Über Antioxidanzien und ihre Wirkungen gegen die Zellalterung, bei der Stimulation der Immunität und selbst gegen tumoröse Prozesse wurde bereits viel geschrieben. Jetzt konnte erstmals nachgewiesen werden, dass ein " synergistischer Antioxidanzien-Cocktail ", entwickelt am WALTHAM-Forschungszentrum, in der Lage ist, die postvakzinale Immunantwort beim Hund nach einer Tollwutimpfung zu steigern!

Einfache Nährstoffe wie Vitamin E oder C, deren Mindestbedarf für Wachstum bzw. Erhaltung bekannt ist, eröffnen neue diätetische Perspektiven, wenn sie in höheren Dosierungen angewendet werden.

Freie Radikale sind instabile Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten Elektronen, die aktiv auf der Suche nach anderen Elektronen sind, um einen stabilen Zustand zu erreichen. Dabei können sie essenzielle Zellbestandteile wie die Zellmembran, die Proteine und die DNA beschädigen. Die Oxidation und die Bildung freier Radikale sind integraler Bestandteil des Lebens und des Stoffwechsels. In jeder Sekunde werden im Organismus freie Radikale von einem gesunden immunologischen Abwehrsystem gebildet und tragen zum Kampf gegen fremde Eindringlinge wie Viren und Bakterien bei. Die normalen endogenen Abwehrmechanismen und die Exposition mit exogenen Toxinen können unter bestimmten Bedingungen jedoch auch eine übermäßige Bildung freier Radikale auslösen. Mögliche Ursachen hierfür sind körperliche Belastung, Verletzungen, Krankheiten, Allergene, Umweltgifte oder Strahlung (Abbildung 1).

Übersteigt die Bildung freier Radikale die Neutralisationskapazität des Organismus, entsteht ein Ungleichgewicht, das als " oxidativer Stress " bezeichnet wird. Aufgrund ihrer extremen Reaktivität haben überschüssige freie Radikale die Fähigkeit, Phospholipide und essenzielle Proteine der Zellmembranen zu oxidieren, und führen letztlich zum Tod der Zelle. Diese " oxidativen " Schäden können zum Teil irreversible Veränderungen der Struktur der Zellmembranen, der DNA und anderer Zellbestandteile hervorrufen.

Oxidativer Stress entsteht aus drei Gründen:
 1) Steigerung der Produktion freier Radikale aufgrund einer
     vermehrten Exposition mit Oxidanzien aus der Umwelt oder
 2) Steigerung der Produktion freier Radikale im Organismus,
     zum Beispiel bei großer körperlicher Belastung oder
 3) Verringerung der antioxidativen Kapazitäten infolge eines
     Mangels an Antioxidanzien in der Nahrung.

Es gibt zwar Tests zur Messung des oxidativen Stresses, diese sind aber nicht überall verfügbar. Im klinischen Bereich werden sie nicht eingesetzt. Die Auswirkungen von oxidativem Stress äußern sich zunächst auf dem Niveau der Zelle. Die Folgen für den Körper sind zwar nicht unmittelbar sichtbar, die Schäden akkumulieren jedoch mit der Zeit und stehen im Verdacht, einen negativen Effekt auf den gesamten Organismus zu entwickeln. In den letzten Jahren hat sich ein zunehmendes Bewusstsein für die Bedeutung oxidativer Schäden entwickelt. Wahrscheinlich spielen sie eine wichtige Rolle beim Prozess der Alterung, bei der Zunahme von Erkrankungen wie Asthma, Krebs, Hautkrankheiten, Arthrose, Muskelatrophie, sowie Erkrankungen des Herzkreislaufsystems, der Leber und des Immunsystems beim Menschen. Die oxidativen Schäden stehen im Verdacht, auch an den entsprechenden Erkrankungen bei Tieren beteiligt zu sein.

Die DNA stellt wahrscheinlich die wichtigste biologische Zielscheibe für oxidativen Stress dar: sie unterliegt bis zu 10.000 Angriffen von Radikalen pro Tag. Mögliche Folgen sind eine Modifikation der Genexpression, eine Störung der zellulären Reparaturmechanismen und eine Beeinträchtigung der Zellfunktion. Wissenschaftler machen DNA-Schäden für den Prozess des Alterns und für die Entwicklung zahlreicher altersabhängiger Krankheiten bei Haustieren verantwortlich. Unter anderem für Krebs, Arthrose, Herzerkrankungen, kognitive Dysfunktionen beim Hund und eine suboptimale Immunantwort (z. B. auf pathogene Keime). Man schätzt, dass beim Menschen 80 bis 90 % aller Krebsfälle auf DNA-Schäden zurückzuführen sind.

DNA-Schäden werden mit Hilfe des " Comet-Assay " gemessen, einer bei anderen Spezies gut bekannte und häufig eingesetzte Methode, die erst kürzlich von Wissenschaftlern am WALTHAM-Forschungszentrum für die Anwendung bei Hunden und Katzen validiert wurde. Der " Comet-Assay " arbeitet mit dem Verfahren der Elektrophorese, um Schäden an der DNA nachzuweisen. Freie Radikale führen zu Brüchen der DNA-Stränge, die sich daraufhin aufwinden und ihre Doppelhelixstruktur verlieren. Die Schlingen geschädigter DNA werden aus der Zelle freigesetzt und bilden einen " Kometenschweif ". Die Form dieses Kometen korreliert mit dem Ausmaß der DNA-Schäden und kann auf einfache Weise quantifiziert werden, entweder visuell oder durch ein computergestütztes Bildanalysesystem (Abbildung 2). Mit Hilfe dieses Verfahrens wurden die Referenzmengen geschädigter DNA bei Katze und Hund bestimmt und die vorteilhaften Wirkungen eines antioxidativen Schutzes gemessen.

Antioxidanzien, die auch als " Antiradikale " bezeichnet werden, bilden die natürliche Abwehr des Körpers gegen oxidative Angriffe. Sie neutralisieren freie Radikale und spielen eine wichtige Rolle bei der Erhaltung der Gesundheit und der Integrität der Zellen des Organismus. Die antioxidative Abwehr wird vom Organismus gebildet und/oder stammt aus der Nahrung. Die Leistungsfähigkeit des immunologischen Abwehrsystems hängt also sehr stark von der Funktion des Stoffwechsels und der Ernährung ab (Tabelle 1). In der Tat gibt es eine Korrelation zwischen der Lebensdauer eines Tieres und dem Gleichgewicht zwischen der Bildung freier Radikale und den Antioxidanzien.

Tabelle 1: Antioxidative Abwehr

Das antioxidative Abwehrsystem ist extrem abhängig von der optimalen Funktion des Stoffwechsels und der Ernährung. Es kann bei Tieren durch eine vollwertige und ausgewogene Ernährung mit einer Auswahl verschiedener, synergistisch wirkender Antioxidanzien zusätzlich verstärkt werden. Bestimmte Nährstoffe wie Zink, Mangan, Eisen, Selen und Kupfer sind integrale Bestandteile antioxidativer Enzymsysteme. Andere Nährstoffe wie die Vitamine E und C, Taurin und die Karotinoide, entfalten ihre antioxidative Wirkung selbstständig und unabhängig von Enzymen.


Vitamin C
Vitamin C gehört zur Gruppe der wasserlöslichen Vitamine und kann vom Hund selbst synthetisiert werden. Vitamin C wird jedoch nicht gespeichert und muss daher über eine ausgewogene Ernährung zugeführt werden, wenn seine antioxidativen Eigenschaften optimal genutzt werden sollen.

Vitamin E
Vitamin E ist eine generische Sammelbezeichnung für einige biologisch ähnliche Verbindungen (Tokopherole) mit derselben Funktion. Vitamin E gehört zur Gruppe der fettlöslichen Vitamine und ist das wichtigste Antioxidans für die Aufrechterhaltung der Integrität der Zellmembranen. Man geht davon aus, dass Vitamin E darüber hinaus eine wichtige Rolle für die Funktion des Immunsystems sowie für das normale Wachstum und die Muskelfunktion spielt. Vitamin E muss mit der Nahrung zugeführt werden, da es im Unterschied zu Vitamin C nicht im Körper synthetisiert werden kann.

Spurenelemente
Selen ist essenziell für die Funktion des antioxidativen Enzyms Glutathionperoxidase und dient damit dem Schutz der Zelle. Kupfer, Zink und Mangan sind wichtige Spurenelemente, da sie integrale Bestandteile einiger antioxidativer Enzyme, wie zum Beispiel der Superoxiddismutase, sind. Diese Enzyme bilden die erste Verteidigungslinie des Organismus gegen freie Radikale.

Karotinoide
Karotinoide sind verantwortlich für die rote, gelbe und orange Farbe von Früchten und Gemüse sowie im Gewebe von Tieren, die diese Pflanzen fressen. Bestimmte Karotinoide sind Vorläufer des Vitamin A, diese Eigenschaft hat jedoch keinen Zusammenhang mit ihrer antioxidativen Aktivität. Karotinoide wie das β-Carotin (in Karotten), das Lutein und das Lycopin (in Tomaten) sind starke Antioxidanzien.

Taurin
Taurin ist eine für die Katze essenzielle Aminosäure und spielt eine wohl bekannte Rolle in der Prävention der dilatativen Kardiomyopathie bei dieser Spezies. In den vergangenen Jahren konnte nachgewiesen werden, dass Taurin sowohl bei Katzen als auch bei Hunden eine starke antioxidative Wirkung besitzt.

Jüngste Studien legen nahe, dass eine Supplementierung der Nahrung mit einer Mischung verschiedener Antioxidanzien beim Hund zu einem signifikanten Anstieg des Vitamin-E- und Taurinspiegels im Plasma sowie zu einer Steigerung der antioxidativen Gesamtaktivität des Plasmas führt. Noch wichtiger ist die Erkenntnis, dass diese Tiere auch eine Resistenz gegen DNA-Schäden infolge normaler endogener zellulärer Reaktionen und einer Exposition mit exogenen Oxidanzien entwickeln. Siehe Abbildung 4.
Darüber hinaus wurde eine Verbesserung der immunologischen Antwort auf eine Tollwutimpfung festgestellt (Abbildung 5).

Diese Untersuchungen zeigen, dass eine antioxidative Supplementierung eine anhaltende Erhöhung der zirkulierenden Antioxidanzienspiegel bei Katzen und Hunden erreichen kann und darüber hinaus eine Schutzwirkung auf sämtliche Systeme des Organismus durch eine Reduzierung von DNA-Schäden und eine Optimierung immunologischer Antworten ausübt. Eine ausgewogene Diät, optimiert durch eine Mischung synergistischer Antioxidanzien, trägt zur Verbesserung der Gesundheit, des Wohlbefindens und der Lebenserwartung unserer Haustiere bei.

Charlton CJ, Marshall MD, Smith BHE, O'Reilly JD, Grolier P, Pelissier-Treunov E, Harper EJ (2000) Feeding an antioxidant fortified diet increases the antioxidant capacity of cats. Accepted for FASEB, 2000.

Charlton, C.J., Smith, B.H.E., O'Reilly, J.D., Rock, E., Mazur, A., Treunov, E. & Harper, E.J. (2000) Dietary carotenoid absorption in the domestic cat. FASEB J. 14: 363.15.
 Devlin, P. Koelsch, S., Heaton, P. R., Charlton, C. J., O'Reilly, J. D., Smith B. E., and Harper J. Effects of antioxidant supplementation on the immune response in weaned puppies – ACVIM (2000)

Harman, D. (1994) Free-radical theory of aging: Increasing the functional life span. Ann. NY. Acad. Sci. 717: 1-15.

Harper, E. J. (2000) The potential for interventional use of antioxidants in clinical disease. Advances in Clinical Nutrition, WALTHAM Focus Special Edition p76-80.

Harper, E. J. and Alblas, J. (1999) Supplementation of dietary tocopherol increases canine plasma values outside the normal ranges. The FASEB Journal. vol 13, no 4, 446.15

Heaton, P.R., Ransley, R., Charlton, C.J., Mann, S.J., Smith, B.H.E., Rawlings, J.M. and Harper, E.J. (2001) Validation of a Single-Cell Gel Electrophoresis Assay (Comet Assay) for Assessing Levels of DNA Damage in Canine and Feline Leukocytes. J. Nutr.

Hill, R. C., Armstrong, D., Browne, R.W., Lewis, D. D., Scott, K. C., Sundstrom, D. and Harper, E. J. (1999) Some evidence for possible oxidative stress in trained greyhounds after a short sprint race. The FASEB Journal. vol 13, no 4, 671.17

Koelsch, S.M., Heaton, P.R., Devlin, P., Charlton, C.J., Smith, B.H.E., Rawlings, J.M. & Harper, E.J. (2001) Effects of antioxidant supplementation on the humoral immune response in kittens. FASEB

Obra, R., Harper,E. J. and Lunec, J. (1999) Exercise in healthy adult dogs increases plasma TBARS – an indicator of oxidative stress. The FASEB Journal. vol 13, no 4, 446.18

Opara, E.S. Oxidative stress, micronutrients, diabetes mellitus and its complications. The Journal of the Royal Society for the promotion of Health. 2002; 122: 28-34

Skinner, N.D., Martin, D.J. & Harper, E.J. (1999) Effect of a vitamin C supplement on plasma status in healthy adult cats. FASEB Congress Abstracts 671.17: A892.