Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Hästar utfodras i dagsläget på ett sätt som inte är anpassat efter deras digestionsapparat. Det kan leda till sjukdomar såsom kolik, fång och magsår. De här sjukdomarna är vanligt förekommande och kan i vissa fall vara fatala. En av flera orsaker till de här sjukdomarna är för högt innehåll av icke-strukturella kolhydrater i hästens foderstat. Därför ämnar den här litteraturstudien undersöka hästens digestion av framför allt icke-strukturella kolhydrater och ta reda på vilka utfodringsrekommendationer det finns för foder som innehåller ickestrukturella kolhydrater till häst.

Hästens föda består till största delen av kolhydrater, dels strukturella kolhydrater såsom cellulosa och hemicellulosa, men även icke-strukturella kolhydrater såsom stärkelse och socker. I hästens naturliga föda dominerar de strukturella kolhydraterna men i och med att människan domesticerat hästen har dess föda modifierats och hästen utfodras i större utsträckning med fodermedel som har högt innehåll av icke-strukturella kolhydrater, särskilt spannmål som innehåller mycket stärkelse.

Stärkelse bryts ned till glukos i tunntarmen som tas upp av enterocyterna. Glukos används sedan som energi direkt eller lagras som glykogen i levern eller i musklerna. De strukturella kolhydraterna kan inte brytas ned av kroppsegna enzymer utan fermenteras av mikrober i grovtarmen till flyktiga fettsyror (volatile fatty acids, VFA) som tas upp genom tarmslemhinnan och används som energi. Eftersom stärkelse inte utgör någon stor andel av hästens naturliga föda är inte heller kapaciteten att enzymatiskt bryta ned den i tunntarmen särskilt stor. Det leder till att onedbruten stärkelse fortsätter vidare till grovtarmen då tunntarmens enzymer överbelastas, till exempel vid en stärkelserik fodergiva. Tunntarmen kan anpassa sig till en större stärkelsegiva genom att aktiviteten av amylas ökar och genom att kapaciteten för transporten av monosackarider över enterocyterna ökar. Anpassning kan dock endast ske till en viss gräns, förutsatt att stärkelsegivan introduceras och successivt ökas.

När stärkelse fermenteras i grovtarmen ökar den totala koncentrationen av mikrober, och stärkelsefermenterande bakterier såsom laktobaciller och streptokocker ökar i antal medan cellulolytiska bakterier, som fermenterar strukturella kolhydrater, minskar. Det leder till produktion av mjölksyra varvid pH sjunker, vilket kan leda till störningar i grovtarmens funktion. Stärkelse kan också fermenteras i magsäckens körtelfria del vilket orsakar produktion av både mjölksyra och VFA i magsäcken. Det resulterar i ett lägre pH än normalt i den övre delen av magsäcken. Det kan i kombination med en låg grovfodergiva (och därmed också minskad salivutsöndring) öka risken för magsår, då saliven bidrar med buffrande bikarbonat till magsäcken. För att minska risken för att hästen ska drabbas av störningar i gastrointestinalkanalen till följd av fermentation av stärkelse i grovtarmen finns det utfodringsrekommendationer vilka syftar till att inte utfodra med för stora mängder stärkelse.

Fruktaner är icke-strukturella kolhydrater som utgör den främsta upplagringsformen av glukos i grässorter i kallare klimat. Fruktaner kan inte brytas ned enzymatiskt i tunntarmen. De har pekats ut som en möjlig orsak till fång och kan användas för att inducera insjuknande i samma sjukdom. Stort intag av fruktaner leder till kraftig fermentation i grovtarmen med mjölksyrabildning och sänkt pH-värde som följd. Detta påverkar tight junctions mellan cellerna i grovtarmens slemhinna och ger ökad permeabilitet för bakterier och deras metaboliter in i blodbanan. Detta är en (av flera) föreslagen patogenes för betesassocierad fång.

Today’s feeding of horses is not fitted for the horse’s digestive tract and can lead to diseases associated with it, for example colic, laminitis and stomach ulcers. These diseases are common and can be fatal to affected horses. One reason, among others, for these diseases is high intake of non-structural carbohydrates (NSC). Therefore the aim of this literature study was to examine the horse’s digestion of non-structural carbohydrates and to find out which feeding recommendations that exists for feeds containing NSC when used for horses.

Carbohydrates constitute a large portion of the horse’s feed. Carbohydrates can be divided into structural carbohydrates (such as cellulose and hemicellulose) and non-structural carbohydrates (commonly starch and sugars). In the horse’s natural feed, structural carbohydrates are the main source of carbohydrates. Since man has domesticated the horse, the proportions between structural and non-structural carbohydrates in the daily feed rations has changed. The proportion of non-structural carbohydrates has increased, especially by using cereal grains that are rich in starch.

Starch is normally digested enzymatically to glucose in the small intestine, and glucose is absorbed by enterocytes. Glucose is used as energy directly or stored as glycogen in the liver or in the muscles. Structural carbohydrates cannot be digested by endogenous enzymes but are fermented by microbes in the hindgut. The product from fermentation is VFA (volatile fatty acids) which are absorbed by the intestinal mucosa in the hindgut and used as energy. Since starch does not constitute any large portion of the horse’s natural feed, the capacity to digest starch in the small intestine is limited in equines. Large meals of starch can therefore pass the small intestine undegraded due to overload of the enzymatic degrading capacity, and be fermented in the hindgut instead. The small intestine can adapt to a certain level to larger meals of starch by increased activity of amylase and by increased transport of glucose through the enterocytes, but it will take time for this adaptation to occur, and an increased starch content of the diet should be introduced and increased over time.

When starch is fermented in the hindgut, the total concentration of gut microbes increase, and microbes that ferment starch, as lactobacillus and streptococcus, increase while cellulolytic microbes, that ferment structural carbohydrates, decrease. These changes result in production of lactic acid and a decrease in pH in the hindgut, which can lead to disturbances in the gastrointestinal tract. Starch can also be fermented in the cutaneous part of the stomach, which can lead to production of lactic acid and VFA. This results in a decrease in pH in the same place and the risk of stomach ulcers may increase. To reduce the risk of disturbances in the gastrointestinal tract due to starch overload, feeding recommendations for maximum amount of starch in daily ration exist.

Fructans are non-structural carbohydrates which are the main form of storage of glucose in cold climate grasses. Fructans cannot be degraded enzymatically in the small intestine of the horse. They have been pointed out as a possible reason for laminitis and are used to experimentally induce the illness in healthy horses. Large intake of fructans may lead to massive fermentation in the hindgut with lactic acid production and decreased pH as a result. This affects the tight junctions between the cells in the mucous membrane and the permeability through the mucous
membrane to the bloodstream increases, which can lead to absorption of bacteria and bacterial metabolites in the bloodstream. This is a suggested pathogenesis for pasture associated laminitis.