Juliane Felgner

Experimentelle Untersuchungen zur Bewertung der Bioverfügbarkeit verschiedener L-Carnitin-Verbindungen sowie zum Einfluss einer L-Carnitin-Zulage auf Parameter der Milchdrüse laktierender Sauen

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ernährungswissenschaften (Dr. troph.) vorgelegt an der Landwirtschaftlichen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 18.10.2004

Abstract
Vor allem das zunehmende kommerzielle Interesse von L-Carnitin als Zusatzstoff in der menschlichen Ernährung führte dazu, dass es ständig zur Entwicklung neuer L-Carnitin-Verbindungen kommt. Trotz der zahlreichen Daten, die im Zusammenhang mit L-Carnitin in der Literatur verfügbar sind, ist nur wenig über die intestinale Absorption sowie die Bioverfügbarkeit der verschiedenen L-Carnitin-Verbindungen bekannt. Das Ziel der ersten Studie dieser Arbeit bestand deshalb darin, 6 verschiedene L-Carnitin-Verbindungen (Ester und organische Salze) zum einen hinsichtlich ihrer Aufnahme in Plasma und Erythrozyten und zum anderen hinsichtlich ihrer Exkretion über Urin und Kot innerhalb einer 32-stündigen Messperiode miteinander zu vergleichen.
Vorangestellt werden muss, dass die Studie nur Aussagen über die relative Bioverfügbarkeit zulässt. Die Ergebnisse der Arbeit lassen vermuten, dass die L-Carnitinsalze eine ähnliche Bioverfügbarkeit wie das L-Carnitin USP aufweisen, während die L-Carnitinester offensichtlich schlechter bioverfügbar sind. Des Weiteren scheint L-Carnitin-Tartrat schneller als die anderen L-Carnitin-Verbindungen absorbiert zu werden. Die Ergebnisse zeigen auch, dass eine Aufnahme der L-Carnitin-Verbindungen in die Erythrozyten erfolgt, jedoch kann die Art und Weise der Aufnahme nicht geklärt werden. Die Tatsache, dass sowohl im Plasma als auch in Urin und Kot nur ein sehr geringer Anteil der verschiedenen L-Carnitin-Verbindungen wiedergefunden wurde, deutet auf eine niedrige Absorbierbarkeit hin.
L-Carnitin findet jedoch nicht nur Beachtung als Zusatzstoff in der menschlichen Ernährung, sondern auch in der tierischen Ernährung. Verschiedene Studien ergaben, dass eine L-Carnitinzulage mit dem Futter bei Sauen während der Trächtigkeit und der Laktation zu einer verbesserten Reproduktionsleistung führt. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit sollte deshalb der Frage nachgegangen werden, ob bei einer energie- und nährstoffarmen Fütterung durch die L-Carnitinzulage mit dem Futter zusätzlich Energie für die Laktationsperiode mobilisiert werden kann.
Insgesamt zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass nicht nur charakteristische Parameter der laktierenden Milchdrüse, sondern auch der L-Carnitinstatus durch eine L-Carnitinsupplementierung während der Trächtigkeit und Laktation bei Sauen positiv beeinflusst werden können. Insbesondere eine Erhöhung der Indikatoren Gewicht sowie Querschnittsfläche und DNA-Konzentration, die zur Einschätzung der Größe der Milchdrüse genutzt werden, in Verbindung mit der L-Carnitinzulage ist als positiv zu bewerten, da sie vermutlich in engem Zusammenhang zur erhöhten Milchproduktion steht.

In particular, the increasing commercial interest in the use of L-carnitine as a supplement in human nutrition, a number of different carnitine preparations have become available. However, until now, less is known about the intestinal absorption of different carnitine compounds. With this in mind, the aim of the first part of the present study was not only to compare the uptake of six different carnitine compounds into plasma and erythrocytes over a period of 32 h, but also their excretion in urine and faeces.
It is important to mention that this paper allows only statements about the relative bioavailability. The results indicate that the three L-carnitine salts were equivalent to L-carnitine USP in their bioavailability, while the L-carnitine esters had a lower bioavailability. Furthermore, the consideration of AUC values for L-carnitine tartrate in plasma suggests that this L-carnitine compound was absorbed faster than the others. The findings of the present study have shown that the L-carnitine compounds can be taken up into erythrocytes, but it is not possible to draw any conclusion about the way of mechanism. The fact that only a small amount of the oral administered L-carnitine compounds was recovered both in plasma and in urine and faeces indicates a low absorption.
The use of supplementary L-carnitine has become widespread not only in human nutrition, but also in animal nutrition. Current studies have demonstrated that supplementing the diet of sow with L-carnitine during pregnancy and lactation improves their reproductive performance. The second part of this paper was undertaken to investigate whether sows supplemented with L-carnitine might be able to mobilise additional energy for their lactation period while sows fed diets with low levels of energy and protein.
In conclusion, the results of the second part of this work illustrate that L-carnitine supplementation during pregnancy and lactation has a positive influence on characteristic parameters of the lactating mammary gland and improved the L-carnitine status of the sows. Particularly, there might be a close relationship between the increase of the indicators (mammary wet weight, cross-sectional area and concentration of DNA) who are used for assessment of mammary gland size, in sows treated with L-carnitine and their increased milk yield.

Keywords:
L-Carnitin-Verbindungen, Ferkel, Sau, L-Carnitinkonzentration, Fläche unter der Konzentrations-Zeit-Kurve, Laktation, Milchdrüse, Histologie, L-Carnitin-Status

L-carnitine compounds, pig, sow, carnitine concentration, Area under the curve, lactation, mammary gland, histology, carnitine status

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhalts-, Abbildungs-, Tabellen- und Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung (1-5)
2 Material und Methoden (6-27)
3 Ergebnisse (28-59)
4 Diskussion (60-84)
5 Zusammenfassung (85-88)
Summary (89-92)
Literaturverzeichnis (93-107)
Anhang (1-25)