Prävalenz und Risikofaktoren für intramammäre Infektionen bei Kühen

3 Publikation II – Dry Period or Early Lactation – Time of Onset and Associated Risk Factors for Intramammary Infections in

4.3 Prävalenz und Risikofaktoren für intramammäre Infektionen bei Kühen

Es scheint eine Assoziation zwischen einer eintretenden Differenz der Körperkondition zwischen dem Trockenstellen und 17 ± 3 Tage nach dem Kalben und intramammären Infektionen postpartum zu bestehen (OR=0,39; KI95=0,192-0,527).

Kühe, bei denen es in diesem Zeitraum zu keinem Verlust an Körperkondition kommt, haben ein geringeres Risiko für intramammäre Infektionen im Vergleich zu Kühen, die Körpermasse abbauen. Ein Konditionsverlust steht im Zusammenhang mit dem Auftreten einer Ketose (GILLUND et al., 2001) und HILLREINER et al. (2016) bezeichnen eine erhöhte BHBA-Konzentration mitverantwortlich für eine erhöhte Mastitisanfälligkeit in der Frühlaktation. Eine Erklärung hierfür kann die damit verbundene Beeinträchtigung der angeborenen Immunfunktion in der Milchdrüse sein.

Zudem konnte gezeigt werden, dass ein BCS nach dem Kalben mit Werten von unter 3,5 negativ assoziiert ist mit einer intramammären Infektion mit NAS und Coryneformen drei Tage postpartum (OR=0,45; KI95=0,227-0,904). VALDE et al. (2007) nehmen an, dass Kühe aus Herden mit einer geringeren Mastitisinzidenz einen signifikant niedrigeren BCS im letzten Monat vor dem Kalben und im ersten Monat der Folgelaktation aufweisen, als Tiere aus Herden mit höheren Infektionsraten. Eine mögliche Erklärung könnte ein höherer Verlust an Körperkondition bei Kühen in der Frühlaktation sein, die einen höheren BCS aufweisen. Außerdem zeigen die Kühe mit einem geringeren BCS nach dem Kalben seltener ein Euterödem als Tiere mit einem BCS von mehr als 3,5 nach dem Kalben. Dies deckt sich mit den Beobachtungen bei Färsen (NITZ et al., 2020), bei denen in Verbindung mit einem langanhaltenden Euterödem das Risiko für die Entwicklung einer intramammären Infektion mit NAS und Coryneformen unmittelbar nach dem Kalben anstieg. Auch

PIEPERS et al. (2011) stellen das Euterödem als wichtigen Einflussfaktor für intramammäre Infektionen mit kuhassoziierten Erregern bei Färsen heraus. WAAGE

et al. (2001) erklären den Zusammenhang zwischen Euterödemen und Eutergesundheit mit einem durch das Ödem hervorgerufenen Defekt in der lokalen Blutzirkulation, der die Immunantwort im Milchdrüsengewebe beeinträchtigt. Die Entzündung wiederum stört die Zirkulation im Milchdrüsengewebe und führt ihrerseits zu einer vermehrten Ödembildung. Zudem identifizierten KRÖMKER et al.

(2012) bei Färsen ein verstärktes Auftreten von offenen Zitzenkanälen vor dem Kalben bei Tieren mit Euterödem und diese offenen Zitzenkanäle erhöhen ihrerseits das Risiko für Infektionen der Milchdrüsen (KRÖMKER und FRIEDRICH, 2009). In dieser Arbeit konnte bei Kühen jedoch kein Zusammenhang zwischen Euterödemen und dem Auftreten von Mastitiden nachgewiesen werden.

Des Weiteren beschrieben verschiedene Autoren (PIEPERS et al., 2010; COMPTON

et al., 2007) einen Zusammenhang zwischen einer höheren Einstiegsmilchleistung bei Kühen und Färsen mit einer Infektion mit NAS. PIEPERS et al. (2010) erklären dies mit einem protektiven Effekt einer intramammären Infektion mit NAS gegen intramammäre Infektionen mit anderen Erregern. Weiter nehmen sie an, dass Kühe mit intramammärer Infektion mit NAS eine geringere Inzidenz für klinische Mastitiden haben und in Folge dessen einen geringeren Verlust an Milchleistung verglichen mit Tiere ohne intramammäre Infektion mit NAS. Auch GRÖHN et al.

(2004) zeigen auf, dass NAS häufiger in hochleistenden Tieren nachgewiesen werden kann als bei Tieren mit einer geringeren Milchleistung. Unter Berücksichtigung dieser Studien kann ein Zusammenhang zwischen der Milchleistung in der ersten MLP nach dem Kalben und einer Infektion mit NAS und Coryneformen postpartum angenommen werden. Somit könnte entweder eine höhere Milchleistung bei Kühen prädisponierend für intramammäre Infektionen wirken oder eine Infektion mit NAS und Coryneformen schützt möglicherweise die Milchdrüse vor einer Infektion mit anderen Erregern, die mit Milchleistungseinbrüchen verbunden sein können. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Kühe mit einem geringeren BCS nach dem

Kalben ein weniger langanhaltendes Euterödem und eine geringere Einstiegsmilchleistung aufweisen, so dass eine geringe Anzahl an Infektionen mit NAS und Coryneformen zu erwarten wären.

Im Gegensatz dazu konnte eine Assoziation zwischen einer hohen Einstiegsmilchleistung und dem Auftreten von intramammären Infektionen mit umweltassoziierten Erregern 17 ± 3 Tage postpartum nachgewiesen werden (OR=1,06;

KI95=1,005-1,120). Dies stimmt mit den Ergebnissen von SURIYASATHAPORN et al.

(2000) überein, die annehmen, dass Kühe mit hoher Milchleistung ein höheres Risiko für das Auftreten einer klinischen Mastitis haben. Eine von verschiedenen Autoren vorgeschlagene Erklärung hierfür kann eine Beeinträchtigung der Immunfunktion sein. Beispielsweise nennen STEVENS et al. (2011) herabgesetzte Immunfunktionen durch neutrophile Granulozyten während der Frühlaktation und hier insbesondere die verzögerte Rekrutierung neutrophiler Granulozyten in das infizierte Drüsengewebe. Dies kann möglicherweise bei der Schwere des Verlaufs von, durch Escherichia coli hervorgerufenen, Mastitiden postpartum eine große Rolle spielen.

Auch LOISELLE et al. (2009) fanden heraus, dass eine geringere Milchleistung in der Frühlaktation die Konzentration von Stoffwechselprodukten positiv beeinflusst. In ihrer Studie reduzieren sie die Melkfrequenz, um die Milchproduktion zu limitieren.

Dadurch zeigte sich eine Verringerung metabolischer Imbalancen in der Frühlaktation. So waren die Konzentrationen von freien unveresterten Fettsäuren (NEFA) und BHBA signifikant höher bei Kühen, die zweimal täglich gemolken wurden im Vergleich zu Tieren, die nur einmal täglich gemolken wurden. Laut HILLREINER et al. (2016) kann eine erhöhte BHBA Konzentration während einer negativen Energiebilanz ein möglicher Einflussfaktor für eine erhöhte Mastitisanfälligkeit in der Frühlaktation bei Kühen sein. Ursache hierfür ist die Beeinträchtigung der angeborenen Immunantwort in der Milchdrüse.

Zwischen der Laktationszahl und dem Risiko einer klinischen Mastitis in den ersten 100 Tagen der Laktation konnte ein Zusammenhang hergestellt werden (OR=3,37; KI95=1,783-6,359). In der vorliegenden Arbeit hatten Kühe in der zweiten

Laktation ein höheres Risiko an einer klinischen Mastitis zu erkranken als Kühe in einer höheren Laktation. Dies steht im Gegensatz zu früheren Studien: Kühe in der dritten oder höheren Laktation haben laut PINZÓN-SÁNCHEZ und RUEGG (2011) ein 15,4 mal höheres Risiko rezidivierende Mastitiden zu entwickeln als Tiere in der ersten Laktation. GREEN et al. (2002) geben an, dass Euterviertel von Kühen, die sich in der vierten oder höheren Laktation befinden, ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung einer klinischen Mastitis haben verglichen mit Tieren in der dritten oder geringeren Laktation. Laut DE VRIES und MARCONDES (2020) beträgt in Ländern mit hochleistenden Milchkühen deren durchschnittliche Nutzungsdauer etwa drei bis vier Jahre, wobei die Eutergesundheit eine der bedeutendsten Abgangsursachen ist.

GRÖHN et al. (1998) beschreiben Mastitiden als die Erkrankung mit dem größten Einfluss auf Abgänge und NEERHOF et al. (2000) geben an, dass Kühe, die an einer Mastitis erkrankt sind, ein um das 1,69 fache erhöhtes Risiko haben, den Betrieb zu verlassen im Vergleich zu Herdenmitgliedern, die nicht an einer Mastitis erkrankt sind. Des Weiteren vermuten BAR et al. (2008) dass das Risiko einer Kuh, den Betrieb zu verlassen innerhalb einer Zeitspanne von mindestens zwei Monaten nach einem Fall einer klinischen Mastitis signifikant erhöht ist. Somit ist es denkbar, dass Tiere, welche bereits zu Beginn ihres produktiven Lebens Eutergesundheitsstörungen aufweisen, bereits früh den Betrieb verlassen. Diese Tiere erreichen somit die dritte Laktation nicht und wurden daher in der vorliegenden Studie nicht erfasst.

Auch das Laktationsstadium könnte eine Rolle spielen, denn Kühe in der frühen und mittleren Laktation haben ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung einer klinischen Mastitis gegenüber solchen, in einem späten Laktationsstadium (SURIYASATHAPORN

et al., 2000). MOOSAVI et al. (2014) stellt die Unterschiede in der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer klinischen Mastitis je nach Laktationsstadium bei Tieren in der ersten, zweiten oder höheren Laktation unter Berücksichtigung verschiedener Jahreszeiten einander gegenüber und fanden heraus, dass im Zeitraum der Frühlaktation Färsen eine klinische Mastitis zeitlich früher entwickeln als Kühe höherer Laktationen. Sie schlussfolgerten, dass das für das Auftreten von klinischen

Mastitiden bedeutendste Laktationsstadium von der Laktationsnummer der Tiere abhängt. Es wäre somit denkbar, dass ältere Tiere eine schlechtere Eutergesundheit aufweisen als jüngere, die klinischen Mastitiden jedoch erst im Zeitraum nach 100 Tagen in Laktation auftreten und in der vorliegenden Arbeit nicht erfasst wurden, da das Laktationsstadium beim Auftreten der klinischen Mastitiden nicht berücksichtigt wurde.

Es konnte zudem ein Assoziation zwischen dem Nichtvorliegen von Hyperkeratosen zum Zeitpunkt des Trockenstellens und einer geringeren Rate an Neuinfektionen zwischen Tag 3 ± 1 und 17 ± 3 postpartum mit umweltassoziierten Erregern gezeigt werden (OR=0,38; KI95=0,146-0,990). Frühere Studien beschrieben bereits einen Zusammenhang zwischen Hyperkeratosen und klinischen Mastitiden (BREEN et al., 2009; CERQUEIRA et al., 2018; NEIJENHUIS et al., 2001). Eine Erklärung für das Risiko von in der Trockenperiode auftretenden Neuinfektionen kann ein unzureichender Schluss des Zitzenkanals in Verbindung mit dem Infektionsdruck durch umweltassoziierte Erreger sein. DE PINHO MANZI et al. (2012) berichten, dass Tiere mit sehr stark ausgebildeten Rauigkeiten an der Zitzenspitze eine erhöhte Prädisposition für intramammäre Infektionen haben. Für gewöhnlich dringen Erreger durch die Zitzenkanalöffnung in die Milchdrüse ein. Somit stellt der Zitzenkanal die erste Barriere gegen klinische Mastitiden dar. Veränderungen oder Beschädigungen im Gewebe nahe des Zitzenkanals beeinträchtigen die Effektivität der Prävention von intramammären Infektionen und können das Eindringen der Erreger in die Milchdrüse unterstützen (O‘SHEA, 1987). Eine Verhornung an der Zitzenspitze könnte den Schluss des Zitzenkanals beeinträchtigen, sodass eine Invasion von Erregern ermöglicht wird. NEIJENHUIS et al. (2001), BREEN et al. (2009) und PADUCH et al. (2012) beschrieben einen Zusammenhang zwischen dem Vorliegen umweltassoziierter Erreger und Hyperkeratosen. Deshalb ist anzunehmen, dass intramammäre Infektionen mit umweltassoziierten Erregern nach dem Kalben auf einen unzureichenden Schluss des Zitzenkanals aufgrund von Hyperkeratosen zum Zeitpunkt des Trockenstellens zurückzuführen sind. In deren Folge treten

intramammäre Infektionen mit umweltassoziierten Erregern während der Trockenperiode auf. Somit sollte das Auftreten von Hyperkeratosen begrenzt werden. MEIN et al. (2001) nennen als Einflussfaktoren für das Auftreten von Hyperkeratosen an der Zitzenkanalöffnung saisonale Wetterbedingungen, die Form der Zitzenspitze, Leistungsniveau sowie Laktationsstadium und das Zusammenspiel von Melkmanagement und Melktechnik.

Außerdem stellt eine Rauigkeit an der Oberfläche der Zitzenspitze ein Risiko für stark haftende Schmutzkontaminationen dar. SCHREINER und RUEGG (2003) beschreiben den Zusammenhang zwischen Euterhygiene und Erregern, welche aus Milchproben isoliert werden konnten. Sie zeigen auf, dass schlechte Euterhygiene mit einem erhöhten Risiko für intramammäre Infektionen und subklinische Mastitiden einhergeht. GUARÍN et al. (2017) geben an, dass die Keimzahl auf der Zitzenhaut bei Zitzen von Tieren mit schlechter Euterhygiene signifikant höher liegt, als bei Tieren mit weniger stark verschmutzten Eutern. Auch ABEBE et al. (2005) bestätigen den Zusammenhang zwischen dem Grad der Euterhygiene einer Kuh und dem Auftreten von Mastitiden. Es könnte somit eine positive Korrelation zwischen dem Nachweis von Mastitiden und dem Nachweis von Mikroorganismen auf der Zitzenhaut geben.

Zuletzt konnte eine Assoziation zwischen einem SCC nach dem Kalben von ≤ 100.000 Zellen/ml und einer geringeren Inzidenz für intramammäre Infektionen postpartum gezeigt werden. Dieses Ergebnis war zu erwarten, denn somatische Zellen spiegeln die entzündliche Immunantwort auf eine intramammäre Infektion wider (SCHUKKEN et al., 2003). Ein Zusammenhang zwischen der Abwesenheit von Erregern 3 ± 1 Tage postpartum und einem geringeren Auftreten von Neuinfektionen zwischen dem Trockenstellen und 17 Tagen postpartum konnte gezeigt werden und war ebenfalls zu erwarten.

Um die Eutergesundheit bei Kühen im geburtsnahen Zeitraum zu verbessern, sollte eine konstante Körperkondition zwischen Trockenstellen und Frühlaktation angestrebt werden. Hierdurch kann das Risiko für intramammäre Infektionen nach

dem Kalben gesenkt werden. Eine Körperkondition von unter 3,5 postpartum kann zudem das Risiko für intramammäre Infektionen mit NAS und Coryneformen 3 ± 1 Tage nach dem Kalben senken, sodass eine Überkonditionierung der Tiere in der Frühlaktation zu vermeiden ist. Eine höhere Laktationsnummer als die zweite steht in dieser Studie im Zusammenhang mit einem geringeren Risiko für das Auftreten von klinischen Mastitiden. Dies sollte jedoch nicht als Grund für die Entscheidung über frühe Abgänge von Tieren gesehen werden, da das Laktationsstadium nicht berücksichtigt wurde und somit keine abschließende Aussage gemacht werden kann.

Zudem sollte die Entscheidung über das Ausscheiden eines Tieres aus dem Betrieb auch von anderen betriebswirtschaftlichen Überlegungen abhängen. Da eine hohe Einstiegsmilchleistung in Verbindung steht mit einem erhöhten Risiko einer intramammären Infektion mit umweltassoziierten Erregern nach dem Kalben, ist in Herden, die in der Frühlaktation verstärkt Probleme mit intramammären Infektionen mit umweltassoziierten Erregern aufweisen, eine moderate Milchleistung zu Beginn der Frühlaktation anzustreben. Um intramammäre Infektionen mit umweltassoziierten Erregern 17 ± 3 Tage postpartum zu reduzieren, sollten Maßnahmen ergriffen werden, um das Auftreten von Hyperkeratosen vor dem Trockenstellen zu vermeiden. Hierzu zählt eine einwandfreie Melktechnik, um das Melken bei niedrigen Milchflüssen zu vermeiden, da dieses das Zitzengewebe belastet. Insbesondere Abnahmeschwelle und Verzögerungszeit sollte hierbei besonderes Augenmerk geschenkt werden.

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5 Zusammenfassung

Julia Nitz

Risikofaktoren für Neuinfektionen der Milchdrüsen in den ersten 14 Laktationstagen beim Rind

Mastitiden stellen in Milchviehbeständen eine der bedeutendsten Erkrankungen, sowohl aus ökonomischen und lebensmittelhygienischen Aspekten als auch aus Sicht des Tierwohls dar. Die zukünftige Leistung und Eutergesundheit des Tieres kann durch eine Erkrankung nachhaltig negativ beeinflusst werden. Auch wenn Mastitiden in jeder Phase des Reproduktionszyklus auftreten können, gibt es Zeitpunkte mit gesteigerter Häufigkeit für Neuinfektionen, da die Milchdrüsen empfänglicher sind für die Invasion von Euterpathogenen. Relevante Zeiträume, in denen es zum vermehrten Auftreten von Neuinfektionen und resultierenden Mastitiden kommt, stellen bei pluriparen Kühen die Trockenperiode und die Frühlaktation dar; auch bei Färsen spielen intramammäre Infektionen rund um den Zeitraum der Kalbung eine große Rolle, doch unterscheiden sich die Infektionszeitpunkte von denen der Kühe. Da es sich bei der bovinen Mastitis um eine Erkrankung mit multifaktorieller Genese handelt, kann das Risiko ihres Auftretens durch Kenntnis und Korrektur der Einflussfaktoren vermindert werden.

Wenn jedoch der genaue Infektionszeitpunkt der Milchdrüsen unbekannt ist, kann ein Abgleich mit Risikofaktoren nicht hinreichend stattfinden. Das vorliegende Dissertationsvorhaben hatte zum Ziel, den Zeitpunkt von Infektionen boviner Milchdrüsen in deutschen Milchviehbetrieben im geburtsnahen Zeitraum festzustellen. Für die Mastitisbekämpfung auf Herdenebene ist es entscheidend, ob die Infektionen verstärkt am Ende der Laktation, in der Trockenperiode oder in den ersten zwei Wochen der folgenden Frühlaktation stattfinden. Der Einfluss verschiedener Mastitiserreger wurde hierbei berücksichtigt. Hierzu wurden Viertelanfangsgemelksproben zu definierten Zeitpunkten entnommen und

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zytomikrobiologisch untersucht, um den Infektionsstatus vor dem Trockenstellen, unmittelbar nach dem Abkalben und zwei Wochen postpartum vergleichen zu können. Aufgrund der Unterschiede in den Infektionszeitpunkten bei Kühen und Färsen wurden beide Tiergruppen in die Untersuchung aufgenommen. Parallel zu den Untersuchungen der Milchproben wurden in den Betrieben zudem Risikofaktoren für das Entstehen von Infektionen der Milchdrüsen und klinischen Mastitiden der jeweiligen Zeiträume erfasst und mit den Ergebnissen der mikrobiologischen Untersuchungen abgeglichen. Hierzu wurden unter anderem Daten der Milchleistungsprüfung ausgewertet. Die ermittelten Infektionszeitpunkte wurden mit den Risikofaktoren abgeglichen, um einen möglichen Zusammenhang herzustellen, der es ermöglichen soll, Infektionen und daraus resultierende Mastitiden zukünftig bereits vor dem Entstehen zu vermeiden. Die statistische Auswertung dieser Querschnittsstudie erfolgte mithilfe von logistischen Regressionsmodellen. Zusammenfassend konnte mit der Studie der Zeitpunkt von intramammären Infektionen von Kühen und Färsen genauer datiert werden. Hierbei konnte ebenfalls gezeigt werden, dass Euterviertel in dem sensiblen Zeitraum um die Kalbung herum in der Lage sind, Euterpathogene zu eliminieren, aber es besteht auch die Gefahr, dass sich Neuinfektionen etablieren. Persistierende Infektionen spielen eine untergeordnete Rolle. Es wurden Risikofaktoren für das Entstehen von intramammären Infektionen und daraus resultierenden klinischen Mastitiden in den entsprechenden Zeiträumen gefunden. Bei Färsen konnte gezeigt werden, dass ein steigendes Erstkalbealter, langanhaltende Euterödeme nach dem Kalben, die Einstiegsmilchleistung, die Zellzahl postpartum und das häufige Abtreten des Melkzeugs Einfluss auf Neuinfektionen und klinische Mastitiden in der Frühlaktation nehmen. Bei Kühen werden Neuinfektionen durch die Körperkondition nach dem Kalben, den Verlauf der Körperkondition zwischen Trockenstellen und Frühlaktation, durch die Laktationsnummer, die Zitzenkondition beim Trockenstellen und die Einstiegsmilchleistung beeinflusst. Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen den bedeutenden Einfluss der Frühlaktation auf die

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Eutergesundheit bei Färsen sowie der Trockenperiode und der Frühlaktation bei Kühen. Auch die Auswertung des Verhältnisses von Neuinfektionen zu persistierenden Infektionen lässt diese Zeitspanne an Bedeutung gewinnen. Als Zeitraum der Entstehung intramammärer Infektionen wurde bisher die Trockenperiode oder die Zeit vor dem Kalben datiert. Die Mastitiskontrollprogramme zur Reduzierung von Risikofaktoren haben deshalb den Fokus auf diese Zeitspanne gelegt. Diese Studie zeigt, dass ein großer Anteil der Infektionen nach dem Kalben auftreten und deshalb Milchviehbetriebe zusätzliche Präventionsstrategien brauchen, die sich auf Infektionen in der Frühlaktation richten.

So können durch die in dieser Studie bestimmten Infektionszeitpunkte und die Assoziationen zwischen Infektionszeitpunkten und Risikofaktoren Empfehlungen für das Vermeiden von intramammären Infektionen in Trockenperiode und Frühlaktation gegeben und die zukünftige Milchproduktion und die Eutergesundheit der Kühe und Färsen gesichert werden.

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6 Summary

Julia Nitz

Risk factors for new infections of the bovine mammary glands during the first 14 days of lactation

As one of the most important diseases on dairy farms, mastitis causes economic loss, milk quality reduction and adverse effects on animal welfare. An adverse impact of the disease on further udder health and milk production can be presumed.

Inherently, mastitis may occur at any stage of the reproductive cycle. Nevertheless, it is well established that in some periods the mammary glands are more susceptible to the invasion of udder pathogens. Relevant timeframes for an increased occurrence of new infections of the mammary gland and resulting mastitis are the dry period and early lactation in cows; also in heifers the early lactation is of great importance, but there are differences in the moments of infections in cows and heifers. Since the bovine mastitis is a multifactorial disease, the risk of occurrence may be positively affected by correcting the related risk factors, although several risk factors for intramammary infections and mastitis have already been identified. However, the exact moment of infection of the mammary glands is not always known, a comparison with risk factors is impossible. The aim of the study was to narrow down the moment of infection of the bovine mammary glands on three German dairy farms to find out the importance of the dry period, the late lactation and the early lactation as sensitive period for new infections. The effect of various pathogens was considered. Hereto, quarter milk samples for cytomicrobiological examination were collected at a defined moment, to compare the infection status before dry off, immediately after calving and two weeks postpartum. Because of differences in the moment of infection in cows and heifers, both were included in the study. Risk factors associated with intramammary infections and clinical mastitis during dry period, late and early lactation were recorded at the farms during the trial period and

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compared with the results of the microbiological examination. For this, inter alia, results of the milk control data were evaluated. The defined period of increased risk for intramammary infections was related to risk factors for intramammary infections.

By aligning a relationship between them, future infections and subsequent mastitis may get prevented. Data of these cross-sectional studies were analysed using logistic regression procedures. In conclusion, in these studies, the moment of intramammary infections in cows and heifers was narrowed down. Furthermore, there is the possibility, that udder quarters eliminate pathogens around calving but there is also the danger that new infections may manifest themselves. Persistent infections are of less importance compared with new infections. Related risk factors for intramammary infections and subsequent clinical mastitis were detected. As related

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