AS: conceptualization, methodology, data collection, formal analysis, writing (original draft preparation), editing, visualization, project administration, supervision of the farms. Responsible for the overall content as guarantor. SL: development of the rapid test, review, project administration. NW and YZ: laboratory work. AB has been involved with modified LCT approaches in UK and tested the tLCT concept and rapid test in his practice with different farms, reviewed and submitted the article. VK:
conceptualization, methodology, formal analysis, supervision, project administration, funding acquisition. Responsible for the overall content as guarantor.
3.8 Funding
The project was supported by funds of the Federal Ministry of Food and Agriculture (BMEL) based on a decision of the Parliament of the Federal Republic of Germany via the Federal Office for Agriculture and Food (BLE) under the innovation support programme.
69 3.9 Competing interests
None declared.
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4 Diskussion
Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es, ein wissenschaftlich fundiertes Therapiekonzept für klinische Mastitiden auf Milchviehbetrieben langfristig zu etablieren. Hierbei sollte untersucht werden, ob die gleichen Erfolge hinsichtlich der Heilungsraten und Antibiotikaeinsparungen wie in randomisierten klinischen Studien erreicht werden können. Zudem sollten Kenntnisse über etwaige Hindernisse bei der Umsetzung im Alltag gewonnen und die Compliance durch die Betriebe analysiert werden.
Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei unterschiedlichen Studien aus denen zwei Veröffentlichungen hervorgingen. In der ersten Studie wurde das aktuelle klinische Mastitisgeschehen in norddeutschen Milchviehbetrieben beschrieben (erste Publikation). Insgesamt 2883 klinische Mastitiden wurden hierfür hinsichtlich der verursachenden Erreger und der erreichten Heilungsraten unter bestehenden Therapiekonzepten im Feld ausgewertet. Die klinischen Mastitiden wurden nach klinischem Schweregrad, Zeitpunkt des Auftretens in der Laktation und nach Alter der Kühe mittels Laktationsnummer analysiert. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse über bestehende Risikofaktoren flossen in die Entwicklung eines evidenzbasierten Therapiekonzepts für die zweite Studie ein.
In der anschließenden zweiten Studie wurde ein wissenschaftlich fundiertes Therapiekonzept für klinische Mastitiden erstellt, welches tierindividuelle Faktoren als auch einen on farm-Test für die erregerabhängigen Faktoren bei der Behandlungsentscheidung berücksichtigt. In diesem praktischen Teil der Doktorarbeit erprobten fünf Milchviehbetriebe das neue Behandlungskonzept, indem sie es in ihren Betriebsablauf integrierten und selbstständig eine selektive antibiotische Behandlung durchführten (zweite Publikation). Hierbei wurde untersucht, ob die gleichen Erfolge hinsichtlich der Heilungsraten und Antibiotikaeinsparungen wie in randomisierten klinischen Studien erreicht werden konnten. Abschließend wurde eine Befragung unter den teilnehmenden Betrieben durchgeführt um Kenntnisse über etwaige Zweifel, Hindernisse, aber auch die Motivation der Landwirte zu erlangen.
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4.1 Klinisches Mastitisgeschehen in norddeutschen Milchviehbetrieben
In der ersten vorausgehenden Studie wurden Daten von insgesamt 2883 klinischen Mastitiden zusammengetragen. Die Proben stammten aus 12 Milchviehbetrieben, welche ein aktives klinisches Mastitis-Monitoring seit mehreren Jahren durchführten und im Rahmen dessen routinemäßig Milchproben an das Labor der Hochschule Hannover für die zytomikrobiologische Diagnostik schickten. Zudem beprobten diese Betriebe alle auftretenden klinischen Mastitiden. Die teilnehmenden Betriebe wiesen ein professionelles Management im Bereich der Tier- und vor allem der Eutergesundheit auf. Dies könnte die Ergebnisse der Studie beeinflusst haben, da sich Managementmaßnahmen im Bereich der Melk- und Stallhygiene auf das Auftreten unterschiedlicher Mastitiserreger auswirken (Hillerton et al., 1995; Hillerton und Booth, 2018; Leigh, 1999).
Hoch kontagiöse Mastitiserreger, wie Staphylococcus (S.) aureus und Streptococcus (S.) agalactiae, werden vor allem während des Melkvorgangs über das Melkzeug oder die melkenden Hände von Tier zu Tier übertragen. Daher werden diese Erreger als kuhassoziiert bezeichnet (Gomes und Henriques, 2015). Verbessern betroffene Betriebe ihre Melkroutine und verhindern so eine weitere Übertragung, verschiebt sich das Erregerspektrum bei klinischen Mastitiden in Richtung Umwelterreger, wie Streptococcus (S.) uberis und Escherichia (E.) coli, welche in der Umgebung der Tiere vorkommen und außerhalb der Melkzeit auf die Zitzenhaut gelangen (Klaas und Zadoks, 2018). Dies trifft wahrscheinlich auf die Betriebe dieser Studie zu. Der am häufigsten nachgewiesene Mastitiserreger war wie in vergleichbaren Studien S. uberis in 20% aller Fälle (Samson et al., 2016; Verbeke et al., 2014). Nur ein geringer Anteil von 3,7% der Mastitiden wurde durch S. aureus verursacht. Allerdings weisen einige Studien daraufhin, dass S. uberis-Stämme gelegentlich auch kontagiös während des Melkvorgangs übertragen werden können (Smith und Hogan, 1993; Wente et al., 2019). Dies wurde im Rahmen dieser Studie nicht untersucht.
Die klinischen Mastitiden wurden nach ihrem Schweregrad klassifiziert. Fast 90% aller Mastitiden mit S. uberis-Nachweis waren entweder mild oder moderat in ihrem klinischen Erscheinungsbild. Jedoch war S. uberis aufgrund seines insgesamt
76
häufigen Auftretens für 27% alle schweren Mastitiden (Mastitisgrad 3) verantwortlich.
Zwar wurden fiebrige Mastitiden prozentual am häufigsten durch coliforme Erreger (31%) verursacht, wie es auch schon in einer Studie aus den USA beschrieben wurde (Oliveira et al., 2013), dennoch weicht der Gesamtanteil der coliformen Erreger in der vorliegenden Studie von den Ergebnissen aus den USA ab, da diese coliforme Erreger unabhängig vom Schweregrad insgesamt am häufigsten nachwiesen. Die Analyse aus Norddeutschland hingegen ergab, dass 75% der durch coliforme Keime verursachten Mastitiden als leicht oder moderat und nur 25% als schwer einzustufen waren.
Von den beschriebenen Ergebnissen sind besonders zwei Punkte von großer Relevanz, da diese entscheidend für die Entwicklung eines strategischen evidenzbasierten Therapiekonzepts in der darauf folgenden zweiten Studie sind: Zum einen ist es in Norddeutschland bei einer schweren Mastitis gleich wahrscheinlich, einen Gram-positiven oder einen Gram-negativen Erreger nachzuweisen. Nur im Fall einer schweren Mastitis mit Störung des Allgemeinbefindens ist eine sofortige parenterale antibiotische Behandlung mit einem Breitbandantibiotikum gerechtfertigt, da die Gefahr eine Bakteriämie besteht (Wenz et al., 2001). Diese Behandlungsempfehlung sollte daher auch in das Therapiekonzept für die zweite Studie aufgenommen werden. Die systemische Behandlung sollte unverzüglich nach Erkennen der schweren Mastitis erfolgen, noch bevor ein on farm-Testergebnis vorliegt. Setzt man in diesen Fällen jedoch trotzdem zusätzlich einen on farm-Test für die Erregerbestimmung ein, kann bei einem Gram-positiven Ergebnis für die intramammäre Therapie auf ein Schmalspektrumantibiotikum zurückgegriffen werden.
Die zweite wichtige Erkenntnis ist, dass Gram-negative Erreger häufiger leichte Mastitiden als schwere Mastitiden zu verursachen scheinen. Von insgesamt 311 erfassten Mastitiden mit coliformen Erregernachweis hatten 76% einen leichten bis moderaten Verlauf. Da bei diesen Mastitiden eine intramammäre antibiotische Behandlung nicht zu einer Erhöhung der bakteriologischen Heilungsrate führt, ergibt sich daraus die Möglichkeit, große Mengen an antibiotischen Dosen einsparen zu können, indem ein on farm-Test für die zeitnahe Erregerbestimmung eingesetzt wird (Kock et al., 2018; Lago et al., 2011a; Mansion-de Vries et al., 2016; Vasquez et al., 2017).
77 4.2 Heilungsraten und Einflussfaktoren
Insgesamt wurden drei unterschiedliche Heilungsraten in der ersten Studie untersucht: die bakteriologische, die zytologische und eine Gesamtheilungsrate, welche sich aus der bakteriologischen und der zytologischen ergibt. Eine bakteriologische Heilung bestand, wenn der Erreger der Viertelgemelksprobe bei Auftreten der Mastitis in den zwei genommenen Kontrollproben nicht mehr nachweisbar war. Zytologisch geheilt galt ein Viertel, wenn die somatische Zellzahl in den Kontrollproben 200.000 Zellen pro ml Milch oder weniger aufwies. Zudem wurde die Rezidivrate für 90 Tage nach Auftreten der Mastitis erfasst. Untersuchte Einflussfaktoren waren der verursachende Erreger, Tage in Milch, die Laktationsnummer und der Mastitisgrad.
Die bakteriologische Heilungsrate war mit 73% insgesamt sehr hoch. Den größten Einfluss darauf hatte der verursachende Erreger. So konnten über 82% der Fälle mit nachgewiesenen coliformen Keimen oder Streptococcus dysgalactiae bakteriologisch geheilt werden, jedoch nur 45% der Mastitiden, die durch S. aureus verursacht wurden. Auch in anderen klinischen Behandlungsstudien konnten keine höheren bakteriologischen Heilungsraten für S. aureus erzielt werden, eher noch geringere (Sol et al., 2000; Swinkels et al., 2013). Im Vergleich zu einer Studie aus den USA waren die Heilungsraten in dieser Studie sowohl für Gram-positive als auch für Gram-negative Erreger tendenziell höher (Oliveira et al., 2013).
Auch hatte der Zeitpunkt in der Laktation, in der die Mastitis auftrat, einen Einfluss auf die bakteriologische Heilung. Traten die Fälle nach 200 Tagen in Milch auf, war ihre bakteriologische Heilungsrate signifikant höher. In der Studie von McDougall et al. (2007) wurden gegenteilige Ergebnisse beschrieben, mit besseren Heilungschancen zu Anfang der Laktation. Andere Studien fanden keinen Zusammenhang zwischen Tagen in Milch und der bakteriologischen Heilungsrate (Sol et al., 2000). McDougall et al. (2007) interpretierte in seiner Studie, dass die Fälle zu Ende der Laktation eventuell schon länger bestanden und daher nicht rechtzeitig erkannt und behandelt wurden. Bei einer funktionierenden Tierbeobachtung wie in der vorliegenden Studie und einer zeitnahen Erkennung klinischer Mastitiden könnte ein Grund für die schlechteren bakteriologischen Heilungsraten zu Beginn der Laktation
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darin liegen, dass die Tiere möglicherweise durch metabolisch bedingte Erkrankungen zusätzlich belastet waren. Auch der Schweregrad der Mastitis hatte einen Einfluss auf die bakteriologische Heilung. Diese stieg mit zunehmendem Schweregrad an. Die Studie von Oliveira et al. (2013) zeigte in diesem Punkt die gleichen Ergebnisse.
Die zytologischen Heilungsraten und somit auch die Gesamtheilungsraten waren sehr gering in dieser Studie. Die statistische Analyse ergab, dass wiederum der verursachende Erreger den stärksten Einfluss auf die Zielvariablen hatte. Mastitiden mit Nicht-aureus Staphylokokken erreichten die höchste zytologische Heilungsrate mit 38%. Die Laktationsnummer und die Tage in Milch hatten nur in Interaktion mit der Erregergruppe einen signifikanten Einfluss. Dabei hatten jüngere Tiere bei manchen Erregern höhere Heilungschancen sowie Mastitiden zu Beginn der Laktation.
Die durchschnittliche bakteriologische Heilungsrate der erfassten Mastitiden betrug 73%, die zytologische Heilungsrate hingegen lag bei nur 22%. Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass eine bakteriologische Heilung alleine nicht ausreicht, um die Entzündung im betroffenen Euterviertel innerhalb von drei Wochen auszuheilen und ein entsprechend niedriges Zellzahlniveau zu erreichen. Da eine Senkung der somatischen Zellzahl aus Sicht der Landwirte mitunter eines der wichtigsten Ziele darstellt um somit eine niedrige Tankzellzahl zu erreichen, ist eine Heilung der Entzündung im erkrankten Euterviertel eine Anforderung an eine erfolgreiche Behandlung. Jedoch nicht nur dieser ökonomische Aspekt spricht dafür, ein niedriges Zellzahlniveau anzustreben, sondern auch die wissenschaftliche Erkenntnis, dass für Tiere mit bereits bestehenden erhöhten Zellzahlen die Wahrscheinlichkeit für eine bakteriologische Heilung bei einer erneuten Mastitis sinkt (Linder et al., 2013; Sol et al., 2000; Swinkels et al., 2013). Diese Ergebnisse der ersten Studie der vorliegenden Arbeit bestätigten für die darauffolgenden zweite Studie die Intention, innerhalb des evidenzbasierten Therapiekonzepts die Behandlungsempfehlung mit einem nichtsteroidalen Antiphlogistikum (NSAID) für jede erkrankte Kuh aufzunehmen.
Auch auf die Gesamtheilung, die sich aus bakteriologischer und zytologischer Heilung zusammensetzt, hatte der verursachende Erreger den größten Einfluss
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innerhalb der untersuchten Faktoren. Mastitiden ohne Erregernachweis oder solche, die durch S. uberis verursacht wurden, erreichten die höchsten Gesamtheilungsraten, welche nochmals zu Anfang der Laktation höher als im späteren Laktationsverlauf waren. Vorige Studien belegten, dass besonders Erstfälle junger Tiere eine große Chance auf eine bakteriologische Heilung haben und sich diese nochmals durch eine verlängerte antibiotische Therapie steigern lässt (Krömker et al., 2011; Sol et al., 2000). Diese Studie konnte erstmals zeigen, dass zudem eine erhöhte Chance auf eine Gesamtheilung besteht. Ableitend aus diesen Ergebnissen wurde für die anschließend geplante praktische Studie die Behandlungsempfehlung einer verlängerten Therapie von Erstfällen in der ersten bis dritten Laktation mit Gram-positivem Erregernachweis in das evidenzbasierte Therapiekonzept integriert.
Im Rahmen der ersten Studie dieser Doktorarbeit wurden auftretende klinische Rezidive innerhalb der folgenden 90 Tage nach Auftreten der Mastitis untersucht. Für 19% der klinischen Mastitiden wurde ein zweiter Fall dokumentiert. Dies deckt sich mit den Ergebnissen von Oliveira et al. (2013), wonach 21% aller Fälle eine rezidivierende Mastitis aufwiesen. Mastitiden, die durch S. uberis verursacht wurden, zeigten ein höheres Risiko, rezidivierende intramammäre Infektionen zu entwickeln. Zu diesem Befund kamen auch Wente et al. (2020), wonach S. uberis häufiger zu Rezidiven neigt, es sich jedoch in den meisten Fällen um Neuinfektionen und nicht um wieder aufflammende persistierende Infektionen handelt. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass eine frühere Infektion des Euters keinen immunologischen Schutz gegen nachfolgende Infektionen bietet, sondern das Eutergewebe für weitere Infektionen anfälliger macht. Umso wichtiger erscheint es, die tierindividuellen Eigenschaften für die Behandlungsentscheidung mit einzubeziehen, um therapieunwürdige, chronisch euterkranke Tiere ausfindig zu machen und so gezielt antibiotische Dosen einzusparen.
Die unterschiedlichen Therapiekonzepte wurden in den statistischen Modellen berücksichtigt, waren jedoch in keinem Modell signifikant mit den Zielvariablen assoziiert. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass tierindividuelle und mikrobielle Einflussfaktoren einen größeren Einfluss auf die Heilung haben als die verabreichte Behandlung. Insgesamt wurden hohe bakteriologische Heilungsraten mit den
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bestehenden Behandlungsprotokollen erzielt, jedoch nur geringe zytologische Heilungsraten. Daher sollte sich in modernen Therapiekonzepten vermehrt auf die entzündungshemmende Behandlung konzentriert werden.
4.3 Evidenzbasiertes Therapiekonzept
Insgesamt acht Milcherzeugerbetriebe sollten in der zweiten Studie der vorliegenden Doktorarbeit ein wissenschaftlich fundiertes Therapiekonzept für klinische Mastitiden in ihren Betriebsablauf integrieren und erproben. Um die Effekte auf die Eutergesundheit bewerten zu können wurden Viertelgemelksproben nach Erkennen einer klinischen Mastitis sowie Kontrollproben nach zwei und nach drei Wochen gezogen. Dies stellte einen enormen zusätzlichen Aufwand für die Landwirte dar, welcher für die Datenerhebung und somit die Auswertung des Versuchs nötig war, im Betriebsalltag mit einem evidenzbasierten Konzept jedoch nicht notwendig wäre.
Für drei Betriebe war es in der zweiten Studie nicht möglich, diese zusätzliche Arbeit zu leisten, weshalb die Daten dieser Betriebe nicht vollständig vorlagen und so nicht
Für drei Betriebe war es in der zweiten Studie nicht möglich, diese zusätzliche Arbeit zu leisten, weshalb die Daten dieser Betriebe nicht vollständig vorlagen und so nicht