In der vorliegenden Arbeit wurden Referenzbereiche für 30 identisch gehaltene Tiere gleicher Rasse und gleichen Alters nach unterschiedlichen Berechnungsverfahren errechnet (Tabelle 44). Die Untersuchungsmethoden des Labors sowie die Berechnungsverfahren waren jeweils für alle Proben einheitlich und wurden erläutert. Trotz des versuchsbedingten Fütterungsunterschieds ergab die Berechnung der Referenzwerte für beide Futtergruppen annähernd die gleichen Werte, weshalb auf eine getrennte Darstellung verzichtet wurde. Tabelle 46 zeigt die errechneten Referenzwerte der Gruppen für Kupfer und Zink, da sich hier die größten Abweichungen von den zurzeit gültigen Referenzwerten offenbarten. Aber selbst hier waren die Differenzen klein, so dass die Referenzwertberechnung für beide Gruppen gemeinsam erfolgte.
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Tabelle 46: Berechnung von Referenzwerten für Kupfer und Zink im Blutserum erstlaktierender Tiere nach parametrischen und nicht-parametrischen Verfahren getrennt nach Gruppen
Cu (µmol/l) parametr. nicht-parametr.
Gruppe 1 x 11,53 Median 11,05
+2s 16,97 97,5% 17,50
-2s 6,09 2,5% 7,75
Gruppe 2 x 12,06 Median 12,00
+2s 17,31 97,5% 18,40
-2s 6,81 2,5% 7,71
gesamt x 11,79 Median 11,45
+2s 17,15 97,5% 17,50
-2s 6,43 2,5% 7,75
Zn (µmol/l) parametr. nicht-parametr.
Gruppe 1 x 11,76 Median 11,45
+2s 16,36 97,5% 16,60
-2s 7,16 2,5% 7,94
Gruppe 2 x 13,2 Median 13,40
+2s 17,85 97,5% 17,40
-2s 8,55 2,5% 7,88
gesamt x 12,48 Median 12,50
+2s 17,31 97,5% 16,90
-2s 7,64 2,5% 7,94
Bei den selbst berechneten Referenzwerten (Tabelle 44) der Mengenelemente fällt auf, dass sie nur geringfügig von den bisher in der Klinik für Rinder genutzten Referenzwerten abweichen. So ist der Referenzbereich für Calcium aufgrund der geringen Schwankungsbreite der Blutkonzentration bei Färsen etwas enger, als der der Klinik für Rinder der TiHo. Beim Magnesium sind die Bereiche identisch, während der Referenzwert von Phosphor aus der eigenen Untersuchung mit einer unteren Grenze von 1,0 mmol/l geringfügig unterhalb des genutzten unteren Wertes (1,1 mmol/l) liegt. Die Referenzbereiche der Mengenelemente können daher für Färsen gleichermaßen genutzt werden wie
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für ältere Kühe. Darüber hinaus stimmen sie mit den Versorgungsempfehlungen überein, d. h. bei Fütterung der empfohlenen Menge eines dieser Mengenelemente sind keine Abweichungen der Blutkonzentrationen vom Referenzbereich zu erwarten.
Bei den Spurenelementen Kupfer und Zink allerdings werden Diskrepanzen sichtbar. Hier liegen die im eigenen Experiment berechneten Referenzwerte mit einem unteren Wert von 7 bzw. 8 µmol/l deutlich unterhalb des vorgegebenen Referenzwertes von 12 µmol/l. Beim Kupfer wurden 31 bzw.
24 % Unterschreitungen der Richtwerte (Gruppe 1 bzw. 2, Tabelle 43) gefunden, die sich über die ganze Laktation verteilen (Anhang 5). Ein Anstieg der Blutkonzentration erfolgte weder durch das unterschiedliche Angebot noch durch die Dauer des Versuchs. Da das Kupfer des Blutes in engem Austausch mit der Leber steht, ist zu erwarten, dass übermäßig angebotenes Kupfer in diesem Organ abgelagert wird. Erst wenn durch längere Kupferunterversorgungen dieser Speicher leer ist, wird auch der Kupfergehalt im Serum sinken, so dass ein niedriger Kupfergehalt im Serum einen Anhaltspunkt für eine mangelhafte Kupferversorgung darstellen kann, was aber in den eigenen Untersuchungen nicht der Fall war. In anderen Literaturquellen (Tabelle 11) wurden zwar auch keine Reaktion der Kupferkonzentration bei Fütterung unterschiedlicher Kupfermengen gefunden, hierbei lagen die Konzentrationen aber meist innerhalb der Referenzbereiche, wenn keine Antagonisten mit verabreicht wurden (DU et al. 1996, ENGLE et al. 2001). BERRY (2005) erstellte Referenzwerte für Rinder der Rasse Deutsche Holstein im Alter von 3-24 Monaten und ermittelte Kupfer- und Zinkkonzentrationen, die im Verlauf ihrer Untersuchung sanken und im 24.
Lebensmonat Konzentrationen von etwa 9 bzw. 11 µmol/l aufwiesen. Diese Konzentrationen lagen unterhalb der Konzentrationen, die in den eigenen Experimenten zum Versuchsbeginn gemessen wurden (11 bzw. 12 µmol/l). Für die Zinkkonzentrationen in den eigenen Untersuchungen errechnete sich ein unterer Referenzwert von 8 µmol/l, was durch die dauerhaft niedrigen Zinkkonzentrationen der Gruppe 1 verursacht wurde. Der Grund hierfür konnte aus der eigenen Versuchsanstellung nicht erklärt werden. Hier sind weitere Experimente mit der Entnahme anderer Probenmaterialien, wie z. B. Leber und Knochen angezeigt. Für die niedrigen Konzentrationen beider Elemente könnten auch Interaktionen verantwortlich sein. Um das zu klären, müssten Experimente mit Einzelzufütterung dieser Elemente durchgeführt werden. Ebenfalls hilfreich wären längerfristige Untersuchungen mit den gleichen Tieren, um zu überprüfen, wie sich die Blutkonzentrationen in weiteren Laktationen der Tiere verhalten. Da in der eigenen Untersuchung
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keine klinischen Symptome eines Kupfer- und/oder Zinkmangels auftraten und die Versorgung der Tiere gemäß den Empfehlungen (GFE 2001) erfolgte, muss auch geprüft werden, ob die zurzeit genutzten Referenzwerte nicht korrigiert werden müssen.
Für ß-Carotin (> 100 statt > 200 µg/dl) und Vitamin E (> 2,0 statt > 3,0 mg/l, Tabelle 44) liegen die in der eigenen Untersuchung berechneten Referenzwerte niedriger als die genutzten. Die Blutkonzentrationen beider Wirkstoffe stiegen im Verlauf der Laktation bzw. der Dauer der Fütterung an, was darauf hindeutet, dass sie vor der Kalbung auf niedrigem Niveau liegen. Das bestätigt auch BERRY (2005), die Vitamin E-Konzentrationen im 24. Lebensmonat von 2,4 mg/l beobachtete, die geringgradig unter den Konzentrationen der eigenen Untersuchung lagen (3,3 mg/l). Der errechnete Referenzbereich für Vitamin A dagegen betrug > 0,4 statt > 0,3 mg/l und soll nicht weiter diskutiert werden, da er höher liegt und damit keine klinische Relevanz hat. Bei Versorgung von erstlaktierenden Tieren gemäß den Empfehlungen (GFE 2001) kann also mit Unterschreitungen des Referenzbereiches beim ß-Carotin und Vitamin E gerechnet werden. Das sollte bei der Interpretation der ß-Carotin- und Vitamin E-Werte bei erstlaktierenden Tieren Berücksichtigung finden.
Die ermittelten Werte zur Protein- und Energieversorgung liegen in der eigenen Untersuchung geringgradig unter denen der Klinik für Rinder (Eiweiß = 53 statt 60 g/l, Harnstoff < 5 statt < 8 mmol/l und ß-HBS < 0,8 statt 1,0 mmol/l), was auf die niedrigen Konzentrationen zu Beginn des Versuches zurückzuführen ist. Die errechneten Referenzwerte von Eiweiß, Harnstoff und ß-HBS sind daher zur Orientierung bei der Beurteilung von Blutkonzentrationen von erstlaktierenden Tieren geeignet.
Alle neu errechneten Referenzwerte der Leberparameter mit Ausnahme der AST lagen über denen in der Klinik für Rinder gebräuchlichen, was im Zusammenhang mit der Kalbungsbelastung gesehen werden muss. Für den peripartalen Zeitraum müssten deshalb spezielle Referenzwerte Anwendung finden, da Referenzwerte Vergleichsgrößen darstellen und nur für vergleichbare Situationen gelten können. Die berechneten Werte der Leberparameter sind nur der Vollständigkeit halber mitberechnet worden, waren aber nicht Gegenstand der eigenen Untersuchung.
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Abschließend ist festzustellen, dass bei der Fütterung von erstlaktierenden Tieren entsprechend der Empfehlungen der GFE (2001) Unterschreitungen der Referenzbereiche der Serumkonzentrationen von Kupfer, Zink, ß-Carotin und Vitamin E auftraten und auch in Zukunft weiter zu erwarten sind.
Eine Nutzung der aus dieser Untersuchung errechneten Werte kann daher zur Orientierung bei der metabolischen Beurteilung mittels Blutparametern erstlaktierender Tiere hilfreich sein.
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6 Schlussfolgerungen
Bei ad libitum Fütterung von Kühen schwanken die Blutkonzentrationen von Calcium, Magnesium, Phosphor, Kupfer und Zink signifikant im Tagesverlauf. Diese Schwankungen resultieren vermutlich aus den unterschiedlichen Abständen zwischen Futteraufnahme und Blutentnahme, die bei ad libitum Fütterung nicht zu standardisieren sind. Es kann daher bei dieser Haltungsform keine Uhrzeit zur Blutentnahme empfohlen werden, da das Fressverhalten tierindividuell verschieden ist und vom Arbeitsablauf im Betrieb abhängt.
Bei Fütterung von erstlaktierenden Kühen nach den Empfehlungen der GFE (2001) sowie der doppelten Menge mit den Mengenelementen Calcium, Magnesium und Phosphor sind keine Abweichungen der entsprechenden Blutkonzentrationen von den bestehenden Referenzbereichen zu erwarten.
Im Fall der Spurenelementversorgung von Kupfer und Zink nach den Empfehlungen der GFE (2001) und auch der doppelten Menge muss mit Unterschreitungen der Referenzbereiche der Klinik für Rinder gerechnet werden. Die Ursachen hierfür müssten in weiteren Untersuchungen und unter Zuhilfenahme anderer Untersuchungsmaterialien, wie z. B. Leber, Knochen und Haaren erforscht werden.
Werden ß-Carotin, Vitamin A und E nach den Empfehlungen (GFE 2001) und in der doppelten Menge an erstlaktierende Tiere verabreicht, ist zu Beginn der Laktation mit Unterschreitungen der Referenzbereiche beim ß-Carotin und Vitamin E zu rechnen. Die Nutzung unten aufgeführter Referenzwerte (Tabelle 47) kann daher für die Beurteilung von Blutkonzentrationen bei erstlaktierenden Tieren hilfreich sein.
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Tabelle 47: Referenzwerte der Klinik für Rinder der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover und berechnete Referenzwerte aus dem Datenmaterial der eigenen Untersuchung
Parameter Einheit Klinik für Rinder
Referenzwerte aus der eigenen Untersuchung
Kupfer µmol/l 12-24 8-18
Zink µmol/l 12-24 8-17
ß-Carotin µg/dl >200 >100
Vitamin E mg/l >3,0 >2,0
Eiweiß g/l 60-80 53-77
Harnstoff mmol/l <8 <5
ß-HBS mmol/l <1,0 <0,8
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7 Zusammenfassung
Silke Öhlschläger
Mineralstoff-, Spurenelement- und Vitamingehalte im Blutserum bei erstlaktierenden Kühen (Deutsche Holstein) in Abhängigkeit von deren Versorgungsniveau
In der Vergangenheit traten gehäuft Unterschreitungen der Referenzbereiche bei Kühen bei Spurenelementen und Vitaminen auf, obwohl die Tiere keine klinischen Erkrankungen zeigten und nach entsprechenden Empfehlungen gefüttert wurden. Da diese Fütterungsempfehlungen im Laufe der Jahre an die wachsenden Leistungen der Tiere angepasst wurden, gerieten die zur Anwendung kommenden Referenzwerte zunehmend in die Diskussion, da die Herkunft der ihnen zugrunde liegenden Daten unklar erscheint. Dies wurde zum Anlass genommen, einen Fütterungsversuch an der FAL Braunschweig über eine Laktation an 30 erstlaktierenden Kühen durchzuführen. Es sollte geklärt werden, wie einige Blutparameter sich hinsichtlich der Referenzbereiche verhalten, wenn die Tiere bedarfsgerecht (GFE 2001) bzw. in doppelter Höhe der Empfehlungen mit Mengen- und Spurenelementen sowie Vitaminen versorgt werden. Deshalb erhielten 15 Tiere ein Kraftfutter, das nach den Empfehlungen der GFE von 2001 (Gruppe 1) zusammengesetzt war, während dem Kraftfutter der anderen 15 Tiere (Gruppe 2) die doppelte Menge an Mengen- und Spurenelementen sowie Vitaminen zugesetzt worden war. Als Grundfutter stand allen Tieren eine Mischung aus Mais- und Grassilage (60:40 auf T-Basis) zur freien Aufnahme zur Verfügung. Die Versorgung mit Energie und übrigen Nährstoffen war für beide Gruppen gleich und entsprechend der Empfehlung der GFE (2001). Die Dauer des Versuches umfasste die komplette erste Laktation der Tiere. Im Verlauf dieser Laktation wurde den Tieren eine Woche vor der Kalbung und 1, 4, 8, 16 und 36 Wochen nach der Kalbung Blut entnommen und auf ausgewählte Mengen- und Spurenelemente sowie Vitamine untersucht.
Nachfolgend sollen die Ergebnisse der eigenen Untersuchung für die Elemente zusammengefasst werden:
• Die gemessenen Blutkonzentrationen von Calcium und Magnesium unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht und wichen auch nicht von den vorgegebenen Referenzbereichen ab. Eine direkte Abhängigkeit der Konzentrationen im Serum und einem überhöhten Angebot konnte daher in dieser Untersuchung nicht gefunden werden.
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• Die Phosphorkonzentrationen der Gruppe 2 lagen über den kompletten Messzeitraum über denen der Gruppe 1. Die Unterschiede waren in den Wochen 1 und 16 p. p. zwischen den Gruppen signifikant. In Gruppe 1 traten 6,6 % an Unterschreitungen des Referenzbereiches auf, in Gruppe 2 1 %. Allerdings bestand der Unterschied zwischen den Gruppen schon vor der Kalbung, weshalb eine futterbedingte Konzentrationserhöhung nicht eindeutig bewiesen werden kann.
• Die Kupferkonzentrationen beider Gruppen lagen fast über den kompletten Untersuchungszeitraum unterhalb des Referenzbereiches von 12 - 24 µmol/l. In der Gruppe 1 traten 30,6 % Unterschreitungen des Referenzbereiches auf, in Gruppe 2 23,5 %.
Lediglich eine Woche nach der Kalbung erreichten die mittleren Konzentrationen beider Gruppen kurzzeitig den Referenzbereich. Die Unterschiede zwischen den Gruppen waren nicht signifikant. Eine Abhängigkeit der Kupferkonzentration im Serum vom Kupferangebot mit dem Futter konnte daher in dieser Untersuchung nicht herausgestellt werden.
Weiterführende Untersuchungen über den Verbleib des aufgenommenen Kupfers mit der Entnahme zusätzlicher Probenmaterialien könnten zur Klärung beitragen.
• Die Zinkkonzentrationen der Gruppen unterschieden sich in den Wochen 4, 8 und 16 p. p.
signifikant voneinander. Während die mittleren Serumkonzentrationen der Gruppe 2 im gesamten Messzeitraum innerhalb des Referenzbereiches von 12–24 µmol/l lagen, sanken die mittleren Zinkkonzentrationen der Gruppe 1 nach der Kalbung unter den Referenzbereich und lagen erst in Woche 36 p. p. wieder oberhalb der unteren Referenzgrenze. In der Gruppe 1 unterschritten 28,6 % der Werte den Referenzbereich, in Gruppe 2 13,3 %. Ein Einfluss der Fütterung auf die Serumkonzentration scheint daher ablesbar, allerdings müsste weiter untersucht werden, warum trotz empfohlener Fütterung die Zinkserumkonzentration der Gruppe 1 über mindestens 16 Wochen unterhalb des Referenzbereiches lag.
• Die mittleren Konzentrationen von ß-Carotin unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht signifikant. Sie lagen bis zur 36. Woche unterhalb des angegebenen Referenzbereiches von > 200 µg/dl. In der Gruppe 1 traten 31,6 % an Unterschreitungen des Referenzbereiches
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auf, in Gruppe 2 27 %. Eine direkte Abhängigkeit der Serumkonzentration vom Futtergehalt konnte nicht festgestellt werden.
• Die mittleren Vitamin A-Konzentrationen im Serum unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht und lagen innerhalb des Referenzbereiches. Eine direkte Abhängigkeit der Serumkonzentration vom Futtergehalt konnte nicht festgestellt werden.
• Die mittleren Vitamin E-Konzentrationen im Serum unterschieden sich zwischen den Gruppen in den Wochen 8 und 16 p. p. signifikant voneinander und lagen oberhalb des Referenzbereiches. 10,2 % der Einzelwerte aus Gruppe 1 unterschritten den Referenzbereich und 5,1 % aus Gruppe 2. Ein Einfluss der Fütterung auf die Konzentration im Serum scheint zu bestehen.
• Die mittleren Konzentrationen von Eiweiß, Harnstoff und ß-HBS unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht signifikant voneinander und die mittleren Konzentrationen lagen innerhalb der Referenzbereiche. Lediglich eine Woche vor der Kalbung wiesen die Färsen beider Gruppen Eiweißkonzentrationen unterhalb der Referenzgrenze (8,8 % in Gruppe 1 und 7,4 % in Gruppe 2) auf.
• Die gemessenen Leberparameter (Bilirubin, AST, γ-GT, GLDH) unterschieden sich nicht signifikant zwischen den Gruppen und stiegen alle nach der Kalbung an. Während Bilirubin und AST ab der 4. Woche p. p. wieder fast auf das Ausgangsniveau von vor der Kalbung sanken, blieben die Konzentrationen von γ -GT und GLDH nach der Kalbung auf höherem Niveau. Es kam dabei zu Referenzwertüberschreitungen bei GLDH von 16,9 % in Gruppe 1 und 18,4 % in Gruppe 2.
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8 Summary
Silke Öhlschläger
Mineral elements, trace elements and vitamins in blood serum of first lactating cows (German Holstein) depending on their feeding level
In the past many vitamin- and trace element concentrations were found in the blood of cows which fell below the reference values even though the animals were fed as recommended. In spite of this potential undersupply, there were no clinical deficiency symptoms. Since these feeding recommendations were adapted in the course of the year to the yield of the cows, the reference values used were increasingly discussed because their origin and age is not clear. That was the reason for arranging a feeding trial with 30 first-lactating cows split into two feeding groups at the FAL Brunswick. It was to be clarified how some blood parameters behave when cows get minerals and vitamins according to the recommendations (GFE 2001) and with nearly the double the recommended quantity. Therefore 15 cows (Group 1) were fed a concentrate with mineral and vitamin levels according to the recommendations of the GFE (2001), whereas Group 2 was offered twice as much. All animals received concentrate depending on their milk yield and ad libitum maize-grass-silage at the rate of 60:40 (DM-base). The supply of energy, protein and other nutrients was the same in both groups and as recommended (GFE 2001). The duration of the trial was the whole first lactation of the cows and during this time blood was taken from the Vena jugularis one week before calving and one, four, eight, sixteen and thirty-six weeks after calving. The concentrations of some selected blood parameters in the blood serum were analysed by the Clinic for Cattle of the University of Veterinary Medicine in Hanover and compared with present reference values.
Consecutively the results from the own experiment shall be summarised:
• The measured blood serum concentrations of calcium and magnesium did not differ between both groups and do not vary from the given reference values. Therefore a direct dependency between the blood and the feeding concentrations could not be found in this trial.
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• The blood phosphorus concentrations from Group 2 were higher than those of Group 1 for the whole experiment. In weeks 1 and 16 post partum, the middle blood concentrations of the groups were significantly different. In Group 1, 6.6 % of the measured blood values fell under the used reference values, in Group 2 it was 1 % of the values. However the differences between the blood concentrations of the groups already existed before the calving, whereby the feeding can not be proven as the reason for the differences.
• In both groups, the copper concentrations were under the reference level of 12-24 µmol/l over nearly the whole trial. In Group 1, 30,6 %, and in Group 2, 23,5 %, of the measured blood values fell below the reference level. Only one week after the calving, the mean concentrations of both groups remained for a short time in the reference level. There were no significant differences between the mean blood concentrations of the groups. A dependency between feeding and blood concentrations could not be shown in this experiment. Additionally investigations with further sample materials (liver, hair, etc.) could clarify the destination of the copper.
• The mean zinc concentrations varied significantly between the groups at weeks 4, 8 and 16 p. p. Whereas the middle concentrations of the group 2 were over the whole time into the reference area of 12-24 µmol/l, the mean concentrations of Group 1 declined under the reference level one week after calving and only reached it at week 36 p. p. In Group 1, 28,6
% of the measured values were under the reference limit, in Group 2 it was 13,3 %. An influence of feeding on the blood concentrations seems to be present, but it must be further examined why the blood concentrations of Group 1, which was fed in accordance with the recommendations, were not in the reference level.
• The mean concentrations of ß-carotene did not vary significantly between the groups. Until week 36. p. p. they fell below the reference limit of > 200 µg/dl in both groups. In Group 1, 31.6 %, and in Group 2, 27 % of the measured blood values were under the reference limit.
A direct dependency between feeding and blood concentrations could not be identified.
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• The mean concentrations of Vitamin A in the blood serum did not vary between the groups and were within the reference values the whole time. A direct dependency between feeding and blood concentrations could not be detected.
• The mean concentrations of Vitamin E were over the reference limit the whole time, but there were significant differences between the groups at weeks 8 and 16 p. p. In Group 1, 10.2 % of the measured values fell below the reference limit, while for Group 2 it were 5.1
%. An influence of the feeding on the blood serum concentrations seems to be indicated.
• The mean concentrations of protein, urea and ß-HBS did not vary between the groups and were within the reference values. Only one week before calving the concentration of protein in both groups fell under the reference limit (8.8 % in Group 1 and 7.4 % in Group 2).
• The concentrations of the measured blood liver parameters (bilirubin, AST, γ-GT, GLDH) were not significantly different between both groups and all increased after the calving.
Whereas the concentrations of bilirubin and AST decreased after week 4 p. p. to nearly the initial level, the concentrations of γ –GT and GLDH persisted on a higher level as the initial level. The reference values for GLDH were overstepped by 16.9 % in Group 1 and by 18.4
% in Group 2.
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