MEANS FOR FURTHERING PROTEIN SYNTHESIS IN ANIMALS

Abstract: 1. Feedstuff additive for improving the protein synthesis during fattening of animals, containing zinc aspartate according to a dosage of about 1 to about 10 mg of zinc as zinc aspartate per 1 kg of feedstuff.

Description: Mittel zur Förderung der Proteinsynthese bei Tieren BESCHREIBUNG Es ist bekannt, dass das Bioelement Zink als struktureller Bestandteil der Ribonucleinsäurepolymerasen und der Desoxiribonucleinsäurepolymerasen (W.S. Wegener u. A.H. Romano; Science, 142 (1963), 1669 - J.E. Coleman; Biochem. Biophys. Res. Comm., 60 (1974), 641 - M. Fujioka u. I. Liebermann, J. Biol. Chem., 239 (1964), 1164-J.P. Slater, A.S. Mildvanu. L.A. Loeb; Biochem. Biophys. Res. Comm., 44 (1971), 37), sowie als Aktivator zahlreicher Enzymsysteme (W. Seeling u. I. Seeling; Zinkstoffwechsel: Bedeutung für Klinik und Praxis; TM-Verlag, Bad Oeynhausen, 1979) für das Wachstum juveniler Tiere unentbehrlich ist. Umgekehrt verursacht Zinkmangel bei Tieren eine Störung der Proteinsynthese, Wachstumsstillstand, Haarverlust, Reduzierung des enchondralen Knochenwachstums und andere pathophysiologische Stoffwechselentgleisungen (R.C. Theuer u. W.G. Hiekstra, J. of Nutrit., 89 (1966), 448 - H.G. Day u. E.V. McCollum; Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 45 (1940), 282 - R.H. Follis, H.G. Day u. E.V. McCollum; J. of Nutrit., 22 (1941), 223- E. Hove, C.A. Elvehjem u. E.B. Hart; Am. J. Physiol., 119 (1937), 768 - F.E. Stirn, C.A. Elvehjem u. E.B. Hart; J. biol. Chem., 109 (1935), 347). Davon ausgehend konnte N. Danzig (Deutsche Offenlegungsschrift 2704746) den Nachweis erbringen, dass Zink-methionat (1: 2) bei Kälbern, Rindern und Schafen einen wachstumsfördernden Effekt ausübt, unter gleichzeitiger Futtereinsparung bei der Intensivmast, wobei die optimale Dosis in einem Bereich von 250 bis 1500 ppm Zink-methionat (1:2) liegt. Es ist weiterhin bekannt, dass auch ein Mangel an dem Bioelement Kupfer bei jungen Tieren, die einen hohen Kupferbedarf haben, Wachstumsschäden, insbesondere im Bereiche der Knochen, des Reproduktionssystems und des Zentralnervensystems verursacht (Th. Bersin: Biochemie der Mineral- und Spurenelemente, Akad. Verlagsges., Frankfurt-Main, 1963). Unter humanmedizinischen Bedingungen ist bei der intravenösen Hyperalimentation mit Aminosäurelösungen beobachtet worden, ebenso bei der Beschleunigung der Wundheilung durch Zink, dass nicht immer die blosse Zinksubstitution zu einem reproduzierbaren Erfolg führt, dass im Gegenteil häufig Versager auftreten. Derartige kontroverse Reaktionen konnten mit einem bestehenden Defizit an Kupfer aufgeklärt werden, das durch eine anhaltende Zinkapplikation sogar noch zunehmen kann. Zink und Kupfer haben die gleiche Orbitalbesetzung und wirken daher einmal im Stoffwechsel antagonistisch, die beiden Elemente können aber auch im Sinne synergistischer Effekte zur Geltung kommen (M. David, M.D. Ota, V. Bruce, M.D. MacFadyen, T. Elisabeth, B.S. Gum, J. Stanley u. M.D. Dudrick; in: Zinc and Copper in Clinical Medicine, SP Medical & Scientific Books, New York, 1976). Kupfermangel behindert die vollständige Auswertung der Nahrung, wie den Ergebnissen einer Studie von A. Cordano (in: Zinc and Copper in Clinical Medicine; loco cit.) zu entnehmen ist. Der wachstumsfördernde Effekt, des für die Schweinemast in üblicher Weise verwendeten Kupfersulfats in der Dosierung von 250 ppm/Futter wird der germiziden und fungiziden Eigenschaft des Kupfers zugeschrieben, doch werden diese antibakteriellen Effekte neuerdings auf Grund eingehender Untersuchungen angezweifelt, wobei der pharmakodynamischen Wirkung auf die nutritiven Eigenschaften des Kupfers das Primat zugeschrieben wird (M.G. Beyer; Landw. Forschung, 29 (1970), 53 - M. Kirchgessner u. E. Grassmann; Z. Tierphysiol., Tierernähr. u. Futtermittelkde., 26 (1970), 3 - H. Meyer u. H. Kröger; Ubers. Tierern., 1 (1973), 9). In diesem Sinne hat N. Danzig bestätigt, dass Kupfer(II)-methionat in Dosen von 250-900 mg als wachstumsfördernder Zusatz bei der Fütterung von Schweinen geeignet ist (DP 2546051). Wir haben gefunden, dass die Chelate der Asparaginsäure mit Zink und mit Kupfer besonders aktive Wirkstoffe in Bezug auf die Erhöhung der Proteinsyntheserate in der Leber, die der von anderen, im gleichen Sinne zur Anwendung kommenden Verbindungen, z.B. Kupfersulfat, Kupfer(II)-methionat und Zinkmethionat signifikant überlegen sind, wie im folgenden gezeigt wird: Methode: Je 6 männliche Wistar-Ratten mit einem Startgewicht von ca. 60 g wurden in Markolonkäfigen auf Hobelspaneinstreu gehalten. Die Raumtemperatur betrug 24 + 10C. Wasser und das nach Drepper und Weik (1972) zusammengesetzte Futter für alle aus je sechs Tieren bestehenden Ratten- gruppen ist in Tabelle 3 angegeben. Gemäss dem in Tabelle 1 aufgeführten Versuchsplan wurde für die Rattengruppen 2 und 3 diesem Futter jeweils Zinkaspartat, für die Rattengruppen 4 und 5 jeweils Kupferaspartat und für die Rattengruppen 6 und 7 jeweils ein Gemisch aus Zinkaspartat und Kupferaspartat in den in Tabelle 1 angegebenen Dosierungen zugesetzt. Die Wirkung des Zusatzes von Kupferaspartat zum Futter in den in Tabelle 2 angegebenen Dosen wurde verglichen mit der Wirkung von Zusätzen von Kupfersulfat oder Kupfermethionat zum Futter der Rattengruppen gemäss Versuchsplan B (Tabelle 2). Tab. 1: Versuchsplan A EMI4.1 <tb> Gruppe <SEP> n <SEP> Substanz <SEP> Dosis <SEP> Fütterungs <tb> <SEP> (ppm <SEP> Metall) <SEP> dauer <tb> <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> Kontrolle <tb> <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> Zn-aspartat <SEP> 3,5 <tb> <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> Zn-aspartat <SEP> 7,0 <tb> <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> Cu-aspartat <SEP> 50, <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> Wochen <tb> <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> Cu-aspartat <SEP> 100,0 <tb> <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> Zn- <SEP> u. <SEP> Cu-aspartat <SEP> 3,5 <SEP> + <SEP> 50,0 <tb> <SEP> 7 <SEP> 6 <SEP> Zn- <SEP> u. <SEP> Cu-aspartat <SEP> 7,0 <SEP> + <SEP> 50,0 <tb> Tab. 2: Versuchsplan B EMI4.2 Gruppe <SEP> n <SEP> Substanz <SEP> Dosis <SEP> Fütterungs <tb> <SEP> ppm <SEP> Metall <SEP> ppm <SEP> Substanz <SEP> dauer <tb> <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> Kontrolle <SEP> - <SEP> <tb> <SEP> 2 <SEP> 6 <SEP> CuSO4 <SEP> 25 <SEP> 62,8 <tb> <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> CuSO4 <SEP> 50 <SEP> 125,6 <tb> <SEP> 4 <SEP> 6 <SEP> CuSO4 <SEP> 100 <SEP> 251,3 <tb> <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> Cu-aspartat <SEP> 25 <SEP> 132,3 <tb> 2 <SEP> Wochen <tb> <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> Cu-aspartat <SEP> 50 <SEP> 264,6 <tb> <SEP> 7 <SEP> 6 <SEP> Cu-aspartat <SEP> 100 <SEP> 529,1 <tb> <SEP> 8 <SEP> 6 <SEP> Cu-methionat <SEP> 25 <SEP> 119,0 <tb> <SEP> 9 <SEP> 6 <SEP> Cu-methionat <SEP> 50 <SEP> 238,1 <tb> <SEP> 10 <SEP> 6 <SEP> Cu-methionat <SEP> 100 <SEP> 476,2 <tb> Tab. 3: Zusammensetzung der nach Drepper u. Weik (1972) zusammen gestellten Diät Zusammensetzung der Diät: 18 % Fischmehl (64 % Rohprotein) 13 % Sojaextraktionsschrot (43 % Rohprotein) 30 % Maisquellmehl 28 % Weizenkleie 2 % Saccharose 4 % Sojaöl 3 % Mineralstoffmischung 2 % Vitaminmischung 100 % Rohnährstoffgehalte (Weender Analyse) Rohprotein 18,3 % Rohfett 6, 3 % Rohfaser 9,8 % Rohasche 8,3 % Mineralstoffe und Spurenelemente Vitamine ( /kg Futter) EMI5.1 <tb> Ca <SEP> 10,0 <SEP> g <SEP> Vit. <SEP> A <SEP> 15000 <SEP> I.E. <tb> P <SEP> 7,5 <SEP> g <SEP> Vit. <SEP> D3 <SEP> 500 <SEP> I. <tb> Mg <SEP> 3,5 <SEP> g <SEP> Vit. <SEP> E <SEP> 150 <SEP> I.E. <tb> Na <SEP> 3,5 <SEP> g <SEP> Vit. <SEP> K <SEP> 10 <SEP> mg <tb> K <SEP> 14,0 <SEP> g <SEP> Vit. <SEP> B1HCl <SEP> 20 <SEP> mg <tb> Fe <SEP> 170,0 <SEP> mg <SEP> Vit. <SEP> B2 <SEP> 20 <SEP> mg <tb> Mn <SEP> 90,0 <SEP> mg <SEP> Vit. <SEP> B6HC1 <SEP> 15 <SEP> mg <tb> Zn <SEP> 20,0 <SEP> mg <SEP> /kg <SEP> Futter <SEP> Vit. <SEP> B12 <SEP> 20 <SEP> kLg <SEP> <tb> Cu <SEP> 5,0 <SEP> mg <SEP> | <SEP> Ca-Pantothenat <SEP> 50 <SEP> mg <tb> J <SEP> 0,4 <SEP> mg <SEP> | <SEP> Nikotinsäure <SEP> 50 <SEP> mg <tb> Mo <SEP> 0,25mg <SEP> | <SEP> Cholinchlorid <SEP> 1 <SEP> g <tb> F <SEP> 3,6 <SEP> mg <SEP> | <SEP> Folsäure <SEP> 10 <SEP> mg <tb> Se <SEP> 0,22mg <SEP> | <SEP> Biotin <SEP> 200 <SEP> g <tb> Co <SEP> 0,12mg <SEP> / <SEP> - <SEP> Inosit <SEP> 100 <SEP> mg <tb> p-Aminobenzoes. 100 mg Vit. C - 20 mg Methionin - - 1,5 g Messung der Proteinsyntheserate in der Leber nach Kaemmerer und Dey-Hazra (Vet. Med. Nachr. 2 (1980), 99). Am Ende der Fütterungsperiode wurden die Tiere um 8.00 h MEZ durch zervi kale Dislokation getötet. Die Aufarbeitung der Leberproben richtete sich nach den Arbeitsvorschriften von Appel (Diss. Hannover, 1973): 3 g Leber wurden in eisgekühlter TKM-Puffer-Saccharose-Lösung homogenisiert, in der Ultrazentrifuge bei 10000 g 20 Minuten lang zentrifugiert und der Uber stand als "Mikrosomenzellsaft" zur Eiweiss synthese herangezogen. Nach der Be stimmung des Proteingehaltes im Mikrosomenzellsaft mittels Biuret-Methode wur de die Eiweisskonzentration im Gemisch mit TKM-Puffer auf 1,0 mg/ml eingestellt. Hiernach wurden zu 0,25 ml dieses Mikrosomenzellsaftes (o 6 0,25 mg Protein) 0, 15 ml Reaktionsgemisch nach Siler u. Fried (Biochem. J., 109 (1968), 185), 5 l Pyruvat kinase-Lösung sowie 0,1 ml 14C-Aminosäurengemisch zugefügt und bei 370C 35 Mi nuten inkubiert. Der Rückstand wurde mit Trichloressigsäure (10 %) 8 bis 12 mal gewaschen und nach Erreichen des Blindwertes im PRIAS-Flüssigkeits-Szintilla tionszähler PL (Packard) nach Zusatz von DigestinR (Merck) zur Auflösung des Eiweisses und Zugabe von Szintillationsflüssigkeit (6 ml LipolumaR, Baker) gemes sen. Weitere Einzelheiten der Methodik s. bei Kaemmerer und Dey-Hazra (loco cit.). Ergebnisse: Die Ergebnisse der vergleichenden Prüfung von Zink-aspartat, Kupfersulfat, Kupfer-aspartat und Kupfer-methionat, sowie die Kombination von Zink- mit Kupfer-aspartat an Ratten sind in der folgenden Tabelle 4 und Abbildung 1 dargestellt. Tab. 4: Ergebnisse der Bestimmungen der Proteinsyntheserate in der Leber von Ratten nach Fütterung über 2 Wochen EMI7.1 <tb> Substanz <SEP> Dosis <SEP> CPM <SEP> % <SEP> Signifikanz <tb> <SEP> (ppm <SEP> Metall) <SEP> x <SEP> s <SEP> geg.Kontr. <tb> Kontrolle <SEP> - <SEP> 345 <SEP> 42 <SEP> - <SEP> <tb> Zink-aspartat <SEP> 3,5 <SEP> 345 <SEP> 24 <SEP> # <SEP> - <tb> Zink-aspartat <SEP> 7,0 <SEP> 382 <SEP> 44 <SEP> + <SEP> 10,7 <SEP> nicht <SEP> signif. <tb> Kupfer-aspartat <SEP> 50,0 <SEP> 412 <SEP> 43 <SEP> + <SEP> 19,4 <SEP> signifikant <tb> Kupfer-aspartat <SEP> 100,0 <SEP> 419 <SEP> 50 <SEP> + <SEP> 21,4 <SEP> signifikant <tb> Zink- <SEP> u. <SEP> Kupfer-aspartat <SEP> 3,5+50 <SEP> 443 <SEP> 26 <SEP> + <SEP> 28,4 <SEP> hoch <SEP> signif. <tb> Zink- <SEP> u. <SEP> Kupfer-aspartat <SEP> 7,0+50 <SEP> 420 <SEP> 24 <SEP> + <SEP> 21,7 <SEP> hoch <SEP> signif. <tb> Kontrolle <SEP> - <SEP> 390 <SEP> 48 <SEP> - <SEP> <tb> Zink-methionat <SEP> 3,5 <SEP> 381 <SEP> 24 <SEP> - <SEP> 2,3 <SEP> nicht <SEP> signif. <tb> Zink-methionat <SEP> 7,0 <SEP> 356 <SEP> 38 <SEP> - <SEP> 8,7 <SEP> nicht <SEP> signif. <tb> Zink-methionat <SEP> 14,0 <SEP> 391 <SEP> 59 <SEP> + <SEP> 0,3 <SEP> nicht <SEP> signif. <tb> Tab; 5: Zahl der mit einer Steigerung der Proteinsynthese reagierenden Ratten nach Kupfer-Zulage zum Futter EMI7.2 <tb> <SEP> Dosis <SEP> Mit <SEP> Steigerung <SEP> der <SEP> Proteinsynthese <SEP> reagierende <SEP> Tiere <tb> (ppm <SEP> Cu2+) <SEP> (6 <SEP> Tiere <SEP> pro <SEP> Gruppe) <tb> <SEP> CuSO4 <SEP> Kupfer-aspartat <tb> <SEP> 25 <SEP> 1 <SEP> 2 <tb> <SEP> 50 <SEP> 4 <SEP> 6 <tb> <SEP> 100 <SEP> 5 <SEP> 6 <tb> Tab. 6: Ubersicht der Optimalwerte der Proteinsynthese in der Rattenleber EMI7.3 <tb> Substanz <SEP> ppm <SEP> Cu/Futter <SEP> ppm <SEP> Cu/Futter <SEP> statistische <tb> <SEP> (Substanz) <SEP> (Element) <SEP> Sicherung <tb> CuSO4 <SEP> 125 > 7 <SEP> 50 <SEP> . <SEP> <tb> CuSO4 <SEP> 251,3 <SEP> - <SEP> <SEP> 100 <SEP> :P <SEP> <SEP> x <tb> Kupfer-aspartat <SEP> 264,6 <SEP> 50 <SEP> xx <tb> Kupfer-aspartat <SEP> 529,1 <SEP> 100 <SEP> xxx <tb> Kupfer-methionat <SEP> 238,1 <SEP> 50 <SEP> x <tb> Kupfer-methionat <SEP> 476,2 <SEP> 100 <tb> % gg. Kontr. EMI8.1 Kontrolle Zn-asp. Zn-asp. Cu-asp. Cu-asp. Zn- + Cu-asp. Zn- + Cu-asp. Abb. 1: Ergebnisse der Messungen der Proteinsyntheserate in der Leber von männlichen Ratten nach Vorfütterung über zwei Wochen. EMI9.1 K 25 50 100 K 25 50 100 K 25 50 100 x 726 678 852 951 573 592 703 765 1354 1403 1652 1580 s 78 109 106 146 38 40 71 62 103 216 272 229 p 0,428 0,057 0,014 0,455 0,005 < 0,001 0,660 0,047 0,073 Abb.2. Proteinsyntheserate von Leberzellmikrosomen nach Vorfütterung mit verschiedenen Kupfersalzen über 2 Wochen bei Ratten (Dosisangaben in mg/kg Futter Cu++). Kommentar zu den Tabellen 4-6 und zur Abbildung 2: Kupfersulfat: Kupfersulfat verursacht in dieser Versuchsanordnung eine leichte Vermin derung der Proteinsynthese in der Leber um 6,6 % bei einer Dosis von 25 mg Cu/kg Futter. Dieser Effekt war statistisch nicht abzusichern; dem gegenüber bewirkt eine Dosis von 100 mg Cu/kg Futter eine Steigerungs rate von 31.0 % der Leberproteinsynthese, die im Vergleich mit der Kontroll gruppe einen signifikanten Stellenwert hat. Kupfer-aspartat: Unter der Einwirkung von 25, beziehungsweise 50 mg oder 100 mg Kupfer/kg Futter wurde die Proteinsyntheserate um 3,3 %, beziehungsweise 22, 7 g6 und um 33 > 5 % gesteigert. Die gemessenen Werte sind bei 50 mg signifikant und bei 100 mg Kupfer/kg Futter hochsignifikant. Kupfer-methionat: Bei der Zufütterung von 25 mg Kupfer-methionat/kg Futter wird die Rate der Proteinsynthese in der Leber um 5,6 % gesteigert, bei 50 mg Kupfer-methionat um 22, 0 %, die sich statistisch als signifikant erweist und bei 100 mg nur noch um 16,7 %. Nach der Futtermittelverordnung für Schweine darf das Futter 125 mg Kupfer/kg Futter, für Ferkel bis zu 16 Wochen 200 mg Kupfer/kg Futter enthalten. Nach Kirchgessner (Bayer. Landw. Jb., 50 (1973), 79) verursacht eine über den Be darf hinausgehende Kupferdosis keine erhöhte Leistung und keine Verbesse rung der Gesundheit. Die geltende Auffassung erfordert zum Auslösen eines nutritiven Effektes eine Mindestdosis von 100 mg Kupfer/kg Futter. Mengen im Bereich von 62-63 mg/kg Futter sind unwirksam, wie von Meyer und Kröger gezeigt wurde (Ubers. Tierern., 1 (1973), 44). Diese Feststellung bestätigt die Befunde von Kirchgessner und Friesecke (Wirkstoffe in der praktischen Tierernährung; Bayer. Land. Verlg., München 1966), dass anabole Effekte ausbleiben, wenn die Kupferzufütterung auf etwa 50 mg/kg Futter vermindert wird. Kaemmerer und Kietzmann (D. tierärztl. Wochenschr., im Druck) zeigen, dass die Steigerung der Lebereiweiss-Synthese bei der Zugabe von 100 mg Kupfersulfat/kg Futter grösser ist, als bei niedrigeren Konzentrationen. Dem gegenüber reagieren aber bei 50 mg Kupfer/kg Futter als Aspartat oder Methionat gleich viele Tiere, wie der Abbildung 2 zu entnehmen ist, die ausserdem die hohe Uberlegenheit von Kupfer-aspartat signifikant darstellt. Zink-aspartat: Zink-aspartat steigert die Proteinsynthese in der Leber um 10, 7 % nach Zufütterung von 7 mg Zink/kg Futter. Zink-methionat: Zink-methionat verursacht in den Dosierungen von 3, 5 oder 7, 0 oder 14,0 mg Zink/kg Futter keine Steigerung der Proteinsynthese in der Leber von Ratten; im Vergleich mit den Kontrolltieren. Bei den geringeren Dosierungen wird sogar eine leichte Verminderung der Eiweiss synthese gemessen. Kombination von Zink- und Kupfer-aspartat: Die gemeinsame Zufütterung von 50 mg Kupfer-aspartat 1kg Futter und 3, 5 mg, beziehungsweise 7, 0 mg Zink-aspartat/kg Futter, bewirkt mit 28, 4 % und 21, 7 % hochsignifikante Steigerungen der Proteinsynthese in der Leber, im Vergleich mit den Kontrollgruppen.

Claims: ANSPRÜCHE 1. Futtermittel-Zusatz zur Verbesserung der Protein synthese bei der Tiermast, enthaltend Zinkaspartat in einer Dosierung von etwa 10 bis etwa 100 mg Zink als Zinkaspartat pro 1 kg Futtermittel. 2. Futtermittel-Zusatz zur Verbesserung der Protein synthese bei der Tiermast, enthaltend Kupferaspartat in einer Dosierung von etwa 10 bis etwa 100 mg Kupfer als Kupferaspartat pro 1 kg Futtermittel. 3. Futtermittel-Zusatz zur Verbesserung der Protein synthese bei der Tiermast, enthaltend ein Gemisch von Zinkaspartat und Kupferaspartat mit etwa 3 bis etwa 20 mg Zink als Zinkaspartat pro 1 kg Futtermittel und etwa 25 bis etwa 100 mg Kupfer als Kupferaspartat pro 1 kg Futtermittel.

Inventors: KOHLER, FRANZ, DR., Köhler, Franz, Dr.
Applicants: DR. FRANZ KOHLER CHEMIE GMBH
Application year: 1983
Main classification: A23K1
IPC codes: A23K1