Grenzwerte werden 55 bis 229 Minuten genannt (nach Gaughey bei einer Wurfgröße von 11 Jungen). I) Geburtsgewichte

Das Gewicht der neugeborenen R a t t e beträgt im Durchschnitt etwa 4,5 bis 5,5 Gramm. Farris stellte im Wistar-Institut fest, daß die Jungen von Müttern im Alter von 120 bis 180 Tagen bei der Geburt 5,6 g und von Müttern über 230 Tagen 5,9 g wogen. Das Geburtsgewicht ist keine Konstante, sondern abhängig von mehreren Faktoren : 1. vom Geschlecht des Jungtieres, 2. von der Größe des Wurfes,

3. von der Konstitution des Weibchens und 4. vom Alter des Muttertieres.

Nach Griffith, und Farris zeigt sich folgende Relation zwischen Alter der Mutter und dem Geburtsgewicht seiner Nachzucht: Tab. 5. Relation zwischen Alter der Mutter und dem Oeburtsgewicht seiner Nachzucht Alter derMutter 90—120 120—180 180—330 300—450

Tage Tage Tage Tage

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

Zahl der Würfe 27 36 17 5

Zahl der Jungen männl. 232 112 226 155 143 70 38 21

weiblich 120 171 73 17

Oesamtgewichte männl. weiblich 494,9 g 494,6 g 712,1 g 736,9 g 318,5 g 321,5 g 99,2 g 73,3 g

Hieraus ergibt sich ein durchschnittliches Geburtsgewicht: Männchen 4,41 g 4,59 g 4,55 g 4,71 g

Weibchen 4,12 g 4,30 g 4,40 g 4,31 g

Männliche R a t t e n sind also bei Geburt immer etwas schwerer als weibliche.

g) Geschlechtsdifferenzierung

Bereits bei der Geburt kann man männliche und weibliche Ratten unterscheiden. Die Männchen haben eine größere Geschlechtspapille und einen größeren Abstand zwischen Darmloch und Geschlechtspapille.

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Zucht der Albinoratte Tab. 6. Abstand zwischen Darmloch und Oeschlechtspapille Alter Neugeborene 7 Tage 14 Tage 20 Tage 42—50 Tage

Männchen 2,8 mm 5,2 mm 8,2 mm 12,0 mm 21,0 mm

alt alt alt alt

(nach Farris)

Weibchen 1,2 mm 2,7 mm 4,9 mm 7,0 mm 13,0 mm

h) Zahl der Jungtiere

Unter kleinen Würfen versteht man solche, die sechs oder weniger Jungtiere umfassen. Das Zuchtideal liegt bei großen Würfen, die selbstverständlich gut aufgezogen werden sollen. Daher ist es nicht zu empfehlen, nun die Forderung nach der Wurfgröße zu stark nach oben zu schrauben. Es kommen Würfe mit 21 und 22 Jungtieren vor. Davon wird aber nur ein Teil aufgezogen; die Entwicklung der Jungen ist unterschiedlich. Deshalb sind die normalen Würfe zwischen 8 und 12 Jungtieren auch züchterisch gesehen die wertvollsten. Weibchen, die dagegen nur kleine Würfe bringen, sollten samt ihrer Nachzucht von der Zucht ausgeschlossen werden. Bei großen Würfen besteht insofern die Möglichkeit auszugleichen, als man Weibchen mit kleineren zusätzlich Jungtiere unterlegt. Diese werden regelmäßig von ihrer Adoptivmutter angenommen, wie Ratten überhaupt ausgezeichnete Mütter sind. Sogar Mäuse werden ohne weiteres zur Aufzucht angenommen. Dewar errechnete die Durchschnittsgröße der Würfe auf 7,3 Junge pro Wurf. Von den Jungtieren blieben 83% am Leben. Interessant ist die Aufstellung, an der sich recht gut Größe der Würfe und Aufzuchtvermögen zeigen lassen: Tab. 7. Größe der Würfe Wurf des Weibchen Anzahl der Würfe Durchschnittszahl der Jungen pro Wurf Prozentsatz der aufgezogenen Jungen

1. Wurf 100 9,6 74

2. Wurf 100 7,8 88

3. Wurf 88 7,2 86

4. Wurf 54 6,5 83

Sehr anschaulich zeigt diese Tabelle das Ansteigen der Aufzuchtleistungen der Rattenweibchen beim zweiten und dritten Wurf. Dagegen kann nicht bestätigt werden, daß der erste Wurf des Weibchens zugleich der stärkste ist. Nach unseren Erfahrungen liegt die Wurfstärke beim zweiten und dritten Wurf über der des ersten. i) Absetzen der Jungtiere

Das Absetzen der Jungen erfolgt im Alter von 21 bis 28 Tagen, was 20 bis 25 Monaten beim Menschen entsprechen würde. Das früher gebräuchliche Absetzen mit 35 bis 40 Tagen hat sich keineswegs als erfolgreicher bewährt, denn die jungen Ratten zeigen keinesfalls eine bessere Entwicklung, wenn sie über 28 bis 30 Tage bei der Mutter sind, weil die Laktation mit diesem Zeitpunkt aufhört. Es wird also nur wertvolle Zeit verloren, wenn man zu spät absetzt. Ein praktisches Verfahren besteht darin, daß man Würfe, die beispielsweise am 15. d. Mts. gefallen sind, am 15. des darauffolgenden Monats absetzt. Diese Methode erfordert, besonders, wenn man mit Personal arbeitet, keine anstrengende Berechnung. Natürlich gibt es auch andere Hilfsmittel. Richtet man sich beim Absetzen nach dem Gewicht der Jungen, so sollen diese zu diesem Zeitpunkt 30 bis 35 Gramm wiegen.

Zuchtlei stungen

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j) Ruhepause der Zuchtweibchen

Vielfach ist es üblich, den Zuchtweibchen nach der Aufzucht eine kurze Ruhepause zu gönnen, ehe sie wieder gedeckt werden. Im Wistar-Institut dehnt man diese Pause auf zwei Wochen aus. Das ist aber keineswegs notwendig, denn bereits mit 5 bis 6 Tagen Ruhezeit haben sich die Tiere wieder gut erholt, wenn sie richtig gefüttert werden. Vielfach wird auch ganz auf die Einschaltung dieser Pause verzichtet. Die Pause ist auch davon abhängig, zu welchem Zeitpunkt man die Jungratten absetzt. Bei normalgroßen Würfen sinkt das Gewicht der Mutter, wenn die Jungen drei Wochen alt sind. Setzt man also mit drei Wochen ab, braucht die Mutter normalerweise keine Ruhepause. k) Entwicklung der Jungratten Die Ratte wird nackt und blind geboren. Tab. 8. Entwicklung der Jungratten Mit Mit Mit Mit Mit Mit Mit Mit Mit Mit Mit Mit

bis 3y 2 Tagen: Öffnen der Ohren 8 bis 10 Tagen: Durchbruch der Nagezähne 9 bis 10 Tagen: Jungtiere finden den Weg zur Mutter 13 bis 16 Tagen: Augen öffnen sich 16 Tagen: Geschlechtsorgane durch Haare verdeckt 16 Tagen: Zitzen durch Haare verdeckt 19 Tagen: 1. Backenzahn bricht durch 21 Tagen: 2. Backenzahn bricht durch 35 Tagen: 3. Backenzahn bricht durch 40 (15 bis 51) Tagen: Hoden wandern nach unten 72 (15 bis 76) Tagen: Scheide öffnet sich 50 bis 60 Tagen: Geschlechtsreife tritt bei beiden Geschlechtern ein (entsprechend etwas über 4 Jahren beim Menschen) Tab. 9. Gewicktsenlwicklung wachsender Batten

Mit Mit Mit Mit Mit

10 20 30 40 50

Tagen Tagen Tagen Tagen Tagen

bis 20 g 30 bis 40 g 45 bis 65 g 65 bis 110 g 110 bis 140 g Mit 110 Tagen

Mit 60 Tagen Mit 70 Tagen Mit 80 Tagen Mit 90 Tagen Mit 100 Tagen 230 bis 310 g

130 bia 150 bis 170 bis 190 bis 190 bis

170 200 240 260 280

g g g g g

Es handelt sich hierbei um Durchschnittsgewichte, die in etwa die normale Entwicklung angeben und die je nach Stamm schwanken können. Da sich männliche Ratten immer schneller entwickeln als weibliche, so beziehen sich die Höchstwerte in erster Linie auf die männlichen und die niedrigen Werte auf die weiblichen Tiere. 1) Zuchtleistungen

Als Leistungsmaßstab bei den Stammzuchtratten bedienen wir uns der gleichen Methode, wie sie bei der Maus noch eingehender beschrieben wird. Errechnet werden „Gramm erzeugtes Jungtier pro Tag" und das Durchschnittsabsatzgewicht mit 21 Tagen. Ersteres wird errechnet aus dem Gesamtabsatzgewicht des Wurfes geteilt durch die Anzahl der Tage, gerechnet vom Zusammensetzen der Zuchttiere bis zum Tage des Absetzens. Sowohl unsere Wistar- als auch die Sprague-Dawleyratten erreichen eine Leistung von 5,5 bis 7 g erzeugtes Jungtier pro Tag. Eine gute Zuchtratte erzeugt somit täglich 1 bis 1,5 Jungtiere. 2

E a t t e und Maus

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Fortpflanzungsbiologie

Bei gut gehaltenen und richtig ernährten Muttertieren erreichen die Jungtiere, auch bei Würfen von 10 bis 12 Jungen, ein 21-Tagegewicht von 30 bis 35 g. m) Lebenserwartung der Ratte

Mit etwa 450 Tagen hört der Brunstzyklus der Ratte auf; also etwa zwischen dem 15. und 18. Monat. Die Ratte erreicht eine Lebensspanne von drei Jahren. Das entspricht 90 Jahren im. menschlichen Leben. Unter besonders günstigen Klimaverhältnissen, z. B. in Kalifornien, hat man Albinoratten 40 und mehr Monate gehalten, wogegen in Gebieten mit großer Luftfeuchtigkeit und starken Temperaturschwankungen bzw. -gegensätzen das Lebensalter unter zwei Jahren bleibt. Nach 60 mm Körperlänge ist das Gewicht/Längen-Verhältnis bei Weibchen größer als bei Männchen. Isolierte Tiere wachsen langsamer als solche, die man zusammenläßt. Durch Kastrieren wird das Körperwachstum nicht beeinflußt. Nach zwei Jahren werden die Tiere langsam, fressen weniger und schlafen viel. Das Haar wird dünn, trocken und struppig. V. Fortpflanzungsbiologie a) Vaginalpfropten

Charakteristisch für Ratte und Maus ist die Bildung eines Vaginalpfropfens nach erfolgter Begattung. Seine Anwesenheit deutet also immer darauf hin, daß die Kopulation stattgefunden hat. Er besteht aus einer Mischung der Absonderungen aus den Vesikular- und Koagulationsdrüsen des männlichen Tieres. Gewöhnlich füllt er die Vagina vom Zervixkanal bis zur Vulva. Es kann auch zur Bildung kleinerer Pfropfen kommen. Die Vaginalpfropfen halten sich gewöhnlich einen bis höchstens zwei Tage, lösen sich dann und fallen heraus, wahrscheinlich als Folge der Einwirkung von Leukozyten. Die Zahl der Würfe beträgt 97% der auf Grund des Vaginalpfropfens zu erwartenden. b) Tragezeit

Die Tragezeit der Albinoratte beträgt im allgemeinen 21 bis 23 Tage. Sie kann aber um einen oder zwei Tage ausgedehnt werden. Im Wistar-Institut wurde für den dortigen Stamm eine Tragezeit von 22 Tagen 14 % Stunden errechnet mit Schwankungen von 22 Tagen 10% bis 21 Stunden. Scheinträchtigkeit ist bei Ratten mehrfach bestätigt worden, und zwar führen unfruchtbare Paarungen gelegentlich zu Scheinträchtigkeit, die dadurch charakterisiert ist, daß die nächste Östrusperiode nicht stattfindet. Das Durchschnittsintervall zwischen einer unfruchtbaren Paarung und dem nächsten Östrus dauert bei der Ratte im Durchschnitt 14% Tage mit Schwankungen von 7 bis 19 Tagen. Die Scheinträchtigkeit kann bei der Ratte auch durch verschiedene Kunstgriffe ausgelöst werden, und zwar 1. Kurze Insertion in die Uteruszervix mit einem dünnen Glasstab 2. elektrische Beizung der Vagina 3. intensive elektrische Reizung durch den Kopf.

Ratten, die unter Ätherbetäubung gereizt werden, zeigen in bedeutend weniger Fällen Scheinträchtigkeit, etwa zu 10% gegenüber etwa 70% in unbetäubtem Zustande. Eine Spinalbetäubung verhindert Scheinträchtigkeit vollständig. Scheinträchtigkeit wird von Veränderungen im Uterus begleitet, wie sie auch bei normaler

Senile Veränderungen

19

Trächtigkeit vor sich gehen. Histologisch betrachtet sind diese Veränderungen jedoch nicht So auffällig, wie z . B . beim Kaninchen. Auffälliger ist dagegen die Fähigkeit des Uterus, während der früheren Stadien der Scheinträchtigkeit auf entsprechende Reize mit lokalem Wachstum der Dezidua zu antworten. Corpora lutea treten als Folge einer unfruchtbaren Paarung auf. Ein hierdurch ausgelöstes Diöstrusintervall dauert etwa 8 bis 10 Tage an. Solche Scheinträchtigkeitskörper erreichen ein beträchtlich größeres Aussehen als die Korpora der Ovulation. Zweifellos verursachen die Scheinträchtigkeitsgelbkörper einen verlängerten Diöstrus. Primäre Bauchhöhlenschwangerschaft, durch primäre Eiimplantationen hervorgerufen, konnte nicht mit Sicherheit nachgewiesen werden, dagegen kommt sekundäre durch Austritt der mehr oder weniger weit entwickelten Eier aus den Uterushörnern häufiger vor. Superfötation ist bei der Ratte mehrfach nachgewiesen worden. Wahrscheinlich tritt die Befruchtung zu einem Zeitpunkt ein, zu welchem das Uteruslumen den Spermien einen Durchtritt gewährt. Der Zwischenraum zwischen zwei Würfen liegt zwischen 13 und 16 Tagen. c) Senile Veränderungen

Es ist nicht ganz einfach, eine scharfe Grenze zwischen einem geschlechtsreifen und einem senilen Tier zu ziehen, weil bei alten Rattenweibchen die Zwischenräume zwischen den einzelnen Würfen immer größer werden. Äußerlich ist es nicht immer festzustellen, ob ein Tier bereits senil ist, weil äußere Zeichen nur dann auftreten, wenn ein Tier bereits schwer krank ist und dann die Eierstocktätigkeit längst erloschen sein kann. Nach Steinach gilt ein Tier dann als senil, wenn es bei täglichen Abstrichen während zweier Monate keinen Geschlechtszyklus mehr gezeigt hat. I m allgemeinen werden die Rattenweibchen mit 15 bis 20 Monaten unfruchtbar, wobei man mit einem Durchschnitt von 18 Monaten rechnen kann. Es gibt natürlich auch zwischen den einzelnen Zuchtstämmen und ebenso zwischen den einzelnen Individuen eines Stammes Unterschiede. d) Zyklus Tab. 10. Östruszyklus der Ratte Stadium

Oberflächliche Genitalien

Vaginaiahstrich

I

Lippen leicht geschwollen, Vagina trocken

nur Epithelzellen

II

Lippen geschwollen, Vagina trocken

nur Hornzellen (Schollen)

Lippen noch geschwollen, Rückbildung, käsige Masse in Vagina Keine Schwellung, Mukosa feucht Keine Schwellung, Mukosa feucht

nur Hornzellen (Schollen)

III

IV

V

2*

Verhornte Zellen und Leukozyten Leukozyten Epithelzellen

Uterus

Ovar

Dauer

Bemerkungen

Ovarienwachstum, Follikelausdehnung Zuerst Maxi- Große mum der FollikelAusdehnung, Eireifung Rückbildung Epithel Ovulation degeneriert

etwa 12 Stein.

Brunst kann vorkommen

etwa 12 Stdn.

Hitze, Kopulation

Eier im EiBeginn der Regeneration leiter

etwa 6 Stdn.

Epithel regeneriert

etwa Diöstrus 57 bis 60 Stdn.

Zunehmende Ausdehnung

Gelbkörper gebildet

etwa Keine 15 bis Brunst 18 Stdn. —

20

Fortpflanzungsbiologie

Anmerkungen: Kopulationen können vorkommen: im späten Stadium I im Stadium II und gelegentlich im frühen Stadium III. Ovulation kann vorkommen im späten Stadium II. Kopulationszeit gewöhnlich vor der Ovulation. Die Kopulation kann vorkommen 6 bis 30 Stunden vor der Ovulation. Der Vaginalpfropf bildet sich 3 bis 8 Stunden nach der Kopulation. Früher wurde der Brunstzyklus nur in vier Stadien eingestellt, und zwar in: I. Stadium: ProÖstrus (Vorbereitungszeit); Dauer: etwa 12 Stdn. II. Stadium: Östrus (eigentliche Brunst); Dauer: etwa 10 bis 18 Stdn. III. Stadium: Metöstrus (Abklingen der Brunst); Dauer: etwa 24 bis 30 Stdn. IV. Stadium: D i ö s t r u s (Ruhestadium); Dauer: etwa 50 bis 60 Stdn. Es entsprechen sich also: neue Einteilung

Stadium I = Stadium II = Stadium III und IV = Stadium V =

alte

Stadium Stadium Stadium Stadium

Einteilung

1 II III (Stadium IV = Metöstrus II) IV

Dieser normale Ablauf eines Brunstzyklus kann durch verschiedene Faktoren beeinflußt werden. Während Vorbereitungszeit, Brunst und Abklingen der Brunsterscheinungen verhältnismäßig geringen Schwankungen unterworfen sind, kann das Diöstrum, also die Ruhezeit zwischen zwei Brunstäußerungen, beträchtlich verlängert werden. Naturgemäß geschieht das einmal bei alten Zuchtweibchen, weshalb sich in der praktischen Durchführung der Zucht allgemein die Auffassung durchgesetzt hat, nur mit weiblichen Tieren bis zu etwa einem Jahr zu züchten, weil sonst die Würfe zu unregelmäßig fallen. Außerdem spielt die Jahreszeit eine Rolle; denn während der Monate Oktober bis Januar ist ein deutlicher Rückgang in der Fruchtbarkeit der Tiere festzustellen, der seinen Tiefstand im Dezember erreicht. Ebenso verlängert niedrige Haltungstemperatur die Zyklusdauer. Nach Griffith und Farris soll sich der Zyklus deutlicher entfalten, wenn die Tiere ständig bei je 12 Stunden Tag und Nacht gehalten werden. Bei weiblichen Tieren, die bereits geworfen haben, ist die Ovulation in der 11. Stunde nach Beginn der Brunst beendet. Die fünf verschiedenen Stadien sind kenntlich an periodischen histologischen Veränderungen an Vagina, Uterus und Ovar. Sie äußern sich: V a g i n a : Im Proöstrum enthält das Epithel drei Lagen. Die äußere setzt sich zusammen aus Epithelzellen, manchmal mit mehr oder weniger Schleim ausgefüllt. Unter diesen befindet sich das Stratum granulosum, das bei Erreichen des Östrus zum Stratum corneum wird. Die dritte Lage ist das Stratum germinativum, aus sieben Zellagen bestehend. Im Metöstrum I I werden die oberflächlichen Lagen des Stratum germinativum durch Leukozyten infiltriert. Später im Diöstrus hat sich ein Stratum granulosum gebildet, bestehend aus mehreren Zellagen unter der Oberfläche. U t e r u s . Das Uterusepithel ist im Proöstrum niedrig säulenförmig mit deutlicher Basalmembran, im Östrus hochsäulig. Die Zunahme in der Höhe ist nicht bemerkenswert. Im Metöstrus I I zeigen die Uterusdrüsen ein Minimum an Aktivität. Das Einsetzen des Diöstrus ist gekennzeichnet durch den Beginn regenerativer Prozesse. O v i d u k t . Wie bei den meisten Säugetieren tritt im Östrus Hyperämie auf.

Ovulation

21

O v a r . Follikel, die ovulieren wollen, haben während des Östrus 380 fi Durchmesser. Sie erreichen ihre maximale Größe (550 ¡x Durchmesser) unmittelbar, bevor sie springen. Das Hauptwachstum findet während der letzten 48 Stunden statt, wo sie durchschnittlich um 45% ihres Durchmessers zunehmen.

Follikelgröße

35 101 201 301 401 501 601

bis bis bis bis bis bis bis

in Micra 100 200 300 400 500 600 700

Tab. 11. Follikelgröße während des Zyklus (nach Lane und Davis) Diöstrus ProÖstrus

Anzahl 130 55 12 7 4 3 1

% 61,3 26 5,7 3,3 1,9 1,4 0,4

Anzahl 72 43 11 2 1 3 3

% 53,3 31,8 8,1 1,5 0,7 2,2 2,2

(Ratte) Östrus

Anzahl 63 41 11 5 1 2 3

% 50 32,5 8,7 3,9 0,8 1,6 2,5

Metöstrus

Anzahl 89 48 10 6 5 — —

% 56,4 30,4 6,3 3,8 3,1 — —

Es zeigte sich, daß die mitotische Aktivität im Ovar zyklisch ist, wobei das Maximum beim Östrus oder Metöstrus erreicht wird. Bei den Brustdrüsen zeigt sich ein zyklisches Wachstum bzw. eine Reduktion. Die Länge des 1. Zyklus beträgt 3 bis 37 Tage ( 0 10), des 2. Zyklus 3 bis 25 Tage ( 0 9), des 3. Zyklus 4 bis 26 Tage ( 0 8,5), des 4. Zyklus 3 bis 23 Tage ( 0 7,3), der folgenden etwa 5 Tage im Durchschnitt.

S o n s t i g e z y k l i s c h e V e r ä n d e r u n g e n . Während des Östrus findet bei der Ratte eine körperliche Aktivität statt. Dies scheint auch ein Grund dafür, daß weibliche Ratten, die in Anwesenheit männlicher Tiere werfen, vielfach ihre Jungen während der ersten Stunden, in denen die Brunst eintritt, völlig vernachlässigen und eifrig im Käfig umherlaufen. Ein Gewichtszyklus während des Östruszyklus wurde bei Ratten bisher nicht beobachtet. Ö s t r u s n a c h d e r G e b u r t . Innerhalb spätestens 20 Stunden nach dem Werfen tritt erneuter Östrus ein. Z e i t V e r h ä l t n i s s e b e i m Z y k l u s . Bei der Ratte tritt die Brunst gewöhnlich zwischen 16 und 22 Uhr ein und dauert durchschnittlich 13 bis 14 Stunden, wobei Schwankungen zwischen 1 bis 28 Stunden beobachtet wurden. Es konnte festgestellt werden, daß bei einem Tier Gleichmäßigkeit bezüglich der Brunstdauer vorhanden ist. Ratten, die bereits am Morgen in die Brunst gehen, haben gewöhnlich eine länger anhaltende Brunstperiode als solche, die erst in den Nachmittagstunden brünstig werden. Durch Zulassung eines Männchens zu brünstigen weiblichen Tieren konnte die Dauer der Brunst verkürzt werden. e) Ovulation

Sie findet spontan während des Östrus statt, und zwar kommt sie sowohl zu Beginn als auch am Ende des Östrus vor. Genau wurden die Verhältnisse beim Wistar-Stamm beobachtet, bei welchem die Ovulation gewöhnlich etwa 9 Stunden nach dem Einsetzen des Östrus beginnt. Sie kann aber sowohl 7 % wie auch 12% Stunden danach vorkommen. Im Vergleich zur Maus tritt der Östrusbeginn am Abend frühzeitiger auf, und zwar geht der Sprung aller reifen Follikel synchron vonstatten. Nicht jeder Östrus braucht von einer Ovulation begleitet zu sein. Unmittelbar nach der Ovulation werden die Eier im oberen Teil des Oviduktes gefunden, wohin sie durch Ausfließen der Follikelflüssigkeit gelangen. Nebenbei unterstützt das

22

Fortpflanzungsbiologie

Schlagen der Zilien des Infundibulums den Transport von der Kapsel in den Ovidukt. Gleichzeitig wird der obere Teil des Oviduktes mit Flüssigkeit ausgefüllt, die in erster Linie von den Tuben abgesondert wird und nur in zweiter Linie aus den Follikeln stammt. Da der Östrus etwa 12 Stunden dauert, können Paarungen einige Stunden nach der Ovulation stattfinden. Die Eier liegen somit unbefruchtet im Ovidukt und behalten einige Stunden Befruchtungs- und Entwicklungsfähigkeit. Dann aber beginnen, falls keine Befruchtung stattgefunden hat, nach kurzer Zeit degenerative Prozesse. f) Transport von Spermien und Eiern

Das Sperma erreicht den oberen Rand des Uterus bei der Ratte meist unmittelbar nach der Paarung. Während der Brunst ist der Uterus mit Flüssigkeit angefüllt. Der Transport des Spermas in die Mündung des Ovidukts erfolgt nicht durch Eigenbewegung, sondern durch Uterusbewegungen, die auf die Flüssigkeit wirken. Nach Lewis und Wright findet die Befruchtung im Eierstockende des Oviduktes statt, in welches das Sperma innerhalb von 15 Minuten nach der Paarung gelangt ist. Der Transport der Eier durch Flimmerepithel läßt sich nur zu einem gewissen Grade annehmen, weil weite Strecken, besonders im isthmischen Teil des Eileiters, flimmerlos sind. Außerdem spielen bei Tieren mit geschlossenem Periovarialraum die hydrostatischen Verhältnisse eine besondere Rolle. Sobotta fand, daß die Ovarialkapseln in der Zwischenovarialzeit dem Eierstock schlaff anliegen und erst knapp vor dem Follikelsprung durch reichliche Flüssigkeitsansammlung prall gespannt und vorgewölbt werden. Springen die Follikel, so treten die Eier nicht plötzlich aus, sondern werden zuerst durch den zähen Follikelinhalt in der Nähe der Ovarialoberfläche gehalten, um später in den Periovarialraum zu fallen. Fischel stellte fest, daß durch die Tätigkeit gewisser Muskeln der Ovarialkapselinhalt (Eier und Flüssigkeit) in den einzigen Ausgang — das ist die Tuba — hineingepreßt wird, wodurch der ampulläre Teil blasenartig erweitert wird. Durch Kontraktion gewisser Muskeln wird die Tuba dem Eierstock genähert und durch Muskelfasern des Mesotubariums eine Wirkung auf die durch gesteigerten Innendruck pralle Ovarialkapsel ausgeübt. Eine weitere Gruppe von Muskeln, die zapfenförmig in den Periovarialraum hineinragt, erweitert und verengt durch rhythmische Kontraktion das Lumen des Infundibulums, wodurch sich eine Saug Wirkung erklären läßt. Diese Muskelgruppe kommt als Hauptkraft bei der Eiaufnahme in Betracht. Die Kontraktionen beider Muskelgruppen erfolgen rhythmisch alternierend oder kontinuierlich. Ihre Kraft reicht aus, den Kapselinhalt mit den Eiern bis zum isthmischen Teil des Eileiters vorzubringen. An dieser Stelle übernimmt die kräftige Muskulatur den Weitertransport durch peristaltische Bewegungen. Der Flimmerung im ampullären Teil kommt dann nur geringe Bedeutung zu. Aus dieser Darstellung kann man schließen, daß z. Z. der Ovulation durch gesteigerten Innendruck, infolge starker Flüssigkeitssekretion in den Ovarialkapseln, durch vermehrte Blutzirkulation und durch Nervenreizung eine rhythmische oder kontinuierliche Kontraktion bestimmter Muskelgruppen ausgelöst wird. Diese ist befähigt, den Kapselinhalt in die einzig mögliche Richtung gegen die Tuba unter gleichzeitiger Ansaugung des Infundibulums tubae zu pressen. 90% der gesprungenen Eier gelangen in die Tube. Die Tubenperistaltik sorgt für den Weitertransport. Die Eier machen in der Nähe des Uterus halt, um erst gegen das Ende der Furchungsperiode in das Horn einzutreten.

Eierstocksregeneration

23

Die Tubenwanderung der Eier dauert im allgemeinen drei Tage. Spermien fremder Tiergattungen können in den Eileiter kaum eindringen. g) Eibildung

In den beiden Ovarien der neugeborenen Ratte befinden sich etwa 35 000 Primordialeier. Während oder kurz nach der Geburt findet die Degeneration der Eier statt. Dies ist besonders bei 16 Stunden alten Ratten deutlich erkennbar. Den Höhepunkt erreicht diese Degeneration während des zweiten und dritten Lebenstages. Einige Follikel wachsen noch, aber die Degeneration wird fortgesetzt, so daß trotz Produktion neuer Eier die Eierzahl in beiden Ovarien bei einer 23 Tage alten Ratte sich durchschnittlich nur noch auf etwa 11 000 beläuft. Vom Keimepithel wird nach der Geburt die Bildung von Eiern fortgesetzt. Aber dieser Prozeß wird verzögert. Die jungen Eier lassen sich von den anderen Keimepithelzellen unterscheiden durch: 1. 2. 3. 4.

Größe helle3 Protoplasma kugelig und intensiv gefärbte Kerne oft paarweises Vorkommen

In Rattenovarien ist der Prozentsatz der Follikel, die ein Antron enthalten, verglichen mit der Totalzahl der Follikel, die wenigstens zwei Lagen follikulärer Zellen haben: Tag 15. 37. 50. 66.

Tag Tag Tag Tag

Prozentsatz 11% 39% 29% 50% (Tag, an welchem die Ovulation stattfindet)

Ein Absinken in der Zahl der großen Follikel findet man um den 29. bis 32. Tag. Die Ovogenese zwischen Geburt und Reife ist typisch für die Ratte. Es treten Maxima etwa alle zehn Tage auf. Das erste Maximum findet am 6. oder 7. Tag nach der Geburt statt. Die anderen Maxima erscheinen in Intervallen von zehn Tagen bis zum Einsetzen des Östruszyklus. Der Prozeß der Eibildung wird fortgesetzt, aber immer mehr verlangsamt, bis die Fruchtbarkeit später ganz erlischt. Während der Reife gibt es Schwankungen, die mit den Östruszyklen zusammenfallen. So hat z . B . eine Ratte mit 63 Tagen noch etwa 10000 Eier 70 Tagen noch etwa 6600 Eier 31 Monaten noch etwa 2000 Eier

Gelegentlich kommen mehrkernige Eier bei der Ratte vor. h) Eierstocksregeneration

Bei vollständiger Entfernung des Ovars findet die Regeneration nicht mehr statt. Bleibt dagegen bei der Ektomie nur ein kleines Stückchen zurück, so findet bei der Ratte innerhalb von 30 bis 34 Tagen vollständige Regeneration statt. Die Follikel sind während der Zeit der Regeneration voll funktionstüchtig. Solche Regenerationen treten sogar bei erwachsenen Ratten ein. Transplantationen von Ovarien gelingen.

24

Fortpflanzungsbiologie i) Gelbkörper

Die gesprungenen Follikel, gelegentlich auch große ungeplatzte, verändern sich, indem sie sich zu Gelbkörpern bilden. Während der ersten Tage der Entwicklung macht jeder dieser Körper auffällige Veränderungen durch. Bei der Ratte hat man vier verschiedene Typen festgestellt: 1. C o r p o r a l u t e a d e r O v u l a t i o n werden während der normalen Östrusperiode gebildet, wenn keine Paarungen vorkommen oder bei einem Östrus nach der Geburt, wenn Paarungen und Laktation nicht vorkommen. Solche Körper können sich zwei bis vier, wahrscheinlich noch mehr Zyklen erhalten, ehe sie völlig degenerieren. Der jüngste Satz unterscheidet sich nicht nur durch seine morphologischen Abweichungen, sondern auch dadurch, daß er sich mit Hämatoxylin blau färben läßt, während ältere Sätze mehr Affinität zum Eosin haben. Nach der Fixierung können in diesen Körpern gewisse Lipoidtröpfchen erkannt werden. Sie sind klein und regelmäßig in den jungen Gelbkörpern. Sie werden größer und weniger regelmäßig mit dem Einsetzen des nächsten Östrus. Die Luteinzellen älterer Körper färben sich leichter als die junger bei i.p.-Injektionen von Dianilblau 2 E . 2. C o r p o r a l u t e a d e r S c h e i n t r ä c h t i g k e i t treten als Folge unfruchtbarer Paarungen auf. Diese löst ein Diöstrusintervall von etwa 8 bis 10 Tagen Dauer aus. Während dieser Zeit behalten die Lipoidtröpfchen in den neugebildeten Körpern ihre kleine eiförmige Größe, die f ü r junge Körper der Ovulation charakteristisch ist. Scheinträchtigkeitskörper erreichen ein beträchtlich größeres Aussehen als Gelbkörper der Ovulation. Zweifellos verursacht das verlängerte funktionelle Leben dieser Scheinträchtigkeitskörper einen verlängerten Diöstrus. 3. C o r p o r a l u t e a d e r T r ä c h t i g k e i t werden immer nach einer fruchtbaren Paarung gebildet und lassen sich zunächst nicht von anderen Gelbkörpern unterscheiden. Während der ersten Tage verläuft ihre Entwicklung parallel zu denen der Scheinträchtigkeit. Mit entsprechenden Vitalfarbstoffen lassen sich solche Corpora in den Rattenovarien noch in Spuren nach drei bis vier Monaten nachweisen. 4. C o r p o r a l u t e a d e r L a k t a t i o n entwickeln sich bei nichttragenden säugenden Weibchen aus den Follikeln, die beim ersten nachgeburtlichen Östrus ovulieren. Sie unterscheiden sich von allen anderen durch die Kleinheit der Lipoidkörner. Innerhalb 24 Stunden nach dem Absetzen der Jungtiere des zu säugenden Wurfes zeigen die Körnchen eine charakteristische Größenzunahme. Die Gelbkörper der Laktation erreichen eine etwas größere Form als die der Ovulation und Scheinträchtigkeit, werden aber nicht so groß wie die der Trächtigkeit. j) Laktation

Die normale Säugeperiode dauert etwa vier Wochen. Die Milchleistung steigt während der ersten zehn Tage an und fällt dann gleichmäßig ab. Wenn der Reiz des Saugens fortfällt, tritt der normale Östruszyklus innerhalb weniger Tage wieder ein. I n diesem Zusammenhang dürfte es interessieren, daß eine Deziduabildung auch während der Laktation ausgelöst werden kann. Zu Beginn des Geburtsaktes sind die Zitzen noch nicht deutlich sichtbar. Sie erscheinen in voller Größe, wenn dei Jungen 8 bis 15 Tage alt sind. k) Geschlechtsbeeinflussung

Nach Roberts ist eine Beeinflussung der Geschlechter bei der Zeugung möglich. Bei der Normalgruppe betrug das Geschlechtsverhältnis 106,3 männliche Tiere auf 100 weibliche (1351 männliche und 1271 weibliche Ratten). Spülung der weiblichen Geschlechtswege mit 2 bis 3%iger Milchsäure ergab: 59,7 männliche Ratten auf 100 weibliche (277 männliche und 464 weibliche Tiere). Spülung mit 2 bis 3%igem Natriumkarbonat erbrachte 172,6 männliche auf 100 weibliche Tiere (523 männliche und 300 weibliche Ratten). Rattenweibchen,

Inzucht

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die abwechselnd behandelt wurden, brachten bei Milchsäure mehr Weibchen und bei Natriumkarbonat mehr männliche Nachzucht. Die Abhängigkeit des Geschlechtes der zu erwartenden Nachzucht war also abhängig von der chemischen Reaktion der weiblichen Geschlechtswege zum Zeitpunkt der Begattung. Allerdings sind nicht alle Ergebnisse so eindeutig wie diejenigen von Roberts-, andere Autoren kamen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Bemerkt sei kurz, daß bei Ratten Intersexualität vorkommt. 1) Puerperium

Ein Wochenbett wie beim Menschen besteht bei den Ratten nicht, denn sie werden schon wenige Stunden nach dem Werfen erneut brünstig. Bereits wenige Stunden nach Entleeren der Eikammern sind keine Wunden mehr nachzuweisen. Kurze Zeit nach dem Werfen ist die Plazentarstelle durch Kontraktion auf etwa die Hälfte verkleinert. Nach 24 bis 28 Stunden ist der Vorgang der Regeneration soweit abgeschlossen, daß der Uterus nirgends mehr epithelfreie Stellen aufweist. Bereits nach 70 Stunden ist der Vorgang restlos abgeschlossen. Für den Weg, den das befruchtete Ei bis zur Implantationsstelle zurücklegen muß, benötigt es einen Zeitraum, der ungefähr der Zeit bis zur völligen Epithelialisierung der Plazentastellen in den Eikammern entspricht. Die Kontraktionen der Längsmuskeln des Uterus betragen bei erwachsenen Tieren in der Stunde während des Diöstrus 73, während des Östrus 59,2. Die Plazenta ist für Adrenalin nicht durchlässig. m) Inzucht

Da im Kapitel über die Maus eingehend über die Inzuchtprobleme gesprochen wird, sollen an dieser Stelle nur kurz einige allgemeine Hinweise gegeben werden. Nach internationaler Vereinbarung dürfen als Inzuchtstämme nur solche bezeichnet werden, die mehr als 20 fortgesetzte Generationen von Bruder X SchwesterPaarungen aufzuweisen haben. Zwar kann ersatzweise auch einmal eine Rückpaarung mit den Eltern vorgenommen werden, doch ist ständige Paarung mit den Eltern zu verwerfen, weil alte Tiere eine wachsende Individualmutationsrate zeigen. Ist man also gezwungen, einmal auf ein Elterntier zurückzugreifen, so soll das jüngere der beiden genommen werden. Alle in der Forschung benutzten Nagetiere zeigen von Natur aus eine sehr starke genetische Variation, die eine große Streuungsbreite bei der Auswertung der Versuchsergebnisse zur Folge hat. Aus diesem Grunde hat sich die Notwendigkeit ergeben, mit einem umfangreichen Tiermaterial in den einzelnen Versuchsreihen zu arbeiten, um reproduzierbare Werte zu bekommen. Schon allein aus Gründen der Einsparung von Tieren kann die Verwendung reiner Inzuchtstämme rentabel sein. Sie ist aber keineswegs der alleinige Weg, um zu einheitlichem Material zu gelangen, weil auch die Umweltsfaktoren — Haltung, Fütterung usw. — ebenfalls eine bedeutsame Rolle spielen. Wird ein Inzuchtstamm verpflanzt, dann ist er nach wenigen Generationen keineswegs mehr das gleiche Material wie der Originalstamm. Während bei Selbstbefruchtung bereits nach 8 Generationen Homozygotie erreicht ist, dauert es bei Geschwisterpaarungen wesentlich länger. Nach 10 Generationen Bruder x SchwesterPaarungen ist die Heterozygotie auf 8 % reduziert und erst nach 24 bis 30 solcher Paarungen ist sie ganz verschwunden, natürlich auch nicht in allen Merkmalen.

26

Ernährung

Unsere Inzuchttiere gleichen sich also nur in den Faktoren, auf die sie ingezüchtet sind. Würde man statt der Geschwister Vettern 1. Grades paaren, dann würde niemals eine Homozygotie Zustandekommen. Inzuchttiere sind bei experimentellen Versuchen in der Hormonforschung, bei Mangeldiäten, bei Verabreichung von Chemikalien, bei Organektomie, in Immuntesten und bei der Aussetzung karzinogener Substanzen usw. gegenüber Gebrauchstieren in der Einförmigkeit der Reaktion überlegen. Die Ergebnisse treten klarer in Erscheinung, weil der Unterschied zwischen Versuchs- und Normalgruppen deutlicher zutage tritt. Am häufigsten werden in Deutschland die Ratten-Inzuchtstämme Wistar und Sprague-Dawley gebraucht. Da ersterer sehr häufig im Handel angeboten wird, besteht die Gefahr, daß solche Tiere nicht immer als erbrein im eigentlichen Sinne der Definition angesprochen werden können. Da das Wistar-Institut mehrere solcher Inzuchtstämme herausgebracht hat, besteht durchaus die Möglichkeit, daß solche Wistarratten in Europa vermischt wurden, weil einfach Wistar gleich Wistarratte gesetzt wurde. Der bekannte Wistarstamm wurde nach dem 1. Weltkrieg von Dr. Helen King aus Albinoratten, die bereits seit 1905 im Wistar-Institut in Philadelphia gezogen wurden, herausgezüchtet. Der Sprague-Dawley-St&mm wurde 1925 von Robert Dawley in Madison (Wisc.) entwickelt. Dieser Stamm zeichnet sich besonders durch Großwüchsigkeit, Entwicklungsfreudigkeit und Fruchtbarkeit aus. Ein anderer bekannter amerikanischer Inzuchtstamm ist Line 30/UCAH, der eine geringe Variabilität für physiologische Versuche zeigt. Der gescheckte Stamm AXC 9935 hat sich besonders resistent gegenüber Bartonella undZystizerkus erwiesen. Für hormonale und Karzinomstudien verwendet man den Buffalo-Stamm. Der Inzuchtstamm O-M wird verwendet bei Karzinom-Karzinogen-Studien und Karies. Er ist anfällig gegenüber Bartonella. Nach Donaldson entsprechen 50 Inzuchtgenerationen bei Ratten einer Inzucht beim Menschen seit dem Jahre 423 n. Chr. Die Zuchtstation für Labratoriumstiere Bösingfeld (Lippe) züchtet die Stämme Sprague Dawley (Madison-Standard-Rat) und Wistar (CFN). Der Wistarstamm (CFN) wurde importiert und zeigt relativ hohe Resistenz gegenüber experimentellen Belastungen bei verschiedenen biologischen Arbeiten und bei Schockwirkungen. Er eignet sich auch für Hormonprüfungen und langzeitige Toxizitätsstudien. Druckrey hat verschiedene BD-Stämme entwickelt, von denen BD V (CCppaahh) sich vor allem als Teststamm zur Prüfung anderer Stämme auf die Faktoren P bzw. p und A bzw. aneignet. Auf diese Weise ist es möglich, Homo- oder Heterozygotie hinsichtlich der Faktoren P und A bei Wistarratten (Wistar II = cPah) zu ermitteln. Der Stamm BD III ist in CpAh, der Stamm BD IV in CPah erbrein. BD I ist erbrein hinsichtlich CpAH und BD VII in bezug auf CpaH.

VI. Ernährung Da die Ratte das ideale Versuchstier in der Ernährungsforschung ist, nimmt es nicht wunder, daß wir über seine Bedürfnisse in bezug auf Nähr- und Wirkstoffe sehr gut unterrichtet sind. Man kann sogar ohne Übertreibung sagen, daß die Futterbedürfnisse bei keinem anderen Tier so genau erforscht und bekannt sind wie bei der Ratte. Der normale Ablauf der Lebensvorgänge im Tier ist an die ständige Zufuhr von Nahrung gebunden, wobei man zwischen Nahrungsstoffen unterscheidet, die zum Aufbau körpereigener Verbindungen dienen und solchen, die für die Energiegewinnung gebraucht werden. Hinsichtlich des kalorischen Wertes der Futtermittel können sich diese in bestimmten Verhältnissen gegenseitig vertreten. Dagegen ist dies nur in sehr begrenztem Rahmen für die in der Nahrung enthaltenen essentiellen Bestandteile möglich.

Eiweißstoffwechsel

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Der lebende Organismus steht in ständigem Ungleichgewicht zu der ihn umgebenden unbelebten Natur. Daher muß ständig eine bestimmte Energiemenge aufgewendet werden, um diesen Zustand aufrecht zu erhalten. Man ermittelt das an Hand des praktischen Maßes des Grundumsatzes. Hierunter versteht man die pro kg Körpergewicht und Stunde umgesetzten Kalorien unter bestimmten Bedingungen, wie Ruhe, Umgebungstemperatur und Nüchternheit. Eine Gesetzmäßigkeit der Abhängigkeit des Grundumsatzes von der Körperoberfläche besteht nicht. Er beträgt bei unseren wichtigsten Versuchstieren: Meerschweinchen . . 850 kcal/m2/Tag Ratte 1050 kcal/m2/Tag 2 Kaninchen 980 kcal/m /Tag Maus 1560 kcal/m2/Tag

Über den physiologischen Brennwert der Nahrungsstoffe gibt nachfolgende Aufstellung Auskunft: Eiweiß Fett Kohlehydrate

i. . . .

4,1 9,3 4,1

Im allgemeinen kann man mit einer prozentualen Ausnutzung der Kostkalorien von 92% rechnen. Der Sauerstoffverb rauch der Albinoratte beträgt je kg Lebendgewicht und Tag 21,1 bis 33,1 Liter, wobei keine Unterschiede zwischen jungen und älteren, männlichen und weiblichen Tieren bestehen. Die Gewebsatmung beträgt etwa 89% des Grundumsatzes. Pro 150 g Gewicht benötigt eine Ratte in der Stunde 110,08 ccm. Der Sauerstoffverbrauch macht etwa 65,9% des Grundumsatzes aus, davon entfallen: auf das Skelett und die Muskulatur . 32,6% auf die Leber 10,0%

auf die Haut auf den Verdauungstraktus

7,0% 4,9%

Wirkliche Ruheumsätze sind bei Ratten selten zu beobachten, höchstens in 1,8 bis 2,1% der Beobachtungszeit. Bereits bei leichten Körperbewegungen steigert sich der Umsatz um bis zu 10%, bei mäßigen Bewegungen auf etwa das Doppelte. Tab. 12. Futterverzehr Körpergewicht

der Ratte

der

Tagesfutterverzehr

30— 50 g 50— 75 g 75—100 g 100—125 g 125—150 g 150—175 g Tab. 13. Futterverzehr

Rottet)

6g 7— 8 g 8— 9 g 10—13 g 13—18 g 18—23 g der säugenden

Weibchen mit 10—11 eine Woche alten Jungtieren Weibchen mit 10—11 zwei Wochen alten Jungtieren

Ratte

30 g Futter/Tag 50 g Futter/Tag

Der Wasserbedarf beträgt je nach Futter, Temperatur und Luftfeuchtigkeit 75 bis 125 ccm/kg Körpergewicht und Tag. ') Bei Verabreichung eines Preßiuttera mit 19% Rohprotein (Automatenfütterung), nach Hagemann/Schmidt, unveröffentlicht.

a) Eiweißstoltwechsel

Aus mindestens 25 verschiedenen Aminosäuren werden die Proteine aufgebaut. Die Aminosäuren variieren in bezug auf ihren Gehalt in den verschiedenen Eiweißarten beträchtlich. Nach jahrelangen Versuchen stellte man fest, daß von allen be-

Ernährung

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kannten Aminosäuren zehn für die R a t t e n als lebensnotwendig anzusprechen sind, wobei ebenfalls geprüft wurde, wieviel von jeder dieser essentiellen Aminosäuren zum optimalen Wachstum benötigt wird. Über diese Arbeiten liegen verschiedene Ergebnisse vor, die in den nachfolgenden Tabellen wiedergegeben werden. Tab. 14. (nach Griffith, und Farris) Für optimales Wachstum 25 bis 30% Eiweiß im Futter, für Fortpflanzung Zur Erhaltung: 53 mg Protein-N/100 g Körpergewicht Lysin 1,0% im Futter Isoleuzin 0,5% im Tryptophan . . . . 0,2% im Futter Threonin 0,6% im Histidin 0,4% im Futter Methionin 0,6% im Phenylalanin . . . 0,7% im Futter Valin 0,7% im Arginin 0,2% im Leuzin 0,5% im Futter

40%. Futter Futter Futter Futter Futter

Diese Tabelle gibt den Minimalbedarf jeder essentiellen Aminosäure an, der notwendig ist, um das normale Wachstum zu unterstützen, wenn die nicht essentiellen Aminosäuren in der Nahrung enthalten sind.

Tab. 16 (nach Cuthbertson, 1957) Aminosäure L-Valin L-Leuzin L-Isoleuzin D- od. L-Methionin

Autor Rose, Smith, Womack, Shane (1949) Rose and al. (1949) Rose (1949) Forbes, Vaughan und Norton (1955) Rose and al. (1949) Schweigert u. Outhneck (1954) Rose and al. (1949) Rose (1949) Armstrong (1955) Rose and al. (1949) Hundley (1947)

Bedarf in gjlOO g Futter 0,7 0,8 0,5 0,4 0,6

0,22 bei Vorhandensein von genügend Zystin 0,5 0,9 1,2 in Gegenwart von genügend Tyrosin 0,6 L-Tryptophan 0,2 0,1 in Gegenwart von genügend Nikotinsäureamid L-Lysin Rose and al. (1949) 1,0 L-Histidin Rose and al. (1949) 0,4 L-Arginin Rose and al. (1949) 0,2 Die Angaben beziehen sich auf Wachstum und N-Gleichgewicht L-Threonin D- od. L-Phenylalanin

Tab. 16 (nach C. H. Steffen und L. E. Franzer, 1950) Aminosäure Tryptophan . . . . Histidin Phenylalanin . . . Lysin Threonin Methionin Leuzin Valin Isoleuzin

N-Oleichgewicht 1,8 2,1 3,1 3,7 5,1 5,3 6,5 7,0 12.9

Körpergewichtskonstanz 2,2 2,2 6,0 4,5 5,3 7,3 8,0 10,0 13,7

Eiweißstoffwechsel

29

Der Mindest bedarf an essentiellen Aminosäuren wurde getestet an Körpergewicht, Freßlust und N-Gleichgewicht. Die Angaben beziehen sich auf die erwachsene Ratte in mg/100 cm2 Körperoberflache. Die bekannte Tatsache, daß bei ungenügender Kalorienzufuhr Aminosäuren verbrannt werden und nicht dem Aufbau von Körpersubstanz dienen, gilt quantitativ erst dann, wenn weniger als 25% des Kalorienbedarfes zugeführt werden. Zwischen 25 und 100% des Kalorienbedarfes ist immer noch im gewissen Umfange ein Eiweißaufbau möglich (Cox, Ellingson u. Mueller, [1953]). Nach Krebs und Henseleit spielt die Arginase eine große Rolle im N-Stoffwechsel, insbesondere auch nach London und Alexandry im Ornithinzyklus. Seit Bollman, Mann und Magath gezeigt haben, daß die Leber der einzig bedeutende Ort der Harnstoffsynthese ist, lag es nahe zu vermuten, daß eine Veränderung der Quantität der Leberenzyme einhergeht mit Veränderungen im Gesamtlebergewicht. Lightbody (1938) wies nach, daß die Arginasekonzentration während der ersten 3 bis 4 Lebenstage ansteigt, dann abnimmt und vom 9. bis 18. Lebenstag wieder dem Zustand kurz nach der Geburt entspricht. Um den 24. und 26. Tag erfolgt wieder ein Anstieg der Arginasekonzentration. Nach Donaldson nimmt die Lebergröße zwischen dem 16. und 19. Tag ab. Der Leberarginasegehalt aber steigt während dieser Zeit an. Man fand weiter ein leichtes Ansteigen im Arginasegehalt zwischen dem 50. und 59. Tag. Eine sexuelle Differenz ist im Alter von 90 bis 109 Tagen am stärksten ausgeprägt. Die Lebern weiblicher Tiere enthielten im Durchschnitt 60,4% mehr Arginase als die der männlichen Tiere pro Gewichtseinheit. Die Konzentrationen bei 400 bis 550 Tage alten Tieren sind die gleichen wie die von 50 bis 59 Tage alten Tieren in beiden Geschlechtern, d. h. unmittelbar vor der geschlechtlichen Differenzierung. Das bemerkenswerte Ansteigen der Arginaseaktivität zu der Zeit, in der die Augen geöffnet werden und die Abnahme der Abhängigkeit von der Muttermilch am Ende der Säugeperiode scheint eine Adaptation hinsichtlich der Verwertung größerer Quantitäten an Futter zu sein. Nach Wang ist der Futterverbrauch zwischen dem 20. und 50. Tag in bezug auf Körpergewicht und Körperoberfläche größer als während späterer Perioden. Während dieser Zeit ist die relative Wachstumsrate am größten. Das Körpergewicht nimmt proportional mehr zu als das Lebergewicht. Wenn auch eine gewisse Anzahl von Proteinen einen Mangel an essentiellen Aminosäuren aufweist, wird die Mischung von pflanzlichen und tierischen Eiweißstoffen im Futter einen Ausgleich schaffen, so daß die Ratte im Endeffekt doch alle Aminosäuren erhält. Nach Besprechung der Aminosäuren bleibt noch die Frage offen, welches Proteinoptimum die Ratte hat, um alle physiologischen Bedürfnisse des Organismus zu befriedigen. Sowohl unterwertige als auch übermäßige Eiweißversorgung wirken sich nachteilig aus. Der minimale Eiweißbedarf für normale Vermehrung und Laktation liegt bei 16,7%. Erhalten die Ratten zu wenig Eiweiß, dann treten verspätete Geschlechtsreife, Verminderung der Würfe, geringeres Wachstum und größere Jungtiersterblichkeit auf. Wird dagegen Protein im Überfluß verabreicht, so wirkt sich dieser Fütterungsfehler vor allem auf die Fortpflanzung aus. Der Östrus wird verlängert, nur ein Teil der Weibchen nimmt bei Eiweißüberfütterung auf und die Embryonenzahl wird verringert. Die Untersuchung der Ursachen ergibt verringerte Follikel- und vermehrte Gelbkörperzahl. Während Slonaker die besten Ergebnisse erzielte, wenn die Ratten 14% Eiweiß im Futter erhielten, kamen Hankes, Elvehjem und Madison zu dem Ergebnis, daß bei einem Futter mit 20% Protein wesentlich bessere Ergebnisse erzielt werden, als bei nur 16%.

Ernährung

30

Wie bereits erwähnt, halten Griffith und Farris für normales Wachstum 25 bis 30% und für normale Fortpflanzung 40% Eiweiß in der Futterration erforderlich. Grab (1956) empfiehlt 19 g Eiweiß je kg Körpergewicht/Tag. Nach den in unserer Station gesammelten Erfahrungen sind zu empfehlen: Für Wachstum 19 bis 23% und für Zucht 23 bis 25% Eiweiß in der Ration. b) Fettstoffwechsel

Fettsynthese aus Eiweiß ist bei Ratten möglich. Ältere Ratten verwerten Fette schlechter als jüngere. Tab. 17. Fettverwertung Alter der Ratten Jung Alt Alt

(nach Oriffith und

Fettgehalt der Kost 1—21% 1% 21%

Farris)

Oesamtlipoidausscheidung 40 mg 71— 80 mg 118—249 mg

Ratten speichern mehr Fett, wenn sie eine fettreiche Ration erhalten, als wenn sie eine kohlehydratreiche bekommen. Die Verteilung des Fettes ist bei Ratten gleichen Gewichtes und gleichen Alters ähnlich, ohne Rücksicht auf die Art der Fettfütterung. Männliche Ratten im Gewicht von 250 g speichern mehr Fett in den perirenalen Fettdepots als weibliche, die die Tendenz haben, mehr Fett in den Genitalfettdepots abzulagern. Tab. 18. Verteilung des Reservefetts beim Rattenweibchen Subkutan Genital Intramuskulär Perirenal Mesenterial . . . . . . Omental

50% 20% 5% 12% 10% 3%

(180 g) (nach Oriffith und

des des des des des des

Farris)

Gesamtfetts Gesamtfetts Gesamtfetts Gesamtfetts Gesamtfetts Gesamtfetts

Der Fettgehalt eines Rattenfutters sollte zwischen 4 bis 6% liegen, der Kohlehydratgehalt zwischen 52 und 56%. c) Glykogenstoffwechsel

Glykogen spielt im Organismus nicht nur als Betriebs- sondern auch als Reservestoff eine Rolle. Es wird aus Kohlehydraten aufgebaut. In der Leber tritt es erst auf, wenn die Langerhansschen Inseln funktionsfähig sind. Es bestehen also Beziehungen zwischen Insulin und Leberglykogen. In der letzten Zeit der Trächtigkeit verringert sich der Glykogengehalt der Plazenta. Drei bis fünf Stunden nach der Nahrungsaufnahme weist die Leber den höchsten Glykogengehalt auf. Dieser ist ebenso wie das Muskelglykogen von der jeweiligen Verdauungsphase, der Ernährungsart, der Konstitution, der Arbeitsleistung und Bewegung wie auch von der Jahreszeit quantitativ beeinflußbar. Auch im Hungerzustand findet sich ein gewisses Minimum von Leberglykogen. Im allgemeinen weisen die verschiedenen Leberteile ein und desselben Tieres den gleichen Glykogenspiegel auf. Häufig kommt in den gleichen Leberzellen das Glykogen mit den Fettstoffen vergesellschaftet vor, auch in den gleichen Tropfen. Während das Fettgewebe normalerweise fast glykogenfrei ist, findet man insbesondere nach Hungerfütterung bei einseitiger kohlehydrathaltiger Nahrung dort

Glykogenstoffwechsel

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reichlich Glykogen. Nach Arndt entsteht es unabhängig und außerhalb der Leberglykogensynthese dort aus zugeführtem Zucker. Es ist als eine Phase der Umwandlung von Kohlehydraten in Fettstoffe aufzufassen. Das Auftreten von Glykogen in sonst glykogenfreien Zellen oder vermehrter Glykogengehalt in sonst spärlich glykogenhaltigen Zellen ist die Folge einer gesteigerten Zuckeraufnahme dieser Zellen. Auch durch Insulin oder Phosphor läßt sich das labile Betriebs- und Depotglykogen quantitativ beeinflussen. In der quergestreiften Muskulatur ist das Glykogen in Körnerreihe angeordnet, und zwar in einzelnen Muskelfasern. Im Brustmuskel findet sich weniger als im Zwerchfell. Bei Hunger wird der Glykogengehalt des Muskels weitgehend erschöpft. Die glatte Muskulatur weist nur spärliches und sehr feinkörniges Glykogen auf, insbesondere in den Fasern von Darmwand, Uterus, Ureter und Gefäßwänden. Die mikroskopisch nachweisbaren Glykogenmengen im Herzmuskel sind oft größer als in Skelettmuskeln. Im Magenmuskel erscheint es in granulierter Anordnung an die Sarkosome gebunden. 14 C-Fructose findet sich nach Schreiner und Hartmann nur wenig im Muskelglykogen. Das Knorpelglykogen ist wenig beeinflußbar. Selbst im Hungerzustand nimmt es kaum ab. Es ist hier ziemlich reichlich vertreten. In den verschiedenen Zellen des Erythrons, der Leukozyten und im Knochenmark findet sich Glykogen in leicht löslicher und labiler Form. In Epithelien und der Mukosa findet sich stabiles Glykogen. • Die Parenchymzellen der endokrinen Drüsen zeigen regelmäßig reichlich Glykogengehalt. Praktisch frei sind Keimdrüsen, Nebennieren, Bauchspeicheldrüse und Parathyreoidea. Vollkommen abgestorbene Zellen sind frei. Selten findet sich Kernglykogen. Im Uterus findet sich bei nichttragenden Ratten praktisch kein Glykogen. Bei trächtigen Tieren weisen die Uterushörner reichlich Glykogen, besonders in den glatten Muskelfasern, auf. Unter bestimmten Bedingungen können die Speicheldrüsen Glykogen ausscheiden. Normalerweise trifft dies jedoch nach Yamagucki nicht zu. In den Mundspeicheldrüsen findet sich Glykogen nicht oder nur spärlich. In dem Sammelröhrchensystem der Nieren kommt es nur ausnahmsweise vor. Der Filtrations-, Sekretions- und Respirationsabschnitt sind frei im Gegensatz zu Harnleiter und Blase. Das Glykogen der Harnwege ist mehr oder weniger unabhängig von solchen Einflüssen, die das Betriebs- und Depotglykogen von Leber und Muskeln verändern. Deuel, Butts, Hallman, Murray und Blunden haben festgestellt, daß zwischen den Altersgruppen von 54 und 55 Tagen und von 73 und 76 Tagen eine beträchtliche Differenz im Leberglykogengehalt zwischen männlichen und weiblichen Tieren besteht. Das Leberglykogen erreicht ein Minimum bei drei Monate alten Weibchen. Die Weibchen haben nur 41% des in den Männchenlebern vorhandenen Glykogens. Bei 17 bis 24 Monate alten Tieren besteht keine sexuelle Differenz im Leberglykogengehalt. Butts und Deuel, Deuel, Hallman und Murray fanden, daß weibliche Tiere viel eher Ketonurie entwickeln als männliche, wenn sie fasten oder mit hochfetten Diäten gefüttert werden. Sie führen dies auf eine Änderung im Kohlehydratsstoffwechsel zurück. Deuel und Mitarbeiter glauben Beziehungen zu vom Ovar produ-

32

Ernährung

zierten Hormonen gefunden zu haben. Der relative Futterverbrauch ist nach Wang pro Einheit/Körpergewicht bei Weibchen u n d Männchen gleich. Glukose f ü h r t zu einer Steigerung der Fruktoseresorption u n d der Veratmung von C0 2 . d) Mineralstoffwechsel

Phosphor. F ü r normales Wachstum m u ß im F u t t e r mindestens 0,16% P enthalten sein. Phosphor geht schnell in die Knochen über. Am ersten Tag nehmen die Epiphysen doppelt so viel Phosphor auf wie die Diaphysen. Dagegen zeigen letztere größere Speicherungsfähigkeit, wenn sich die Phosphorkonzentration im Blut vermindert h a t . Bei den Schneidezähnen findet m a n den meisten Phosphor in den Wurzelteilen. Ein Ersatz findet hier nicht statt, sondern nur eine Ablagerung im neu entwickelten Gewebe. Dagegen ist im anorganischen Teil der Backenzähne zwar ein geringer, aber doch feststellbarer Austausch mit dem Blutphosphat möglich. Phosphorarme Kost bewirkt eine starke Absonderung von Kalzium mit dem H a r n , wogegen Natrium, Kalium, Magnesium nur wenig, Stickstoff erst nach fünf Wochen im verstärktem Maße abgegeben wird. Die Phosphorabgabe erfolgt durch den Kot. Kalzium. J u n g e R a t t e n scheiden im K o t etwa die gleichen Mengen Kalzium aus wie im Urin, dagegen verdoppelt sich, wenn die Tiere älter geworden sind, die Kalziumausscheidung im Urin und verzehnfacht sich die Ausscheidung mit dem Kot. Die Kalziumassimilation ist gleich groß, ganz gleich, ob es als K a r b o n a t , Phosphat, Glukonat oder Hypophosphat verabreicht wird. Kalziummangel macht sich nach vier bis fünf Wochen zunächst am verringertem Wachstum bemerkbar. Nach etwa 8 bis 9 Wochen werden die Tiere träge und teilnahmslos, sie reagieren k a u m noch auf Reize. Die Tiere bekommen mehr oder weniger starken Haarausfall, später kommt es zu Paralyse der Hinterbeine, Hämorrhagien am Anus, blutigen Durchfällen und Vermehrung der Harnmenge. Meistens k a n n m a n die Tiere noch nach 10 bis 14 wöchentlicher Mangelhaltung durch Ca-Zugaben retten. Geschieht dies jedoch nicht, dann gehen die Tiere ein. Die Knochen werden stark demineralisiert, der Ca-Gehalt sinkt u m die Hälfte. Das Skelett verknöchert nicht u n d die Schädeldecke wird hauchdünn. Bereits nach zwei Wochen sinkt der Ca-Gehalt des Blutes auf 5 m g % . Der organische Phosphor sinkt zunächst stark ab, steigt aber wieder auf seinen Ursprungswert an. Kalzium und Phosphor. Verabreicht m a n jungen R a t t e n eine Mangeldiät, welche 0,04% P u n d 0,57% Ca enthält, entwickelt sich innerhalb von zwei Wochen eine Rachitis, die innerhalb von 6 Wochen zu schweren Skelettdeformationen f ü h r t . Nach 4 bis 5 Wochen hört das Wachstum auf. Gewöhnlich gehen die Tiere nach 6 Wochen ein. Durch Zugabe von Vitamin D t r i t t Gewichtsverlust sofort auf, jedoch wird das Gewicht innerhalb 3 Wochen wieder erreicht. Die Tiere erreichen bei dieser Kost ein Alter von 20 Wochen. Rachitis bei R a t t e n läßt sich nur erzeugen, wenn das Ca: P-Verhältnis gestört ist. Das günstigste Verhältnis liegt zwischen 2 : 1 und 1:1. Es genügt also nicht, wenn in der Nahrung die beiden Mineralien P und Ca vorhanden sind, sondern es ist erforderlich, daß sie im richtigen Verhältnis zueinander stehen. Auch die Zuchtleistungen der R a t t e n sind von einem ausgeglichenem Ca:P-Verhältnis abhängig. Nach Cox und Imboden werden bessere Nachzuchtleistungen und Laktation erzielt, wenn im F u t t e r 0,49% Kalzium und 0,49% Phosphor enthalten sind. Tageszunahmen von 5 g bei

Mineralstoffwechsel

33

Ratten zwischen 60 und 200 g Lebendgewicht wurden mit einem Putter erzielt, welches 50 mg Kalzium und 35 mg Phosphor enthielt. Zusammenfassend kann man sagen, daß das Optimum an Zufuhr beider Mineralien erreicht ist, wenn das Futter etwa 0,6% Ca und die gleiche oder etwas geringere Konzentration an P enthält, so daß die Ratten pro Tier und Tag 40 bis 50 mg Ca und 35 bis 45 mg P aufnehmen. Kalium. Etwa eine halbe Stunde nach Aufnahme dieses Minerals erfolgt vor allem im Darm und zu einem kleineren Teil im Magen die Absorption. Seine Exkretion erfolgt ziemlich gleichmäßig mit dem Harn und beträgt etwa 6 bis 7%. Eine erwachsene Ratte benötigt zur Erhaltung täglich 2 mg Kalium. Jungtiere dagegen männlich 15 mg/Tier/Tag, weiblich 8 mg/Tier/Tag. Erhalten Jungtiere weniger als 1 mg/Tier/Tag, sogehen sie innerhalb von 6 Wochen ein. Bei niedriger Kaliumaufnahme kann Natrium nicht an seine Stelle treten, um das Wachstum zu unterstützen. Typische Mangelerscheinungen sind: langsamer Gewichtsverlust, kurzes pelzartiges Haar, Zyanose, Abdominaldistention und Lethargie, die zum Koma führt. Der Tod tritt nach drei bis vier Wochen ein. Es zeigen sich pathologische Veränderungen in Darmtraktus, Pankreas, Nieren und Herz. Zuchtweibchen benötigen für den normalen Ablauf der Trächtigkeit 0,14% K im Futter und für die Laktation 0,503%. Natrium. Für normales Wachstum benötigt die Ratte 0,07 % Na im Futter. Jedoch reicht diese Menge nicht aus für normales Wachstum und Erzeugung von Nachkommenschaft. Es wird daher zweckmäßig sein, dem Futter 0,5% Na zuzufügen. Natriummangel äußert sich in Wachstumsverzögerung, Störungen der Augen und Nachlassen der Vermehrungsfreudigkeit. Die Männchen bleiben bei Mangelkost bis zu drei Monaten zeugungsfähig, bei Weibchen tritt eine Verzögerung der Geschlechtsreife ein, sowohl Östruszyklus als auch Geburtsprozesse sind beeinträchtigt. Die Knochen der Na-Mangelratten sind weich. Natriummangel wirkt sich in viel stärkerem Maße aus als Chlormangel oder Mangel an Kochsalz. Sowohl bei Cl-Mangel als auch beim Fehlen von NaCl haben die Tiere nach 90 tägiger Mangelfütterung noch normale Augen und Knochen. Chlor. Enthält die Nahrung 0,46% Natrium, dann reichen 5 mg Chlor aus, um normales Wachstum und ausreichende Fortpflanzungsergebnisse zu gewährleisten, einschließlich genügender Laktation. Bei Cl-Mangelkost kommt es zu verlangsamtem Wachstum und einem geringeren Endgewicht als bei Normalfütterung. Nach einer Mangelfütterung von 123 Tagen hört die Cl-Ausscheidung im Kot und Harn auf. I m Blut sinkt der Cl-Spiegel um 30%, in den übrigen Organen ist er 10 und 20% niedriger als normal. Im Selbstwahlversuch betrug die tägliche Aufnahme vor der Konzeption 69 mg, in den ersten Tagen der Gravidität 147 mg, in den nächsten Tagen 219 mg und fiel dann während der ersten 10 Tage nach dem Werfen auf 105 mg. Eisen. Um befriedigende Zuchtleistungen einschließlich Laktation von Ratten zu erzielen, werden 5 mg Eisen benötigt. Für die Hämoglobinsynthese genügen 0,25 mg. Etwa 2 / 3 des Eisens im Rattenkörper befindet sich im Blut als wesentlicher Bestandteil des Hämoglobins. Eisenarme Fütterung führt zu Anämie. Von der Eisenaufnahme bis zu dessen restlosem Verschwinden aus Magen und Dünndarm dauert es 24 Stunden, doch findet es sich bereits nach 3 Stunden in erheblichen Mengen im Dickdarm. Die höchste prozentuale Aufnahme zeigen Knochen3 Hatte und Maus

Ernährung

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mark, Blut, Milz, Leber, Herz, Nieren und Lungen. Dagegen nehmen Gehirn, Knochen und Muskeln relativ wenig auf. Absolut nehmen letztere beide die größten Mengen auf. Weibliche Tiere lagern deutlich mehr Eisen an als männliche. Zwei- und dreiwertiges Eisen werden in gleicher Weise verwertet. Jedoch ist es unmöglich, den Gesamteisengehalt des Futters als Eisenquelle auszuwerten, denn der Wert des aufnehmbaren Eisens schwankt zwischen 20 bis 90% des Gesamteisens in der Nahrung. Kupfer. Kupfer hat zwei Funktionen bei der Blutbildung zu erfüllen und steht daher in engem Zusammenhang mit dem Eisen. Es hat eine katalytische Funktion bei der Hämoglobinsynthese und eine Reizwirkung auf die Bildung roter Blutkörperchen. Das tägliche Minimum für Wachstum und Ernährung hegt bei 0,05 mg, jedoch dürfte es zweckmäßiger sein, die Dosierung mit 0,1 mg vorzunehmen, das entspricht etwa dem Optimum. Kupfer hat ferner auch Einfluß auf den Glykogengehalt des Blutes und die Beschleunigung der Glykogenbildung (schnelle Entfernung von Glykose aus dem Blut). Der absolute Gehalt an Kupfer des Rattenkörpers beträgt bei der Geburt 0,0108 mg und steigt auf 0,4422 mg bei 200 Tage alten Ratten. Während der ersten 2 bis 3 Wochen nach der Geburt ist eine deutliche Abnahme des Kupfergehaltes festzustellen, dann aber steigen die Vorräte in den Depots wieder an. Tab. 19. Kupfergehalt

Leber Herz Lunge Milz Nieren

in mg/kg Trockenorgan

10,0 27,8 9,5 8,1 22,6

bei der Ratte

Gehirn 10,2 Muskel 3,8 Haut 7,3 Haare 14,8 Kupfergehalt des Blutes: 4,74mg/Liter

Jod. Zur Beseitigung von Mangelsymptomen werden täglich 1 bis 2 Mikrogramm benötigt. Ein Futter, das etwa 265 mcg/kg enthält, ist völlig ausreichend, um ein Tier vor Wachstumsstörungen infolge Jodmangels zu bewahren. Enthält die Nahrung ungenügende Jodmengen, so ist die Möglichkeit zur Kropfbildung gegeben. Erhalten Ratten mit vergrößerter und hyperplastischer Schilddrüse eine jodreiche Nahrung, dann tendieren die Schilddrüsen dahin, das Normalgewicht einzustellen. Magnesium. Als Minimum werden 4 mg/kg Körpergewicht/Tag oder etwas über 5 mg % in der Nahrung benötigt. Magnesiummangel äußert sich in Gefäßerweiterung, Übererregbarkeit des Nervensystems, Herzarhythmien, Krämpfen und tödlichen tonisch-klonischen Zuckungen. Am besten verwertet wird Magnesiumsulfat, dann Karbonat. Mangan. Das Minimum der Zufuhr liegt bei 0,5 mg/Tier/Tag, doch erzielt man absolut sichere Zucht- und Wachstumsergebnisse mit 0,8 mg. Mangeltiere zeigen hohe Sterblichkeit bei den Jungtieren, deren Mütter unterwertige Manganzufuhr erhalten. Männliche Tiere zeigen Hodenatrophie, die zur vollständigen Sterilität führt. Zink. Für normales Wachstum werden täglich 40 mcg/Tier benötigt. Bei zinkarmer Nahrung läßt das Wachstum nach. Die täglichen Zunahmen pro Ratte betragen nicht einmal 1,5 g. Der erträgliche Grenzwert für Zink liegt für Jungratten zwischen 0,5 bis 1% in der Nahrung. Enthält diese 1% Zn, so kommt keine Vermehrung mehr vor.

Mineralstoffwechsel

35

Kobalt. In Anbetracht der Tatsache, daß Kobalt von verschiedenen Haustieren benötigt wird, ist es möglich, daß auch die Ratte dieses Mineral mit der Nahrung aufnehmen muß. Etwa 0,4 mcg Kobalt genügen, um die Ratten sich normal entwickeln zu lassen. Die Zugabe von mehr als 0,6 mg Kobalt zu einer kobaltfreien Diät verursacht toxische Wirkungen. Aluminium. Als ausreichend sind pro Ratte und Tag 1 bis 2 = y mcg anzusehen. Tab. 20. Aluminiumgehalt des Battenkörpers Gehirn 0,5 mg/kg Organ Herz 1,6 mg/kg Organ Leber 1,4 mg/kg Organ Blut 0,6 mg/kg Organ Nieren 1,5 mg/kg Organ Milz 2,9 mg/kg Organ (alte Ratten) 2,0 mg/kg Organ (junge Ratten)

Arsen. Wenn Arsen auch lebenswichtig für die Bildung der roten Blutkörperchen und des Hämoglobins ist, außerdem von der Ratte zum Wachstum und zur Entwicklung benötigt wird, so genügen doch 2 mcg/Tier/Tag. Bor. Anscheinend spielt dieses Mineral keine besondere Rolle für die Ratte, denn es konnten keine Unterschiede zu Mangeltieren festgestellt werden. Prophylaktisch genügt die Zugabe von 0,8 mcg/Ratte täglich. Brom. Restlose Klarheit über die Bedeutung des Broms besteht nicht, denn es konnten keine Anhaltspunkte für seine Notwendigkeit gefunden werden. In einem Versuch zeigte sich, daß Rattenweibchen, die weniger als fünf Teile Brom/10 6 in der Diät erhielten, zwar Nachzucht brachten, jedoch diese nicht aufziehen konnten. Sollte Brom notwendig sein, so müssen mindestens 5 Teile/10 6 in der Nahrung enthalten sein. Fluor. Da Fluor regelmäßig Bestandteil von tierischen Geweben, Zähnen und Knochen ist, wird es im allgemeinen als lebenswichtig angesehen, jedoch gelang es nicht, irgendwelche Vorteile herauszufinden, wenn dieses Mineral in verschiedenen Dosierungen gegeben wurde. Bei Zulagen von 14 Teilen Fluor/10 6 in der Nahrung kommt es zu chronischen Vergiftungen. Als ausreichend wird 0,1 Teil/10 6 angesehen. Fluorhaltiges Wasser hemmt bei der Ratte weniger das Auftreten von Karies, als vielmehr deren Fortschreiten. Molybdän. 0,04% dieses Minerals in der Nahrung junger Ratten bleibt ohne nachteilige Folgen, bei größeren Zulagen dagegen läßt das Wachstum der Tiere nach. Erhalten die Jungratten 0,08 % Molybdän im Futter, dann kann man den wachstumshemmenden Einfluß dadurch aufheben, indem man je Ratte 0,02 bis 0,04 mg Kupfer der Nahrung beifügt. Steigt jedoch der Molybdängehalt auf 0,1 bis 0,12%, dann ist die antagonistische Wirkung des Kupfers nicht mehr festzustellen. Während Zink allein das Wachstum nicht hemmt, führten Zink + Molybdän zu einer stärkeren Wachstumshemmung als Molybdän allein. Cadmium. Cadmiumkarbonat erwies sich als viel giftiger als Zink, denn bereits 0,1 bis 0,5% in der Nahrung wirken sehr toxisch. Es treten Wachstumsstillstand und Anämie ein, jedoch wird die Fortpflanzung nicht gestört. 15 mg Cadmium ist eine toxische Dosis. Selen. Selenfütterung hat ein Zurückbleiben des Körpergewichts zur Folge. Junge Ratten speichern mehr Selen im Körpergewebe als alte, dagegen ist der Selengehalt bei jungen und alten Ratten der gleiche. 3*

36

Ernährung

Mineralstofibedarf der Batte Tab. 21 (nach Griffith und Element

Bedarf

Kalzium Phosphor Kalium Natrium Chlor Eisen Kupfer Jod Magnesium Mangan Zink Kobalt Aluminium Arsen Bor Brom Fluor Molybdän

Farris)

. . . .

. . . .

40—50 m g (0,5 bis 0,6% im F u t t e r ) 35 bis 45 mg männliche B a t t e n 15 m g ; weibliche B a t t e n 8 m g ; tragende Weibchen 0,14% im F u t t e r , f ü r L a k t a t i o n 0,5% im F u t t e r optimal 0,5% in F u t t e r 5 mg 250 y reichen f ü r Hämoglobinsynthese, 5 mg für Fortpflanzung und Laktation 100 y (optimal) 1 bis 2 y sind Minimum, 265 y/kg F u t t e r schützen vor J o d m a n g e l 4 mg/kg Körpergewicht, 5 m g % im F u t t e r 500 y sind Minimum, 800 y f ü r Fortpflanzung, 30 y pro Liter Milchdiät sind f ü r die L a k t a t i o n ausreichend 40 y 0,4 y, wenn erforderlich 1 y, wenn erforderlich 2 y, wenn erforderlich 0,8 y, wenn erforderlich 50 y% im F u t t e r , wenn erforderlich 10 y% im F u t t e r , wenn erforderlich 0,2 bis 0,3 y (nach Holman), 0,4% im F u t t e r (nach Benzo)

Tab. 22 (nach Grab, 1956) Mineral Natrium . Kalium . . Kupfer . . Magnesium Zink Eisen Kalzium . Mangan . . Kobalt . . Molybdän . Phosphor . Jod Chlor

für . . . .

. . . .. .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

.

Wachstum 0,5 g 200—350 m g 2 mg 5,0 mg 0,8 m g 5,0 mg 1,0g 10,0 mg 8 yt —

. . .

0,7—0,9 g 0,026 mg 100 m g

für

Erhaltung

0,2 g 60 (200 L.) 1,0 m g (2,0 mg L.T.) 5,0 m g 5,0 mg 0,2 g 2,0 mg (3,0 mg L.T.) 2 yl 0,005 m g + 0,14-0,18 g 0,008 mg 200 m g

A n m e r k u n g : Die Angaben beziehen sich auf Tagesbedarf/kg Körpergewicht. L = Laktation T = Trächtigkeit + = nach Reid und Briggs, Nutrit, 51, 341 (1943)

Tab. 23 (nach Cuthbertsm, Element

Phosphor Ca:P

Menge pro kg Diät

Autor

Kalzium . . . . . . .

Hubbell, McCoy McCoy Hubbell McOoy

Mendel u n d Wakeman (1949) (1949) u n d Mit. (1937) (1949)

1957)

(1937)

4,5 g 5 bis 6 g 3,5 bis 4,5 g 3,5 g, 4 g optimal 1 bis 2, 1,5 g optimal

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Mineralstoffwechsel Element Kalium . . . .

Menge pro kg Diät Autor 0,5 g Grijns (1938) 1,8 g, 5 g optimal Orunert, Mayer und Phillips (1950) 0,5 g, 5,0 g optimal Orunert und Mit. (1950) 5,0 mg, 3 mg optimal McCloy (1949) 200 mg, 500 mg optimal Hunkel und Pearson (1948) 10 bis 50 mg, 50 mg optimal Waddell, Elvehjem, Steenbock u. Hart (1928) 5 mg Waddell, Elvehjem, Steenbock u. Hart (1928) 15 bis 20 mg, 20 mg optimal Hundley (1950) 3 bis 10 mg, 20 mg optimal Hill,Holtkamp, Buchanan VL. Butledge (1950) 2 mg Hubbell und Mendel (1927) 1,6 mg, 4 mg optimal Todd, Elvehjem und Hart (1934) 100 bis 200 mcg, 200 mog opt. Remington (1932) wahrscheinlich notwendig, 50 mcg optimal zweifelhafter Bedarf, 100 mcg optimal De Renzo (1953) 40 mcg, 100 mcg optimal

e) Mineralstoffmischungen für Versuche

Tab. 24 (Mangelmischungen nach Kremer, 1956) Mineralsalz CaC03 Ca-Laktat KH 2 P0 4 K 2 S0 4 K-Citrat KCl NaCl MgS04 MgCl2 • 6HaO MgO Fe-III-Citrat • 6H 2 0 . . MnS04 MnS04 • H 2 0 CuS04 • 5H 2 0 KJ NaF KA1(S04) • 12H20 . . . Anmerkung:

Ca- u. P-frei — — — 21 207 197 82 — 475 — 16 — 0,2 — 0,4 — 0,08

P-frei 210 440 — — — 290 105 90 — — 27,7 0,2 — 0,39 0,05 0,57 0,09

Na-frei 375 — 284 — — 189 — — — 38 95 — — 19 — — —

Alle Mengenangaben in g.

Gebräuchliche Mineralstoffmischungen

Tab. 25 (Angaben in g) Mineralsalz CaC03 Ca-Laktat Ca-Citrat CaHP0 4 • 2H20 . . Ca3(P04)2

210 — — — 14,9

1 — 13 — 5,4 —

2 68,6 — 308,3 112,8 —

3

4 — 29,44 — — —

5 — 130 —

6 800,8 -

7 300 860

8 600 150

38

Ernährung

Mineralsalz Ca(H 2 P0 4 ) 2 -H 2 0. . KH2P04 K2HP04 MnS0 4 • 4H 2 0 . . . KCl NaCl NaH 2 P0 4 • H 2 0 . . MgS0 4 MgS0 4 • 7H 2 0 . . . MgCOj FeS0 4 • 7H 2 0 . . . F e l l l Citrat . . . . Fe I I I Ammoncitrat. F e P 0 4 • 2H 2 0 . . . MnS0 4 MnS0 4 • H 2 0 . . . CuS0 4 •5H 2 0 . . . CoCl2 • 6H 2 0 . . . . ZnCl2 KJ NaF KA1(S0 4 ) 2 - 12H 2 0 . A1NH 4 (S0 4 ) 2 -12H 2 0 Anmerkung: 1 2 3 4 5

1

2

—

—

31,0

—

—

9,54

—

—

120 105

—

1,73 3,47

—

90

—

5,45

—

3 — —

218,8 —

124,7 77,1

4 2,56

5 54

—

—

12,1

95,4

—

—

—

5,0

17,3 34,7 26,6

—

—

38,3

—

—

—

—

—

35,2

—

—

—

—

—

14,7 0,2 —

—

—

120,3 — —

—

205 -

56,6

55

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

-

—

9,35 0,9988 0,0467 0,5452 1,66

9,0 3,8 0,2 4,0 1,6

0,201 0,078 ,

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

— — — —

0,041 0,507 —

0,093

—

—

—

—

—

—

- -

—

—

-

-

-

Mineralstoffmischung Tab. 26 (nach Hubbell, Mendel und Wakeman, 1937) . . . .

. . . .

. . . .

543 g 212 g 112 g 69 g 16 g 25 g

FeP0 4 • 2H 2 0 . . . . . MnS0 4 CuS0 4 • 5HsO . . . . KJ NaF KA1(S0 4 ) 2 • 12HaO . .

20,5 g 0,35 g 0,9 g 0,085 g 0,1g 0,17 g

Salzmischung für Rattenversuchsfutter (Ähnliche Zusammensetzung wie Veraschungsrückstände der Milch) Tab. 27 {nach Smith/Mendel) 134,8000 24,2000 34,2000 141,3000 103,2000 53,4000 9,2000

g g g g g g g

55 -

—

—

. . . . . . .

—

204

—

= = = = =

. . . . . . .

—

—

Wesson (Osborne und Mendel): Wesson, L. G. Science, NY 75, 339 (1932) TJSP X I I I USP X I V McCollum und Davis: J . Biol. Ch. 23, 181 (1915) McCollum und Simmonds: J . Biol. Ch. 33, 55 (1918) 6 = Jones und Foster: J . Nutrit. 24, 245 (1942) 7 = Shaw: J . Dent. Res. 26, 47 (1947). X = Heqsteai, Mills, Elvehjem und Bart: J . Biol. Chem. 138. 459 (1941).

CaCOg KH 2 P0 4 KCl NaCl MgS0 4 MgC03

—

335

—

•—

—

—

—

292,5

—

645 10

—

—

0,05 0,57 0,09

—

115 670

11,8

—

—

470

8 —

—

—

0,39

1,0

— —

—

—

—

1,18 15,3

816,6

—

—

—

7 —

—

— —

6 —

Kalziumkarbonat Magnesiumkarbonat Natriumkarbonat Kaliumkarbonat Phosphorsäure Salzsäure Schwefelsäure

111,1000 6,3100 0,0200 0,0790 0,2480 0,0245

g g g g g g

Zitronensäure Ferrizitrat Kaliumjodid Mangansulfat Natriumfluorid Kaliumalaun

—

0,6 —

0,5 1,6 — — —

39

Vitaminstoffwechsel Salzmischung für Vitamin-D-Mangel-Versuche Tab. 28 (nach 122,4000 12,1000 35,3000 17,1000 53,4000 9,2000

g g g g g g

Smith/Mendel)

Kalziumkarbonat Magnesiumkarbonat Kaliumkarbonat Natriumkarbonat Salzsäure Schwefelsäure

6,3400 0,0200 0,0790 0,2480 0,0245

g g g g g

Eisenzitrat Kaliumjodid Magnesiumsulfat Natriumfluorid Kaliumalaun

Mineralstoifmischungen Tab. 29 (nach PHllips-Hart K 2 HPO 4 CaC0 3 NaCl MgS0 4 • 7 H 2 0 . . . CaHP04 • 2H20 . . Fe(C 6 H 5 0 7 ) 2 • 6 H 2 0 . MnS0 4 • 4 H 2 0 . . . KJ CuS0 4 • 5 H 2 0 . . . ZnCl2 CoCl2 • 6H a O . . . .

• . • . •

Salt IV)

322 g 300 g 167 g 102 g 75 g 27,5 g 5,1g 0,8 g 0,3 g 0,25 g 0,05 g 1000,00 g

Tab. 30 „Roche" 100 g der Salzmischung enthalten: Natriumchlorid . . . . 5,000 g Kalziumlaktat . . . . . 35,000 g Kalziumphosphat (Tri) . . 15,000 g Eisenzitrat (Ferri) . . . 3,210 g Kaliumjodid 0,09 g Kupfersulfat 0,03 g Magnesiumsulfat.... 5,50 g Kaliumphosphat . . . . . 26,53 g 9,6 g Natriumphosphat . . . . Zinkkarbonat . 0,02 g Mangansulfat • 0,02 g Natriumfluorid . . . . • 0,03 g 100,003 g

f) Vitaminstoffwechsel

A. Die Zufuhr dieses Vitamins mit der Nahrung ist erforderlich, weil es notwendig für normales Sehen, Wachstum und Erhaltung der Funktionstüchtigkeit verschiedener Epitheüen ist. Sein Mangel führt zu XerOphthalmie, Keratinisierung der Oberfläche von Epithelgeweben im Bereich der Atmungswege, einschließlich der Lungen, des Ernährungstraktus, der innersekretorischen Drüsen und des Harn- und Geschlechtsapparates (Abb. 7). Die Vaginalschleimhaut weiblicher Ratten wird hornig, aber Östrus und Ovulation finden weiterhin statt. Häufig kommen Nieren- und Blasensteine vor, doch ist noch unklar, ob Vitamin-A-Mangel allein für diese verantwortlich gemacht werden kann; denn auch unausgeglichene Mineralstoffversorgung und das Fehlen anderer Vitamine konnte in Mangelrationen nachgewiesen werden, die zu Steinbildung führten. Yitamin

Abb.7. Durch Vitamin-A-Mangel erzeugte Genitalnekrose. Die Ratte zeigte außerdem Zystitis und hochgradige Urethritis

Ernährung

40

Die Verhornung der Vaginalschleimhaut scheint allein schon auszureichen, um Sterilität hervorzurufen. Vitamin-A-Mangel führt bei männlichen Tieren zu Degeneration des Keimgewebes und schließlich zu vollständiger Unfruchtbarkeit. Weiterhin wird bei vollkommenem Mangel an diesem Vitamin der Verlust des orangefarbigen Pigments an den Schneidezähnen beobachtet, woraus sich bei weiterer Mangelfütterung ein Abblättern der Zähne entwickelt. Anhaltender A-Mangel bei Muttertieren führt bei der Nachzucht zur Deformierung der Nagezähne. Karotin wird bei der Passage durch die Dünndarmwand zu Vitamin A umgebildet und bei Verabreichung über den normalen Bedarf hinaus in der Leber gespeichert. Die Umwandlung von Karotin in Vitamin A ist unabhängig von der Anwesenheit von Licht (Rattenhaltung im Dunkeln). Wird yS-Karotin verabreicht, so geschieht dies zweckmäßigerweise per os, anderenfalls muß es erst ins Darmlumen ausgeschieden werden, ehe seine Umwandlung auf normalem Wege in der Darmschleimhaut erfolgen kann. Die Umwandlungsgeschwindigkeit ist abhängig von der Schilddrüsenfunktion. Erhalten die Ratten /5-Karotin Schilddrüsenpräparate, dann wird mehr Vitamin A gebildet und gespeichert. Dagegen wird bei Unterfunktion der Schilddrüse nur wenig Vitamin A gespeichert. Geringe Mengen Tokopherol üben Sparwirkung auf Vitamin A aus, größere Mengen (5 bis 10 mg) dagegen bewirken Verringerung der A-Speicherung. Ebenso hemmen größere Mengen Vitamin E die Umwandlung von Karotin in Vitamin A. Der Vitamin-A-Plasmaspiegel der Ratte ist im allgemeinen abhängig vom Gehalt der Leber an diesem Vitamin. Männliche Ratten sind gegen Vitamin-A-Mangel empfindlicher als Weibchen. Es bestehen Zusammenhänge zwischen dem Blutspiegel und der Vitamin-A-Speicherung in der Leber, und zwar bleiben die Menge an freiem Vitamin A in der Leber und der Blutspiegel weitgehend konstant, während die Menge an gebundenem Vitamin A in der Leber bei Vitamin-A-Zufuhr in stärkerem Maße zunimmt (Morton und Mitarbeiter). Tab. 31 Vitamin A in I.E. verabreicht 0 10000 50000 150000 500 000 1000000

I.E. Vitamin A in 100 ccm Plasma 38 36 57 67 147 86

I.E. Vitamin A je Gramm Leber frei gebunden 13 71 22 307 131 3 606 145 4 030 618 13 500 271 165 580

Bei älteren Ratten findet gewöhnlieh eine stärkere Vitamin-A-Speicherung statt. Alter in Tagen I.E. Vitamin A je g Leber 1 20 7 44 16 54 37 61 73 184 117 655 170 1862 564 1762 749 1865

Vitaminstoffwechsel

41

Vitamin-A-Alkohol wird nach der Resorption aus den Eingeweiden in veresterter Form in die Leber transportiert und dort gespeichert. Bei Bedarf wird dann VitaminA-Alkohol an den Blutkreislauf abgegeben. Nur etwa 1 / 5 des gesamten Vitamin A hegt in veresterter Form vor. Bei sehr großer Vitamin-A-Zufuhr steigt auch der Gehalt des Blutes an Vitamin-A-Ester, während der Vitamin-A-Alkoholspiegel unverändert bleibt. Vitamin A wird in der Rattenleber in Esterform gespeichert, daneben ist immer etwas in Alkoholform vorhanden. Bei Überangebot von Vitamin A wird etwas im Kot ausgeschieden, im Harn dagegen normalerweise nicht. Tab. 32. 20 I.E./kg: 40 I.E./kg: 100 I.E./kg:

Einfluß verschiedener Vitamin-A-Mengen bei Batten (aus Vogel und Knoblauch) Keine Nachtblindheit, geringes Wachstum, kurze Lebensdauer Besseres Wachstum, längere Lebensdauer Gutes Wachstum, durch 58 Generationen hindurch nachgewiesenes normales Wachstum 200 I.E./kg: Gutes Wachstum, normale Blutkonzentration, längere Lebensdauer 300 I.E./kg: Längere Fruchtbarkeitsdauer 400 I.E./kg: Merkliche Leberreserven, noch längere Lebensdauer Einer Menge von 300 I.E. Vitamin A/kg, die bei der Ratte Leberreserven an diesem Vitamin bedingen, würden beim Menschen von 70 kg Körpergewicht eine tägliche Vitaminaufnahme von 21 000 I.E. Vitamin A entsprechen. Neovitamin A entfaltet bei Ratten die gleiche Wirksamkeit wie Vitamin A. Füttert man Neovitamin A an Ratten, so findet man diese Verbindung zu 82% als Vitamin A wieder. Bei der Verfütterung von Vitamin A an Ratten sind in der Leber 11% als Neovitamin A festzustellen. B e d a r f : 4 mcg Vitamin A oder 15 bis 20 mcg Karotin/kg Körpergewicht zur Erhaltung des Körpergewichtes und zur Verhütung der Vaginalschleimhautverhornung. 40 mcg Karotin/kg Körpergewicht dreimal wöchentlich für normale Vermehrung bei weiblichen Zuchtratten.

Vitamin B r Lohmann und Schuster machten 1937 die Entdeckung, daß Kokarboxylase ein Pyrophosphorsäurester von Thiamin ist und demonstrierten so die physiologische Bedeutung dieses Faktors für den Kohlehydratstoffwechsel. Als Pyrophosphat kommt es in verschiedenen Fermenten mit spezifischer Wirkung aufa-Ketofettsäuren vor. Von diesen nimmt die Brenztraubensäure eine entscheidende Funktion ein. Mangel an B x läßt die Brenztraubensäurewerte im Blut stark ansteigen. Mangelerscheinungen beim Fehlen von B x treten nicht spontan, sondern allmählich auf. Zuerst beginnen die Ratten mit der Freßlust nachzulassen, es folgen dann meist Verdauungsstörungen und dann sich immer mehr steigernde Gewichtsabnahmen. Plötzlich treten dann Krämpfe auf, die sich in Streckkrämpfen der Beine, besonders bei Beunruhigung äußern. Meist gehen die Ratten unter schwerer Atemnot ein. Schaltet man die Vitamine des gesamten B-Komplexes aus, dann gehen die Ratten ein, bevor diese Erscheinungen zur Geltung kommen. Sehr wichtig ist B t auch für die Milchabsonderung der Ratte; denn eine Zufuhr, die für normal ausreicht, gewährleistet noch keine gute Milchleistung. Nach Salmón und Ooodman (1937) lassen sich B j-Mangelratten mit reinem Glyzerin heilen. B e d a r f : Für normales Wachstum sind 10 mcg Thiamin/Tag/Ratte ausreichend oder /g Futter gerechnet = 1 mcg. Dagegen benötigen Zuchtratten für normale Vermehrung und Aufzucht 120 mcg (Sure, 1938).

Vitamin B 2 . Dieses Vitamin steht in enger Beziehung zum gelben Atmungsferment, das in jeder lebenden Zelle höherer Lebewesen vorkommt. Aus diesem Grunde

42

Ernährung

steht der Bedarf an Riboflavin in Relation zur Körpergröße und zur Masse des lebenden Gewebes. B 2 -Mangel hemmt das Wachstum junger Ratten, führt zu Haarverlust und bewirkt ein vorzeitiges Altern der Haut. Riboflavin-Mangelratten entwickeln eine unspezifische Dermatitis an Ohren, Nacken, Brustkorb, Pfoten und Beinen, die sich leicht von der durch Vitamin-B 6 -Mangel hervorgerufenen (blühenden) Dermatitis unterscheidet. Unter Umständen kann B 2 -Mangel Katarakt erzeugen, ebenso kann es zu multiplen Darmblutungen kommen. B e d a r f : Optimales Wachstum wird erzielt mit 40 mcg Riboflavin in der täglichen Futterration (Edgar, Macrae und Vivanco, 1937). Für erfolgreiche Zucht werden pro Ratte täglich 120 mcg benötigt (Sure, 1940).

Yitamin B 6 . Dieses Vitamin wurde entdeckt bei Forschungsarbeiten auf dem Gebiete der menschlichen Pellagra-Bekämpfung. Es steht in enger Beziehung zum Eiweißstoffwechsel und ist auch an der Bildung des Blutfarbstoffs beteiligt. In bisher unbekannter Weise greift es in den Schwefelstoffwechsel ein. Der Mangel an Pyridoxin führt zu einer typischen Akrodynie, bei der symmetrische Veränderungen an den Pfoten und in der Umgebung von Schnauze, Nasenöffnung, Augen und Ohren auftreten. Kurz vor dem Tode zeigen die Mangelratten vollständige Thym unatrophie. B e d a r f : Etwa 10 mcg pro Tag ausreichend für normales Wachstum, mindestens 50 mcg für ausreichende Laktation (aus Griffith und Farris, 1949).

Wechselbeziehungen der B-Vitamine. B x zu B 6 : Erhielten Ratten eine Zugabe von B j und B 6 , SO ergaben sich folgende Zusammenhänge: Vitamin B j führte zu verminderter, B 8 zu vermehrter Ausscheidung von Oozysten. Beide Vitamine gemeinsam der Kost zugesetzt, führten zu einer herabgesetzten Ausscheidung, die aber immer noch stärker war als bei B r Zufuhr allein. Bei wiederholter Oozystenzufuhr wurden die Ratten immun. Der Zweck dieser Versuche war die Prüfung des Einflusses der Ernährungsweise des Wirtstieres auf die Entwicklung der Kokzidien-Infektion. Dieser Einfluß kam zum Ausdruck durch die Zahl der ausgeschiedenen Oozysten (Becker und Bilworth). B 2 und B 6 . Füttert man Ratten mit einer Kost, die aus dem B-Komplex nur B x enthält, so entwickelt sich folgendes typisches Bild : Wachstumsstillstand und eine an den Vorder- und Hinterpfoten lokalisierte Dermatitis, ebenso an den Ohren und an der Nase und den Schnauzenwinkeln. Ferner zeigen sich Nebenerscheinungen wie Rötung, Schwellung und Schuppenbildung. Diese Krankheit hat gewisse Ähnlichkeit mit der menschlichen Pellagra, deshalb wurde sie von ihrem Entdecker ,,Battenpellagra" genannt. Zur Heilung und Verhütung dieser Krankheit sind zwei Vitamine notwendig, und zwar das wachstumsfördernde B 2 und das die Dermatitis verhindernde B 6 . Beide Vitamine entfalten aus bisher ungeklärten Gründen ihre optimale Wirkung nur bei gleichzeitiger Zufuhr. Immerhin gelingt es bei B e -freier Kost und bei reichlichem Angebot von B 2 , ein Krankheitsbild zu erzeugen, bei dem die Hauterscheinungen im Vordergrund stehen. Vitamin B 12 . Dieses Vitamin kann bei Fehlen von Methionin in der Nahrung ausgleichend wirken, ebenso bei Cholin-Mangel. Bei jungen Ratten verhütet B 1 2 Nierenschäden und Sterblichkeit. Es bestehen auch Beziehungen zwischen diesem Vitamin und der Bildung von Desoxyribosiden. Mit Pflanzeneiweiß gefütterte Ratten zeigen erhöhten Reststickstoff, der durch Leberzugaben zurückgeht. Ratten, die eine an Aminosäuren arme Diät erhalten, zeigen einen erhöhten Harnstoffgehalt im Blut,

Vitaminstoffwechsel

43

der wieder verschwindet, wenn B 1 2 gegeben wird. Ebenso wird durch dieses Vitamin die bei eiweißarmer Ernährung der Ratten auftretende Hemmung der Blut- und Eiweißbildung teilweise behoben. Bereits 90 Minuten nach der Aufnahme ist Vitamin B 1 2 in der Rattenleber nachzuweisen. Erhalten Ratten über mehrere Generationen hindurch eine B x 2 -freie Kost, dann zeigen sich erhöhte Jungtiersterblichkeit und stark reduzierte 4-Wochengewichte. Eine Zugabe von 5 mcg B 1 2 und Sojadiät ergibt das gleiche 4-Wochengewicht wie die Fütterung einer normalen Standardration. Eine höhere Dosierung ergibt keine weiteren Effekte. Die Zugabe von 3 mcg B 12 zu einer Normalkost ergab, daß die Ratten, die im Durchschnitt bisher im Alter von 96 Tagen ihren ersten Wurf gebracht haben, nunmehr mit 95 Tagen erstmalig warfen. Den größten Bedarf an B 1 2 haben die laktierenden Muttertiere. Er beträgt 6 mcg/kg Futter. Der B 12 -Bedarf (Mindest-) der weiblichen Ratte beträgt während der Zuchtperiode bei einem Durchschnittsfutterverzehr von 20 g 0,1 mcg/Tier/Tag. Tab. 33. Gewichtsveränderung

junger Ratten bei Verfütterung

,. „ .. Futterration

verschiedener

Diäten

Gewichtsveränderung „ , Tagig

Sojaeiweiß-Zucker, ohne B 12 Sojaeiweiß-Zucker + 7,5% Lebereiweiß + B 12 . Sojaeiweiß-Zucker + 7,5% Kasein Sojaeiweiß-Zucker + B 12 Sojaeiweiß-Stärke, ohne B 12 Sojaeiweiß-Glukose-Cellulose, ohne B 12 . . . . Sojaeiweiß-Mais + B 12 Sojamehl (40%) — Zucker + B 12

+ 0,85 •—4,9* + 3,4 +1,2 + 0,32 + 3,4 + 4,5 +4,6

^ Alle Ratten starben vor Versuchsende

Der Versuch dauerte 4 Wochen. Die Ratten wurden im Alter von 4 bis 5 Wochen in den Versuch gestellt. Alle Vitamine wurden in doppelter Menge als üblich zugesetzt. Außerdem bekamen die Tiere 4 % Salzmischung und 5% öl. Der %-Satz des Sojaeiweißes betrug 20. Wurden andere Proteine zugefügt, dann in 7,5%iger Dosierung. Dieser Prozentsatz wurde dann vom Sojaeiweiß abgezogen. Dem Sojaeiweiß wurden 0,2% Methionin zugesetzt. Tab. 34. B12-Werte

im Leichmanni-Test

Dauer in Tagen

Diät

Normalkost Soja-Mais Soja-Mais + 5 mcg B 12 . Sojaeiweiß-Zucker . . . Soja-Maia mit jod. Kasein Soja-Mais mit jod. Kasein Soja-Mais mit jod. Kasein Soja-Mais mit jod. Kasein Normalkost Soja-Mais + 30 mcg B 12 pro kg Futter

in den Nieren und Lebern von verschieden gefütterten

. . . . . .

seit Geburt seit Geburt seit Geburt 42 7 14 21 90 30 30

Vorherige

Diät

Leber Niere B12 in mcgjg

Soja-Mais Normalkost Normalkost Normalkost Mais-Soja Mais-Soja

0,111 0,013 0,036 0,027 1,130 0,091 0,076 0,015 0,177

1,421 0,106 0,182 0,137 1,057 0,304 0,269 0,092 0,129

Mais-Soja

0.197

1,594

Ratten

44

Ernährung

Nach Alexander (1956) findet man bei 16 bis 18 Tage alten Embryonen der Albinoratte, ebenso wie bei Neugeborenen, die von B 12 -Mangelmüttern stammen, vorwiegend zwei Abnormitäten vorherrschend: In 10 bis 28% aller Fälle kommt Hydrozephalus vor, der begleitet ist von teilweisem oder vollständigem Pehlen des Verschlusses des zerebralen Aquäduktes; teilweisem oder vollständigem Fehlen der großen säulenförmigen Zellen im Dach des zerebralen Aquäduktes und Wechsel von normalen säulenförmigen Zellen zu Kuboidzellen, die den Aquädukt, die seitlichen und den 3. Ventrikel auskleiden. Eine leichte Gliose ist vorhanden. 75% der neugeborenen B 12 -Mangelratten haben Augenabnormitäten, davon kommen 85% bei Tieren mit Hydrozephalus vor. Die Augenabnormitäten können in einer großen Verdrehung von Linse und Retinamaterial bestehen. Die neugeborenen Ratten zeigen Abnormitäten von geringer Vakuolisation des hinteren Augenpoles bis zum vollständigem Fehlen der neuroepithelialen Komponenten der Augenstruktur. Bei abgesetzten Ratten, die 12 bis 14 Wochen lang auf Mangelkost gesetzt werden, kommt es zu folgenden Symptomen: Die Multipolarzellen der Vorderstränge des Rückenmarks wiesen mehr sudanophiles Material, das den Kern umgibt, auf, als normale Ratten. Veränderungen in den Myelinmustern in den weniger myelinierten Fasern, die diese Zellen umgeben, zeigen, daß sie denen bei peripheren Nerven ganz ähnlich sind. B e d a r f : 0,125 mcg/Tag/Tier von 150 g Lebendgewicht = 0,8 mcg B 12 /kg Körpergewicht/ Tag (nach Kremer, 1953).

Sonstige Vitamine des B-Komplexes. Außer den besprochenen B-Vitaminen benötigt die Ratte noch verschiedene andere Faktoren. Pantothensäure ( = Vitamin B3, Bw oder W). Sie ist Bestandteil des Koenzyms A (Transazetylase). Außerdem hat sie Bedeutung für die tierischen Gewebe, so z. B. für Nebennierenrinde. Wahrscheinlich ist sie dort an der Hormonbildung beteiligt. Mangel an Pantothensäure bewirkt graue Haare bei schwarzen Ratten, was besonders bei jungen Ratten auftritt, ferner Porphyurie, Dermatitis, Hämorrhagie der Nebennieren, Vaskularisation der Kornea, vergrößerte Anfälligkeit gegen Stress, Atrophie der Darmmukosa, sowie Duodenalulzera (bei etwa 60% der Tiere), Wachstumsstillstand, Blepharitis und Konjunktivitis. B e d a r f : Zur Bildung von 1 g Körpersubstanz werden 16 y Pantothensäure benötigt. 1 mg Pantothensäure je 100 g Futter (nach Brown und Sturtevant, 1949), optimal sind 12 y/g Futter.

Nikotinsäure ( = B S bzw. PP). Über die Notwendigkeit der Zufuhr dieses Faktors gehen die Ansichten auseinander. Während die einen Forscher sie nicht für notwendig halten, haben andere bei nikotinsäurefreier Kost Wachstumshemmungen, verminderte Fruchtbarkeit und große Sterblichkeit bei den Jungtieren festgestellt. Nikotinsäure ist Bestandteil der Kodehydrase I (Diphosphopyridinnukleotid, DPN), der Kodehydrase I I (Triphosphopyridinnukleotid, TPN) und vielleicht noch einer dritten Kodehydrase. Ein Teil der Nikotinsäure kann bei Mangelzustand von Säugetieren endogen aus Tryptophan gebildet werden. B e d a r f : Nicht notwendig, wenn die Futterration keinen Tryptophanmangel aufweist. 10 bis 100 mg/kg Futter (Hundley, 1947).

Folsäure (bzw. Citrovorumfaktor) stimuliert und unterhält gemeinsam mit anderen Faktoren (Vit. B 12 -Gruppe) die Erythropoese, ist verantwortlich für die Ausreifung der Erythrozyten. Sie ist die Grundsubstanz zur Biosynthese des CoF (Co-Ferment

Vitaminstoffwechsel

45

der Transformylase). Die Umwandlung von Folsäure in den Citrovorumfaktor erfolgt in der Leber, wobei anscheinend die Vitamine C und B 1 2 eine Rolle spielen. B e d a r f : 2 mal 8 mg/Tier/Woche (nach Darke und White, 1950).

Vitamin H ( = B „ Biotin). Über die Biochemie ist noch wenig bekannt. Es wird angenommen, daß es teilnimmt am fermentativen Einbau von C0 2 in Brenztraubensäure, ebenso scheint es eine Rolle beim Kohlehydrat- und Fettstoffwechsel zu spielen. Biotin-Mangel führt zu entzündlichen Prozessen der Haut, die Ähnlichkeit mit der Pellagra haben. Die ersten Anzeichen sind Hautentzündung in der Nähe der Schnauze, wunde Stellen an den Achselhöhlen, den Leistenbeugen, in Urethra, ferner Juckreiz, Haarausfall, Rötung und Nässen der Haut, Eiterungen, Schuppenbildung, borkig-gelbe Flecken (Auflagerungen), Schuppenpanzerbildung über den ganzen Körper. Sicherlich steht Vitamin H auch mit dem Hautstoffwechsel in Verbindung. Als Mangelsymptome kommen noch Seborrhoe und Kängeruhstellung vor. B e d a r f : 0,5 bis 3 y/Tier/Tag (nach Oyörgy, 1954).

Inosit ( = B 8 ) zeigt bei der Ratte eine lipotrope Wirkung, allerdings nur bei fettfreier Ernährung, wobei es sich gegen Cholesterininfiltration als wirksam, gegen Neutralfettinfiltration als unwirksam erwiesen hat. Es scheint notwendig für die Aufrechterhaltung der Darmperistaltik zu sein. Sein Mangel führt zu Gewichtsverlust, Alopezie und nachteiliger Beeinflussung der Fortpflanzungsfähigkeit und des Aufzuchtvermögens. B e d a r f : Unterschiedliche Auffassungen. Kein Bedarf (nach Brown und Sturtevant, 1949), 150 mg/kg Körpergewicht (nach Handbook of Biological Data).

Cliolin ( = B 4 ). An dieser Stelle soll Cholin auch genannt werden, obgleich es eigentlich kein Vitamin ist. Da es nach altem Brauch mit dem B-Vitaminen zusammen behandelt wird, so mag seine Besprechung hier eingeschaltet werden. Cholin spielt eine Rolle als Methylgruppendonator bei Transmethylierungsprozessen und kann im Körper dann in ausreichendem Maße synthetisiert werden, wenn genügend Methyldonatoren vorhanden sind. Es ist Bestandteil der Kophosphatase. Mangelerscheinungen sind: Nierenblutungen, Fettinfiltration in die Leber, Nierennekrosen (bei ganz jungen und schnell wachsenden Ratten, besonders bei erhöhter Fett- und Kohlehydratzufuhr). Unterwertige Cholinzufuhr führt zu Gewichtsverlust und zu geringer Fettablagerung in den gewöhnlichen Fettdepots. Ferner kommt es zu Thymusregression und Vergrößerung der Milz. Die Anwesenheit von zusätzlichem Zystin in der Nahrung führt zu Verstärkung des Effekts, während zusätzliches Methionin ihn vermindert, teilweise sogar verhindert. Hierdurch wird eine Verwandtschaft zwischen dem Cholinstoffwechsel und den schwefelhaltigen Aminosäuren erkennbar. Cholinmangel entwickelt sich langsam und ist bei jungen weiblichen Ratten weniger ausgeprägt als bei gleichalterigen Männchen. Cholin ist sowohl für das Wachstum als auch für die Laktation unentbehrlich. Erhalten säugende Weibchen kein Cholin, so entwickeln ihre Jungen paralytische Symptome, die sich von der Polyneuritis bei B r M a n g e l unterscheiden lassen. Sie sterben zwischen dem 15. und 18. Lebenstag. In frühem Studium kann die Paralyse noch geheilt werden. B e d a r f : 1 mg/Tier/Tag schützt vor Nierenschäden; 2 bis 3 mg/Tier/Tag schützen gegen Fettleber; 15 mg/Tier/Tag sind notwendig für ausreichende Laktation. Der Bedarf ist von verschiedenen Faktoren abhängig (nach Hundley).

46

Ernährung

Nach neueren Untersuchungen vermag der Zuckeralkohol Sorbit bei Ratten sämtliche Vitamine des B-Komplexes zu ersetzen. Sorbit kommt in den Früchten von Sorbus aucuparia vor und findet sich weit verbreitet in der Natur. Vitamin. D. Augenscheinlich ist dieses Vitamin für die Ratte nicht notwendig, wenn das Ca: P-Verhältnis im Futter zwischen 1:1 und 2:1 liegt und der Phosphor etwa 0,5% in der Nahrung ausmacht. Dagegen ist es ratsam, Futterrationen, die außerhalb dieses Bereiches liegen, mit D anzureichern. Vitamin D heilt bzw. verhütet Rachitis, jedoch ist seine spezifische antirachitische Wirkung wenigstens bei der Ratte nur bei Verabreichung ungewöhnlicher Nahrungen zu demonstrieren. Während bei einigen anderen Versuchstieren ein D-Mangel allein ohne größere Veränderung der Futterzusammensetzung ausreicht, um Rachitis zu erzeugen, muß bei der Ratte gleichzeitig das Ca: P-Verhältnis in der Nahrung mit geändert werden. Standardrationen zur Erzeugung experimenteller Rachitis sind gewöhnlich arm an Phosphor und besitzen ein Ca:P-Verhältnis von 4 : 1 oder 5:1. Außerdem müssen die Tiere vor Sonnenlicht geschützt werden. Stoffe mit Vitamin-D-Aktivität oder, besser gesagt, mit antirachitischer Aktivität sind in der Natur in geringsten Konzentrationen weit verbreitet, z. B. im Meerwasser, in Pflanzen usw. Bosanyi konnte Rattenrachitis durch Zugabe von Hämoglobin, Zystin, Adrenalin oder Pilokarpin heilen, ohne daß ein entsprechendes Ansteigen von Ca und P im Mangelblutserum zu finden war. Umgekehrt ließ sich Rachitis bei Ratten trotz normaler oder supernormaler Konzentrationen von Ca und P in einigen Fällen nicht heilen, wie Arbeiten von Hess, Weinstock, Bivkin und Gross zeigten. Howland fand bei Experimenten mit künstlichen Seren, daß eine sehr kleine Abweichung im pH-Wert eine sehr große Wirkung auf die Präzipitation von Ca hat. Pierce (1938) zeigte, daß keine signifikanten Differenzen hinsichtlich der Wirkung auf den Epiphysenknorpel beim Verkalkungsprozeß in saurer oder alkalischer Reaktion bestehen. Vitamin D bewirkt den Umbau von organischen in anorganischen Phosphor bei der Ratte. Nach Berichten von Nicolaysen und Jansen (1939) scheint der Grad der Kalizifikation der Knochen einzig und allein von der Menge des Kalziums und Phosphors im Blutstrom und nicht von der An- bzw. Abwesenheit von D in Nahrung abhängig zu sein. Histologische Prüfungen zeigen, daß D einen Einfluß auf den Aufbau der Knochen hat. Bei Anwesenheit von D kann ein viel größerer Spielraum im Kalzium: Phosphorverhältnis in der Nahrung vorhanden sein, ohne daß eine schädliche Wirkung auf die Tiere ausgeübt wird. Die Ausnutzbarkeit von Phosphor und Kalzium in der Nahrung wird wirkungsvoller, wenn Vitamin D zur Nahrung zugegeben wird. Überdosierungen von D können toxische Erscheinungen bei der Ratte hervorrufen. Bei sehr kalkreicher Kost kann die Überdosierung des Vitamins zur Entkalkung der Knochen führen. Allerdings sind Ratten in dieser Hinsicht etwas unempfindlicher als andere Tierarten. Rosénheib und Webster wiesen 1927 nach, daß eine 10 000 fache Überdosierung mit bestrahlten Hefeprodukten anstandslos vertragen wurde. Erst bei einer 100 000 fachen Überdosierung gingen die Tiere ein. Nach Bils und Birk gingen junge Ratten bei 40 000 fach er Überdosierung innerhalb von 2 bis 6 Monaten ein. D beeinflußt die Knochenbildung und das Wachstum. Bei D-Mangel kommt es zu einer verminderten Resorption anorganischer Phosphate, ebenso findet man eine Herabsetzung des Aschegehaltes und einen erniedrigten Kalzium- und Phosphorgehalt der Knochen.

Vitammstoffwechsel

47

Der Phosphorgehalt des Serums bei einer wachsenden Ratte geht bei Rachitis von 7 bis 8,5 mg% auf 2,8 mg% zurück. Erst später erfolgt Verschlechterung der Kalziumbildung. Vorkommen von D-Provitaminen in der Rattenhaut: 1,47 bis 2,36% des Stearingehaltes {Windaus). E i n f l u ß des V i t a m i n D auf die S c h n e i d e z ä h n e . Die Knochenepiphysen reagieren 54 bis 72 Stunden nach der Phosphorzufuhr. Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Dicke des neuen Dentins nach D-Zugabe und dem Prädentin und der Heilung der Knochen. Die dickste Dentinschicht fand man bei Ratten mit dem besten Heilungsgrad der Knochenepiphysen. Aber selbst Ratten ohne Zeichen von Heilung an den Knochen zeigen eine neue, wenn auch dünne Schicht von neuem Dentin. Der Zahn reagiert also empfindlicher als die Epiphysen auf Vitamin D. B e d a r f : 1000 I.E./kg Diät, wenn das Ca:P-Verhältnis weiter als 2:1 ist (nach 1949).

McCoy,

Vitamin E. Die Entdeckung dieses Vitamins geht auf die klassischen Rattenversuche von Evans und Bishop zurück, bei denen beim Pehlen von E eine Resorptionssterilität auftrat. Seitdem wird E immer mit der Fruchtbarkeit der Tiere in Zusammenhang gebracht. Bei der weiblichen Ratte benötigen anscheinend alle fetalen Gewebe dieses Vitamin, besonders das mittlere Keimblatt, welches sehr davon abhängig ist. Die männliche Ratte benötigt E vor allem für die Erhaltung und die Produktion des Keimepithels der Hoden. Vitamin E zeigt bei beiden Geschlechtern eine deutliche Schutzwirkung gegen Leberverfettung bei qualitativer Proteinmangelernährung und bei Lebernekrose, ebenso bei Vergiftungen mit hochungesättigten Fettsäuren. Gegen Vergiftungen mit Tetrachlorkohlenstoff (CC14) kann es nur wirken, wenn es innerhalb von 24 Stunden nach der Vergiftung aufgenommen wird. Später hilft nur noch Vitamin B 1 2 . Vitamin-E-Mangel bewirkt bei der weiblichen Ratte zwar keine Hemmung des Östrus, der Ovulation oder der Implantation des Eies, sondern er bewirkt den Tod der Embryonen und Resorption der Feten vor der Geburt. Emerson und Evans (1939) berichteten, daß E-arm ernährte Weibchen im Alter mehr von diesem Vitamin benötigen, um fruchtbar zu sein. Tab. 35 Alter 3 bis 6 Monate . . . . . Nach dem 7. Monat . .

Dosis 0,5 g Weizenkeimöl Gleiche Dosis

Im 11. Monat

Nur bei wenigstens 4 g Weizenkeimöl

Nachzucht Normal große Würfe lebender Junger Nur noch bei 50% der Weibchen Würfe, Nachzucht ist unterentwickelt Noch 1 / 3 der $$ bringt kleine Würfe lebender Jungtiere.

Nach dem 15. Monat kann keine Reaktion mehr erzielt werden, selbst bei 20 facher Dosierung. Bei E-Mangelkost nimmt auch die Wachstumsrate der Jungtiere ab. Bei männlichen Ratten bewirkt der E-Mangel Degeneration des Keimepithels, woraus die Sterilität resultiert. Der Schaden scheint irreversibel zu sein. Wenn die Muttertiere nur soviel E erhalten, um normale Würfe zur Welt zu bringen, dann stellen sich bei den Jungtieren paralytische Symptome bereits während der Säugezeit ein.

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Ernährung

Ratten, die 22 Monate lang eine E-freie Kost erhielten, wogen 100 g weniger als normale Tiere und zeigten schwere Muskelatrophie. Bei E-Mangel bestehen im Gegensatz zu anderen Möglichkeiten der Sterilität normale Verhältnisse bezüglich Begattung, Implantation und Entwicklung bis zum Absterben der Föten. Bei Vitamin-AMangel ist z. B. die Implantation unterbrochen, erfolgt diese, dann kommt es auch zur Trächtigkeit des Tieres. Bei E-Mangel erfolgt ab 13. Tag der Trächtigkeit das Absterben der Embryonen, und dann setzen die Resorptionsvorgänge ein, die bis zum 19. Tag zum völligen Verschwinden der Embryonen führen. Häufig ist E-Mangel erst nach der 2. oder 3. Generation feststellbar, so daß trotz E-freier Kost noch ein oder zwei Würfe geboren werden, was sich je nach der EReserve der Muttertiere richtet. Bei männlichen Ratten, deren Mütter E-arm ernährt wurden, tritt von Anfang an Sterilität ein, dagegen sind solche Männchen, deren Mütter noch normal gefüttert wurden und die erst selbst auf Mangelkost gesetzt werden, bis zum 5. Monat fortpflanzungsfähig und werden dann erst steril. Bis dahin ist die Spermabildung normal, und ab 8. bzw. 9. Monat wird kein Ejakulat gebildet, dann erlischt der Geschlechtstrieb. Die Hoden solcher Mangeltiere mit einem Lebendgewicht von 400 g wiegen nur noch 0,5 g im Gegensatz zu 1,5 g bei den normalen Tieren. Es ist schwer, solche Tiere wieder zuheilen. Ist die Sterilität fortgeschritten (5 bis 8 Monate), kann nur noch % bis 1/B der erkrankten Ratten durch E-Zufuhr wieder geheilt werden (Evans nahm Weizenkeimmehl). Es gelingt aber nur, wenn die E-Zufuhr über mehrere Monate anhält (teilweise bis zu 14 Monaten). Ist die Sterilität noch nicht vollständig, dann kann man diese männlichen Ratten heilen bei rechtzeitiger E-Zugabe. Wichtig ist aber, daß Vitamin A vorhanden ist, denn es wirkt verzögernd auf die Ausbildung der Sterilität. Vitamin E läßt sich durch Methylenblau ersetzen. Bei Sterilität zeigen: Weibchen: Histologische Veränderungen am Eierstock, an der Gebärmutter und der Plazenta. Männchen: Histologische Veränderungen an Hoden, Prostata und Epidermis.

Bei E-Mangel werden auch Hypertrophie und Hyperplasie der innersekretorischen Drüsen bei Ratten beiderlei Geschlechts nachgewiesen. B e d a r f : 1 mg a-Tokopherol für Wachstum/kg Körpergewicht je Ratte/Tag. 3 mg a-Tokopherol für Trächtigkeit/kg Körpergewicht je Ratte/Tag. 0,3 bis 3 mg a-Tokopherol kg/Körpergewicht/Tag (nach Mason, 1944).

Vitamin C. Unsere Versuchstiere benötigen mit Ausnahme des Meerschweinchens keine Zufuhr dieses Vitamins mit der Nahrung. Daher ist man allgemein der Ansicht, daß die Ratte kein Vitamin C benötigt. Es gibt aber auch andere Meinungen. Man kann Ratten bei C-freier Kost halten und zur Portpflanzung bringen. Ratten über zwei Generationen mit Skorbutkost ernährt, wiesen in ihren Lebern noch immer soviel Vitamin C auf, daß damit skorbutkranke Meerschweinchen geheilt werden konnten. Kollath berichtet, daß er bei C-Mangeldiät Knochenveränderungen erzielt habe. Auch Scheunert erzielte bei C-Mangelkost Mangelerscheinungen in Form von Blutungen des Unterhautzellengewebes. Allerdings bezweifelt er selbst, daß diese Erscheinungen allein auf C-Mangel zurückzuführen seien. Mit zunehmender Gravidität steigt bei weiblichen Ratten der C-Gehalt der Leber, die Leber wird vergrößert, das Lebergewicht nimmt während der Trächtigkeit im Verhältnis stärker zu als das Körpergewicht. Der Rattenkörper synthetisiert Vitamin C selbst.

Vitaminstoffwechsel

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Chronische Vergiftung mit Monojodessigsäure (2 bis 7 mg/Tier/Tag) vermindert den C-Gehalt der Leber um 30%. Dagegen ist in Nebennieren und Dünndarm keine Senkung festzustellen. Akute Vergiftung mit 20 mg verursacht eine Senkung in Leber und Nebennieren. Sie beträgt 26%. Es wird angenommen, daß die Muttersubstanz für die C-Synthese die Kohlehydrate sind. Nach Exstirpation der Nebennieren erhöht sich der C-Gehalt der Leber um 57,1%, was als kompensatorische synthetisierende Tätigkeit der Leber angesehen wird (Földes und Pozsonyi). Vitamin K. Fast alle Ratten vermehren und entwickeln sich normal ohne Zugabe dieses Vitamins. Im allgemeinen gelingt es nicht, K-Mangelsymptome auf Ratten zu übertragen, wenn diese K-frei ernährt werden. Anscheinend ist erst eine Änderung der Darmflora notwendig, bevor die Tiere Mangelerscheinungen zeigen. Bei Mangelratten wird die Blutgerinnungszeit von 2 Minuten nach 30 Tagen auf 15 und nach 63 Tagen auf 23 Minuten verzögert. Die Darmsynthese hat bei weiblichen Ratten nach 56 und bei männlichen nach 42 Tagen aufgehört. K wird normalerweise im Darm synthetisiert, und zwar bei männlichen Tieren mehr als bei Weibchen. So wurden bei normalen Ratten 19 bis 23 y im Darm und 11 bis 14 y Vitamin K im. Kolon nachgewiesen. Junge Ratten können ohne K bei synthetischer Kost aufgezogen werden, jedoch kommt es zu Hämorrhagien, und zwar bei den ersten Würfen zwischen dem 11. und 21. Tag. Die Blutgerinnungszeit ist normal. B e d a r f : Nicht notwendig, wenn die Darmsynthese nicht gehemmt ist, sonst 1 mg pro kg Diät (Cuthbertson, 1957).

Fettsäuren. Die hoch ungesättigten Fettsäuren sind lebenswichtig und müssen von der Ratte mit der Nahrung aufgenommen werden, weil sie nicht in der Lage ist, diese Wirkstoffe selbst zu synthetisieren. Genau genommen gehören die ungesättigten Fettsäuren nicht zu den Vitaminen, werden aber meist unter diesen mitbehandelt. Sie sind im Gegensatz zu den Vitaminen Bestandteil der Körpersubstanz, also Bausteine der Fett-Phosphorsäure-Verbindungen. Zu den ungesättigten Fettsäuren rechnet man Arachidonsäure, Linolsäure und Linolensäure. Die Ratte kann aus Linolsäure Arachidonsäure synthetisieren, außerdem ist für sie Linolensäure notwendig. Gespeichert werden die ungesättigten Fettsäuren — vielfach auch als F-Vitamine bezeichnet — in Herz, Leber, Nieren, Blut und Skelettmuskeln, selten dagegen im Fettgewebe. Eine Mangelratte wächst zunächst eine Zeitlang weiter, aber es entwickeln sich Mangelsymptome. Die Haut wird schuppig. Schwanzende und Pfoten erscheinen entzündet und werden erst später sehr schuppig, Außerdem sind sie geschwollen, später gefurcht und nekrotisiert. Das Rückenhaar füllt sich mit Schinnen und beginnt rund um das Gesicht und den Nacken auszufallen. Hämorrhagische Stellen erscheinen auf der Haut. Die Ovulation ist unregelmäßig. Die Männchen decken gewöhnlich nicht. Regelmäßig erscheinen Hämaturie, Albuminurie und Nierenschädigungen. Eine normale Tragezeit ist bei Mangelratten unmöglich, denn bei einem Fünftel der trächtigen Ratten kommt es zu Fötalresorption, bei anderen Tieren ist die Tragezeit verlängert und häufig gekoppelt mit Muttertiersterblichkeit. Die Würfe sind klein, und die Jungen unternormal groß entwickelt. Die meisten von ihnen sind so schwach, daß sie bald sterben. Die Laktation ist ebenfalls vermindert. Männchen, die infolge Mangelkost steril geworden sind, bleiben es für immer, auch wenn der Mangel behoben wird. Der H 2 0-Verbrauch steigt bei F-Mangel. 4 Ratte und Maus

Ernährung

50

Linolsäure und Linolensäure sind gleich wirksam und haben bei Ratten den gleichen Heilwert. Andere Autoren schreiben ersterer eine 6 fache Wirkung von Linolensäure zu. Nach Sonnenblumenöl tritt bei wachsenden Ratten in den Organlipiden eine bis zu 40%ige Anreicherung mit Linolsäure ein. Bei fettfreier Nahrung beträgt deren Halbwertszeit in den Fettdepots 68 Tage (Wagner, Seelig, Bernhard). Die Menge an Diensäure ist gering. Der Tetraensäuregehalt geht mit dem der Linolsäure parallel. B e d a r f : 20 bis 100 mg Linolsäure je Katte/Tag. Für Laktation noch Fett erforderlich (nach Homari). 10 g Linolensäure pro kg Futter (nach Greenberg, Calvert, Savage und Deuel, 1950).

Beziehungen zwischen Yitamin F und B 6 . Ähnliche Mangelsymptome wie bei Fehlen von ungesättigten Fettsäuren treten auch bei B 6 -Mangel auf. Birch und Qyörgy vermuteten daher, daß Fett einen sparenden Effekt auf Vitamin B 6 ausübt. Bichardson und Hogan stellten dagegen fest, daß linolsäurereiche Öle, wie Mais- und Flachsöl sowie Walnußöl verhältnismäßig unwirksam waren, Dermatitis zu heilen. Birch untersuchte daher die Beziehungen zwischen den beiden Wirkstoffen B 6 und F und kam zu. dem Ergebnis, daß das Fehlen von B 6 die Tiere unfähig macht, ungesättigte Fettsäuren zu verwerten. Fehlen von ungesättigten Fettsäuren verhindert die Ausnutzung von Vitamin B 6 . Ähnliche Beziehungen scheinen nach Birch und Oyörgy auch zwischen B 6 und Cholin zu bestehen. Weiter ist in der Arbeit von Birch, (1938) von Interesse, daß Ratten, die auf F-Mangeldiät gesetzt wurden und gehärtete Fette bekamen, diese gierig fraßen. Sie konnten sie aber nicht verdauen und starben einige Tage später. Bei der Obduktion war der Magen voll Fett. Bei der F-Mangeldiät zeigten sich auch Mißbildungen an den Inzisivi, die verfaulten. Nach Turpeinen hat Arachidonsäure einen dreimal so starken Heilungseffekt bei F-Mangel wie Linolensäure. Yitamin P. Dieses „Vitamin" ist für Normalisierung und Aufrechterhaltung der Kapillarresistenz notwendig. Sein Mangel führt zu Herabsetzung der Kapillarresistenz und Steigerung der Kapillarpermeabilität. Der tatsächliche Bedarf der Ratte an Vitamin P läßt sich z. Z. nicht mit Bestimmtheit feststellen, weil dieses Vitamin praktisch in allen pflanzlichen Futterstoffen vorkommt und es bisher nicht gelungen ist, die Ratte völlig frei von Bioflavonoiden zu ernähren. Auch kennt man bisher keine ausreichenden quantitativen Testmethoden. Laut internationaler Vereinbarung spricht man seit 10 Jahren nicht mehr von „Vitamin P", sondern von den jeweils in Betracht kommenden Substanzen, z. B. Rutin. P-Aktivität weisen Flavone, Flavanone, Flavanole, Catechin, Epicatechin, Phloretin u. a. auf. Für Versuche mit Röntgenstrahlen ist wichtig zu wissen, daß Stoffe mit P-Aktivität das Erythem nach der Bestrahlung vermindern oder verhüten können.

Vitamin

Tab. 36. Vitamin-Mangelerscheinungen bei Ratte und Maus Mangelerscheinungen

A bzw. Karotin . . .

Bt B2

Kolpokeratose, Wachstumsstillstand, Gewichtsverlust, Xerophthalmie, Hodenatrophie, mangelnde Freßlust, Lichtscheue, erhöhte Anfälligkeit gegen Räude Zahnkaries, mangelnde Freßlust, allgemeiner Wachstumsstillstand, Magengeschwüre, Herz-, Verdauungs- und Atembeschwerden, Ataxie, Krämpfe, mangelnde Fruchtbarkeit, Magenerweiterung, Atonie Wachstumsstillstand, herabgesetzte Atmung des Lebergewebes, Katarakt, Rattensprue, Pellagra

Vitaminstoffwechsel

51

Vitamin

Mangelerscheinungen Dermatitis, Ataxie, Parese, epileptische Anfälle, symmetrischer Haarausfall, Entzündungen an den Ohren, Schnauze und Pfoten, Krämpfe D Nur bei gestörtem Kalzium: Phosphor-Verhältnis, Rachitis, vermindertes Wachstum, hohe Jungtiersterblichkeit E Resorptionssterilität, Hodendegenerationen, verminderte Widerstandsfähigkeit gegen Vergiftungen und qualitativen Proteinmangel, degenerative Erscheinungen bei Nerven, Muskelatrophie H Schuppige Hautentzündungen, Haarverlust, Wachstumsstörungen, gespreizter Gang, abnorme Körperhaltung Pantothensäure . . . Haarausfall, Ergrauen der Haare, Leberstörungen, Funktionsstörungen der Nebennieren Cholin Leberschädigungen, Nierenbluten, Wachstumshemmung, Lähmungserscheinungen Folsäure Gestörte Blutkörperchenbildung. p-Aminobenzoesäure Granulozytopenie, Wachstumsverzögerungen, Störungen der Blutbildung, Ödeme, Skelettabnormitäten, verzögerte Entwicklung von Lungen und Nieren, verschiedene Mißbildungen, wie Wolfsrachen, Syndaktylismus u. ä. Störungen der Fortpflanzung und Aufzucht, Stillstand der Reifung des Knochenmarks (Maus) B 12 Abnorm erhöhter Blutzuckerspiegel, Junge von Mangelmüttern: Hydrozephalus und Augenabnormitäten, Leukopenie, erhöhte Jungtiersterblichkeit Meso-Inosit Gewichtsverlust, Alopezie F (ungesättigte Fettsäuren) . . . Wachstumsstillstand, Hautentzündung, Haarausfall, Akrodynie. Im allgemeinen sind die Mangelsymptome bei Ratte und Maus die gleichen, jedoch treten sie meist bei der Ratte deutlicher hervor. Bg

Vitamin

Tab. 37. Schäden durch Überdosierung einiger Vitamine Auftretende Schäden

A bzw. Karotin . . . . Wachstumsstillstand, Gewichtsverlust, Erschöpfung, struppiges Fell, Haarausfall, Bindehautentzündung, mangelnde Freßlust, Lidödeme, Verhornung des Plattenepithels der Vormagenschleimhaut Bj Sinkende Freßlust, Abnahme des Körpergewichts D Ausschwemmung von Kalksalzen aus den Knoohen, Osteoporose

Tab. 38. Vitaminbedarf der Hatte (nach Griffith und Farris, 1949) Vitamin A ß - Karotin Thiamin Riboflavin Niacin Pyridoxin Cholin 4*

100 bis 400 I.E./kg Körpergewicht (nach Mattsem, 1954) 40 I.E./100 g Futter 15 bis 20 y/kg Körpergewicht 40 y/3mal pro Woche für Fortpflanzung 10 y (100 y% im Futter) für Wachstum 120 y für Fortpflanzung und Laktation 40 y für Wachstum; 120 y für Aufzucht der Jungen 0,5 bis 1,5 mg/100 g Futter oder 50 mg L-Tryptophan/100 g Futter (nach Hundley) 10 y für Wachstum; 50 y für Laktation 1 mg gegen Nierenschäden; 2 bis 3 mg gegen Fettleber; 15 mg für Laktation Bedarf von vielen Faktoren abhängig (nach Oriffith und Nych)

52

Ernährung

Vitamin D

Kein Bedarf bei einem Ca :P-Verhältnis zwischen 1:1 und 2 : 1 und 0,5% Ca im Futter, sonst 3 USP-Einheiten/g Putter Tokopherol 1 mg a-Tokopherol f ü r Wachstum 3 mg a-Tokopherol f ü r Trächtigkeit 0,3 bis 3 mg a-Tokopherol/kg Körpergewicht/Tag (nach Mason, 1944) Vitamin K 2 y Methylnaphthochinon/Tag (nach Brown und Sturtevant, 1949) Pantothensäure . . . 1 mg/100 g Futter (nach Almqwist, 1954) 50 bis 100 y/Tag nach 8 verschiedenen Testen (nach Briggs u. Daß, 1957) Inosit Kein Bedarf (nach Brown und Sturtevant) 150 mg/kg Körpergewicht (nach Handbook of Biological Data) p-Aminobenzoesäure Kein Bedarf (nach Brown und Sturtevant) Biotin 0,5 bis 3 y/Tier/Tag (nach György, 1954) 0,3 bis 0,7 y/kg Futter (nach Litsky, Katsh, Tepper und Alpern, 1953) Cobalamin 0,125 y/Tier/Tag von 150 Körpergewicht = 0,8 y/kg Körpergewicht/Tag (nach Cremer, 1953) Folsäure 2mal 8 mg/Tier/Woche (nach Darke und White, 1950)

Tab. 39. Vitaminbedarf

/S-Karotin Vitamin D Vitamin E Vitamin K Vitamin B x

der Ratte (nach Grab, 1956) Bedarf Tag/kg Körpergewicht Wachstum Erhaltung 0,024 mg 0,012 mg —

—

3,0 mg . . . . .

—

—

0,2 mg

Vitamin B 2 Vitamin B 6

0,05 mg (0,5 mg L.T.) 0,1mg 0,04 mg (0,09 mg L.T.)

0,3 mg 0,3 mg

Nikotinsäure . . . . Vitamin H Pantothensäure . . . Folsäure Vitamin B 1 2 Cholin p-Aminobenzoesäure

1,2 bis 1,5 mg

—

—

1,0 mg —

> 0,8 80 mg .

—

—

—

0,36 mg (0,45 L.T.) —

0,8 40 bis 60 mg —

( + L.T.) 150 mg

Inosit 150 mg — — Vitamin C Nach Angaben der Verfasser liegen diese Werte mit Sicherheit über dem Minimalbedarf — = wird nicht benötigt + = wird benötigt

L. = Laktation T. = Trächtigkeit

Tab. 40. Vitaminbedarf der Ratte (nach Cuthbertson, 1957) Vitamin A D E (a-Tok.) K

Autor Bubin und De Ritter (1954) Mc Coy (1949) Rose und György (1950)

Menge/kg Futter 3000 I.E. (optimal) Nicht notwendig bei ausgeglichenem Ca: P-Verhältnis, sonst 1000 I.E. 30 mg, 50 mg optimal Nicht notwendig, wenn Darmsynthese nicht gehemmt wird, sonst 1 mg

Vitaminstoffwechsel Vitamin Linolensäure . . . .

Thiamin

Autor Demi und Reisser (1955) Thomason (1953) Oreenberg, Calvert, Savage und Deuel (1950) Brown und Sturtevant (1949)

53 Menge/kg Futter

2 bis 20 g, 10 g optimal 1,25 mg, 2,0 g optimal

Riboflavin

Brown und Sturtevant (1949) 2,5 mg El Sadr, Macrae und Work (1940) 5 mg 5 mg optimal Ca-D-Pantothenat Brown und Sturtevant (1949) 10 mg 10 mg optimal B12 Cuthbertson und Thornton (1952) 15 bis 20 mcg Emerson (1949) 30 mcg (optimal) Nikotinsäureamid Nicht notwendig, wenn die Diät keinen Tryptophanmangel hat Hundley (1947) 10 bis 100 mg 10 mg (optimal) PteroylglutaminNicht notwendig bei Darmsynthese saure Asenjo (1948) Dark und White (1950) 0,3 bis 2,0 mg Nicht notwendig bei Darmsynthese, erBiotin forderlich bei Verfütterung von rohem Eiereiweiß Nilsen und Elvehjem (1941) 100 bis 400 mcg 1 bis 2 mg Pyridoxin McCloy (1949) 1 mg Brown und Sturtevant (1949) Sarma, Snell und Elvehjem (1946) 1,5 mg 2 mg (optimal) Inositol Cunha, Kirkwood, Phillips und Bohstedt (1943) 3g Engel (1942) 0,3 g Cholin Hale und Schaefer (1951) Glynn, Himsworth u. Lindan (1948) Conger und Elvehjem (1941) Engel (1942) 1 bis 2 g 1 g (optimal) Para-Aminonicht nötig benzoesäure . .

Tab. 41. Vitaminzusätze (nach

Glaxo-Laboratorium)

(pro kg halbsynthetischer Rattenration) Vitamin A . Kalziferol . Alphatokopherylazetat . . . Menaphton (Vitamin K) . Thiamin Riboflavin Pyridoxin Kalzium-D-Pantothenat .

4000 I.E. 2000 I.E. 280 mg 2 mg 30 mg 30 mg 8 mg 100 mg

Nikotinsäure B 12 Cholin Pteroylglutaminsäure . . Biotin Inositol p-Aminobenzoesäure . .

. . . . . . . .

100 mg 50 mcg 1000 mg 1 mg 0,2 mg 220 mg 75 mg

54

Ernährung Tab. 42. Zusammenstellung der bekanntesten Vitamin

. a) wasserlösliche Vitamine

Standardvitaminmischungen

Autoren Williams und Schneider/ Da Costa Elvehjem Steenbock u. Clayton

r.

, Deuel

a) b) a) Aneurin-HCl 7,0 2,2 g 0,2 Laktoflavin 2,8 0,83 g 0,3 Nikotinsäure 6,0 1,83 g 1,50 Pyridoxin-HCl 2,8 0,83 g 0,28 Pantothensäure (Ca-Salz). 7,0 2,06 g 2,0 Folsäure 1,0 0,31g 0,02 D-Biotin . 0,2 0,06 g 0,01 p-Aminobenzoesäure. . . 61,0 18,35 g Inosit 122,0 36,7 g 10,0 Cholinchlorid 122,0 31,7 g 100,0 2-Methyl-1,4 naphtochinon 0,5 0,15 g Vitamin B 12 0,0025 0,75 mg b) fettlösliche Vitamine Vitamin A 1000 I.E. /5-Karotin Vitamin D 100 I.E. a-Tokopherol 10 mg

b) 0,01g 0,015 g 0,075 g 0,013 g 0,1 g 0,001g 0,0005 g 0,5 g 5,0 g

a) 0,4 0,5 1,0 0,5 2,8 20,0 20,0 50,0

Shaw

a) 1,0 1,6 10,0 1,2 5,0

a) 0,35 0,35 2,5 0,35 2,0

400,0

30,0 100,0 100,0

1 mg 300 I.E. 5 mg

A n m e r k u n g : "Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich: a) auf mg Vitamin in 100 g Futter; b) auf Vitaminmenge in 100 g Vitaminmiachung (Rohrzucker ad 100).

Tab. 43.

Vitamin-Mangelrationen

Will man das Eintreten des Vitaminmangelzustands beschleunigen, so gibt man zusätzlich zur Mangelkost noch Stoffe, die die Vitaminsynthese durch die Darmbakterien einschränken oder unterbinden. Hierzu eignen sich Antibiotika und Sulfonamide. Antibiotikum bzw. Sulfonamid

Menge in kg/Futter

Wachstum

Penicillin

25—200 mg

+ 1)

Aureomycin

50—200 mg

+ 1)

Bacitrazin Terramycin

100—200 mg 15—200 mg

+ ±3)

Streptomycin . . . . Chloromycetin . . . . Neomycin Succinyl-Sulfathiazol („Sulfasuxidin") . . .

59—500 mg 200 mg 100 mg

+ -

3

+

Wirkung auf Vitaminbedarf B 1 ; Folsäure herabgesetzt B 12 herabgesetzt

Eiweißausnutzung

Aminosäureeinsparung

+2)

+ +

+ 2)

+ + bes.4) Methionin

Bedarf am H und B t erhöht B j herabgesetzt

)

5 bis 20 g5)

A n m e r k u n g : Sämtliche Angaben beziehen sich nur auf die Hatte. 1 = Wirkung besonders deutlich bei suboptimaler Zufuhr von B-Vitaminen. 2 = Bei minderwertigem Eiweiß. 3 = Bei Bi-Mangel ist das Wachstum herabgesetzt. 4 - Bemerkung unter Sonstiges: „Kontrolle des Bakterienwachstums". 5 = Dieses Präparat kann auch im Meerschweinchentest verwendet werden.

±

+

+

±

Vitaminstoffwechsel Tab. 44. Vitamin-A-Mangeldiäten (nach Qyörgy, 1951, verändert) Futtermittel I II in IV V VI VII Kasein 18 15 20 9 18 5 26 Sardinenmehl . . . . — — — 12 — — — Stärke 65 73 (38) 50 — — — 56 Dextrin — — — 63 51 52,5 — Trockenhefe 8 8 5 — — — — Hefeextrakt — — 2,5 — — — — Pflanzliche Öle. . . . 5 —(15) 10,0 5 — — — Kokosfett — — — — — — 133) Weizenkeime (entfettet) — — 2,5 — — — — Salzgemisch 4 4 5 3 4 2,5 5 Baumwollsaatmehl (hydr.) — — — — 27 40 — Anmerkung:

I. II. III. IV. 1

= = = = =

55 VIII 18 — 541) — 102) — — 133) — 5 —

USA XIV V. und VI.. = Smith und Mendel British Pharmacopeia VII. = Pfaltz Bacharach VIII. = Jürgens Cabell und Ellis Reisstärke 2 = Trockenhefe, unbestrahlt 3 = erhitzt, 8 Std. Luft durchblasen

Salzmischung für Vitaminarbeiten (nach Smith und Mendel) Siehe Mineralstoffmischungen S. 38,39 Mineralstoffmischung zu VI = 1% Kochsalz 1,5% kohlensaurer Kalk Zu VII. u. VIII. Salzmischung „Roche" enthält in 100 g Mischung: 5 g Natriumchlorid 5,5 g Magnesiumsulfat 35 g Kalziumlaktat 26,53 g Kaliumphosphat 15 g Kalziumphosphat (Tri) 9,6 g Natriumphosphat 3,21 g Eisenzitrat (Ferri) 0,02 g Zinkkarbonat 0,09 g Kaliumiodid 0,02 g Magnesiumsulfat 0,03 g Kupfersulfat 0,003 g Natriumfluorid

a) Täglich-. 100 200 200 500 1000

y y y y y

Vitaminzusätze zu VII Vitamin B x b) Wöchentlich: 40 I.E. Vitamin D Vitamin B 2 40 mg Cholinchlorid Vitamin B 6 200 y Vitamin E Pantothensäure Nikotinsäureamid

Tab. 45. Vitamin B x - Mangeldiäten (nach Qyörgy, 1951) Futtermittel Ü.A.P. Diet 228 Jansen In Fe-, Reis, gew. u. pol — — — 77,7 — Rohrzucker 73 56 60,25 4,0 3 Salzgemisch 4,00 4 — — 13,0 Hefe, autokl 5,00 18 4,0 27 Kasein, thiaminfrei . . . 18,00 — — — Erdnüsse, autokl 10,00 — — 2 Leberextrakt, gereinigt . . 0,75 — — Dorschleberöl 2,00 1,3 — — — 3 Getreideöl — — — 14 Baumwollsaatöl Eine Mangelration wird von Smith/Mendel empfohlen. Sie eignet sich für Bj und Bj-Mangelversuche: 21% Kasein 11% Baumwollsaatniehl 63% Reisstärke 5% Salzmischung

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Ernährung

Setzt man der obigen Kost Tikitiki (verdünnter alkoholischer Extrakt aus poliertem Reis) zu, und zwar 2 bis 3 Tropfen, dann ruft diese Diät pellagraähnliche Symptome hervor. Wenn der Kost unter Druck erhitzte Hefe statt Tikitiki zugesetzt wird, führt sie zu Polyneuritis. Werden beide zugesetzt, dann tritt gutes Wachstum und guter Ernährungszustand ein. Ratten haben die Fähigkeit, B-Vitamine zu speichern und können durch Aufnahme von Blinddarmkot (Zökotrophe) — fälschlicherweise mit normalem Kot verwechselt (daher veraltete Bezeichnung Koprophagie) —, diesen Vorrat erhalten. 400 mg Hefe reichen aus, um bei der Ratte den Bedarf an B-Vitaminen zu decken. Tab. 46. Vitamin-Mangeldiäten Futtermittel El Sadr Kasein, vitaminfrei. . 20 Reisstärke 60 — Getreidestärke . . . . — Rohrzucker Baumwollsaatöl . . . 12 Schweineschmalz . . . 3 Salzgemisch 5 Dorschleberöl . . . . 0,1 ml/Tag 1,0 ml/Tag Leberextrakt . . . . — Reisextrakt, pol. . . . BrZusatz . 10—15 y/Tag — B 6 -Zusatz — Pantothens. Ca. . . . Cholin — * Als Ersatz f ü r Getreidestärke.

(nach György, 1951) Clarke Day u. Darby 20 25 —

—

64

58 (58)* 8

—

10 —

—

4 2

4 2

—

—

150 ml/Tag 48 y/Tag — —

—

3 0,25 mg 0,25 2,5 100 mg

Tab. 47. Vitamin-B^-Mangelrationen (nach Qyörgy, 1951) Futtermittel Nach Clarke und Lechychka Elvehjem Evans, Emerson u. a. Kasein 22,0 g 24% Blutfibrin 18,0 g Zucker 69,5 g 75,0 g 67% Salzmischung . . . . 4,0 g 4,0 g* 4% Baumwollsaatöl * * . . 2,0 g 3% Maisöl — 3,0 g — Dorschleberöl . . . . 2,0 g *** 2% Weizenkeimöl . . . . 0,5 g — — Ergänzungszusätze in 1 ccm zur Bation 3malj Woche Thiamin 0,100 mg Riboflavin . . . . 0,100 mg Niacin 0,050 mg Kalziumpantothenat 0,225 mg Cholinchlorid . . . 12,000 mg Inositol 12,000 mg Biotin 0,002 mg Menadion**** . . . -

der Ration beigemischt in mg 0,20 0,30 2,50 2,00 100,00 10,00 0,02 0,10

Anmerkungen: * = Salzmischung IV (nach Phillips-Hart) (siehe Mineralstoffmischungen). ** = Bei Emerson und Evans stattdessen frisches Schweineschmalz. *** = Heilbuttöl verdünnt 1:2 mit Maisöl und mit a-Tokopherol zu 5 mg aufgefüllt, pro Tropfen. Zweima wöchentlich zwei Tropfen pro Ratte. *+' * = 2-methyl, 4-naphtochinon.

Vitaminstoffwechsel

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Tab. 48. Vitamin-B12-Mangelrati