In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass Kälber nach Sectio caesarea grundsätzlich Unterschiede bei den klinischen Parametern (erhöhte Atemfrequenz) und bei den Parametern der arteriellen Blutgasanalyse (pH, BE, pO2, sO2, L-Laktat besonders in den ersten Tagen post natum) im Vergleich zu Ergebnissen von natür-lich geborenen Kälbern aufwiesen111, 165. Weiterhin lagen bei Kälbern nach Sectio
Diskussion
162
caesarea überwiegend geringere Zellzahlen der leukozytären Subpopulationen vor.
Diese Unterschiede können unter anderem durch eine veränderte Mikrobiota infolge des mangelnden Kontaktes mit der vaginalen Flora erklärt werden38.
Als eindeutig positiver Effekt von „Vaginal seeding“ auf klinische Parameter konnte das geringere Auftreten von wässrigem Kot in dieser Gruppe gewertet werden. Die Auswirkungen von „Vaginal seeding“ in Kombination mit anderen Einflussfaktoren (Fortschritt der Geburt und Kolostrum) auf die Körpertemperatur und die Atmung sind nur schwierig für die Bedeutung der Kälbergesundheit einzuordnen. „Vaginal see-ding“ wirkte immunmodulierend auf die leukozytären Zellpopulationen und IgG-Gehalte im Blut. Wie die immunmodulatorischen Effekte zu bewerten sind, kann auf-grund der geringen Anzahl an Studien, die sich mit ähnlicher Thematik beschäftigen, nur spekuliert werden. In der Humanmedizin wurde der Einfluss von „Vaginal see-ding“ auf immunologische und klinische Parameter bisher nicht untersucht. Die oben genannten Einflüsse des „Vaginal seeding“ sind vermutlich auf eine Veränderung der intestinalen Mikrobiota zurück zu führen. Hier wird bei den Kälbern nach „Vaginal seeding“ ein Mikrobiom erwartet, dass sich, analog der humanmedizinischen Studie, der vaginalen Flora annähert mit dem Nachweis von bspw. Lactobacillus spp, und Bacteroides spp.1. Der in der Arbeitshypothese aufgestellte Einfluss von „Vaginal seeding“ auf die Kälbergesundheit war geringer als angenommen. Dies kann unter anderem durch die geringe Gruppengröße und damit verbundenen geringe statisti-sche Power erklärt werden.
Neben den Effekten des „Vaginal seedings“ hat diese Studie gezeigt, dass andere Faktoren, wie der Fortschritt der Geburt bei Beginn der Sectio caesarea sowie Quali-tät und Herkunft des Kolostrum, deutlichere Einflüsse auf klinische und immunologi-sche Parameter ausübten.
Zusammenfassend kann gefolgert werden, dass „Vaginal seeding“ zwar einen ge-ringgradig positiven Einfluss auf die Kälbergesundheit zeigt, andere Faktoren aber auch eine große Rolle bei der Entwicklung des Immunsystems spielen. Sollte sich eine Beeinflussung der Mikrobiota durch „Vaginal seeding“ bestätigen, wäre es eine relativ unkomplizierte Methode, um die Kälbergesundheit nach einer Sectio caesarea positiv zu beeinflussen.
163
Erst nach der Untersuchung der Mikrobiota kann sicher eine Aussage getroffen wer-den, ob „Vaginal seeding“ bei Kälbern einen mit der Humanmedizin vergleichbaren Effekt hat1. Im nächsten Schritt wird die Untersuchung der asservierten Proben für die Mikrobiombestimmungen durchgeführt, die das Verbindungsstück zwischen den klinischen und immunologischen Effekten und dem Mikrobiom darstellen soll.
Darüber hinaus sollten analog zu humanmedizinischen Studien3, 5 Untersuchungen über langfristige Effekte einer Sectio caesarea bzw. von „Vaginal seeding“ auf das Immunsystem und die metabolische Programmierung von Kälbern durchgeführt wer-den.
Zusammenfassung
164 6 Zusammenfassung
Teresa Harborth
Einfluss von „Vaginal seeding“ auf die frühe Kälbergesundheit
Das Ziel der vorliegenden Studie war es den Einfluss von „Vaginal seeding“ nach Sectio caesarea auf klinische und immunologische Parameter der Kälbergesundheit zu untersuchen.
Für die Studie diente eine Hälfte von 14 Holstein-Friesian Kälbern nach Sectio cae-sarea als Kontrolle, bei den anderen wurde „Vaginal seeding“ durchgeführt. Hierzu wurde ein steriles, mit isotonischer Kochsalzlösung befeuchtetes Tuch zunächst für etwa eine Stunde in der Vagina des Muttertieres inkubiert und direkt nach Entwick-lung des Kalbes über Kopf und Körper des Kalbes gewischt. Alle Kälber wurden mit 4 l Kolostrum gedrencht. Direkt nach der Geburt, einen Tag post natum (T1) und da-nach zweimal wöchentlich wurden Natrium-Heparin- und Serumblutproben entnom-men und einmal wöchentlich eine arterielle Blutgasanalyse (pH, pO2, pCO2, sO2, L-Laktat, Base Excess) durchgeführt. Die Kälber wurden zudem täglich einer allgemei-nen Untersuchung unterzogen, die Tränkeaufnahme dokumentiert und wöchentlich das Körpergewicht bestimmt. An T14 wurde den Kälbern Zylexis® verabreicht. Aus den Serum-Proben wurde mittels Sandwich ELISA die IgG1 und IgG2-Konzentrationen bestimmt, aus den Natrium-Heparin-Proben mit Dichtegradienten-separation, Membranimmunfluoreszenz und Durchflusszytometrie leukozytäre Hauptpopulationen, sowie monozytäre und lymphozytäre Subpopulationen bestimmt.
„Vaginal seeding“ zeigte keinen Einfluss auf Körpergewicht, wöchentliche Zunahme, Tränkeaufnahme, Körpertemperatur, Atemfrequenz und -qualität, Erkrankungshäu-figkeit, Häufigkeit und Dauer von Behandlungen sowie den Parametern der Blut-gasanalyse. Nach „Vaginal seeding“ zeigten die Kälber weniger Tage wässrigen Kot im Vergleich zur Kontrollgruppe.
Die Leukozyten, Monozyten, CD4-/CD8- T-Zellen sowie klassische, intermediäre und nicht-klassische Monozyten wurden nicht durch „Vaginal seeding“ beeinflusst. Die AUC der IgG2-Konzentration war nach „Vaginal seeding“ kleiner als in der
Kontroll-165
gruppe. Die PMN und daher auch das Verhältnis von PMN zu Lymphozyten zeigten an T1 bei Kälbern nach „Vaginal seeding“ einen Anstieg und höhere Werte als die Kontrollgruppe. Lymphozyten, CD4+ T-Zellen, CD8+ T-Zellen und IgG2 lagen ab etwa T24 bei Kälbern nach „Vaginal seeding“ niedriger als bei Kälbern der Kontrollgruppe.
Nach Gabe von Zylexis® stiegen die CD4+ und CD8+ T-Zellen bei Kälbern der Kon-trollgruppe und die klassische Monozyten bei Kälbern nach „Vaginal seeding“ stärker an als bei Kälbern der jeweils anderen Gruppe.
Bei Betrachtung der Geburtsparameter zeigten Kälber mit wenig fortgeschrittener Geburt bei Beginn der Sectio caesarea am ersten Lebenstag eine höhere Atemfre-quenz und niedrigere pO2 und sO2-Werte als Kälber, die nach weiter fortgeschrittener Geburt per Sectio caesarea entwickelt wurden. Außerdem wiesen Kälber, die bei ei-ner kaum fortgeschrittenen Geburt per Sectio caesarea entwickelt wurden, eher mehr Monozyten, PMN, CD4-/CD8- T-Zellen, nach „Vaginal seeding“ mehr Leukozyten so-wie innerhalb der Kontrollgruppe weniger Lymphozyten auf als Kälber mit weiter fort-geschrittener Geburt. Die IgG1-Konzentration war an T3 bei nicht fortgeschrittener Geburt höher und die IgG2-Konzentration zeigten numerisch höhere Werte in den ersten Tagen nach der Abkalbung als bei fortgeschrittener Geburt.
Kälber, die maternales Kolostrum erhielten, zeigten häufiger eine höhere Körpertem-peratur und eine höhere Atemfrequenz als Kälber, die mit tiefgefrorenem, pasteuri-siertem Kolostrum versorgt wurden. Außerdem wiesen Kälber, die tiefgefrorenes Ko-lostrum erhielten, mehr Leukozyten, Lymphozyten sowie Monozyten und Zellen der monozytären Subpopulationen auf. Bei den Leukozyten und Monozyten war dieser Unterschied besonders stark innerhalb der Gruppe „Vaginal seeding“ ausgeprägt.
Innerhalb der Kontrollgruppe hatten Kälber, die maternales Kolostrum erhielten, mehr nicht-klassische Monozyten. Kälber, die mit tiefgefrorenem Kolostrum gefüttert wur-den, wiesen außerdem höhere IgG2-Konzentrationen und ein niedrigeres IgG1 zu IgG2-Verhältnis auf.
Kälber, die hochwertiges Kolostrum erhielten, zeigten eine höhere Atemfrequenz und, wenn sie der Kontrollgruppe angehörten, häufiger niedrigere Körpertemperatu-ren als Kälber die durchschnittliches Kolostrum erhielten. Kälber der Kontrollgruppe, die hochwertiges Kolostrum erhielten, wiesen eine geringeres Verhältnis PMN zu
Zusammenfassung
166
Lymphozyten sowie häufiger niedrigere Monozyten, intermediäre und nicht-klassische Monozyten Werte auf.
Kälber, die ausschließlich pastösen Kot aufwiesen, wiesen weniger IgG2, klassische und intermediäre Monozyten auf, als Kälber mit wässrigem Kot. Waren sie Teil der Kontrollgruppe, zeigten sie höhere CD4+ und CD4-/CD8- T-Zellzahlen, nach „Vaginal seeding“ dagegen eher niedrigere CD4+ T-Zellzahlen.
Zusammenfassend kann gefolgert werden, dass „Vaginal seeding“ nach Sectio cae-sarea einen geringgradig positiven Einfluss auf die Kälbergesundheit und einen im-munmodulatorischen Effekt zeigte. Die leukozytären Zellpopulationen und IgG-Konzentrationen der vorliegenden Untersuchung waren insgesamt niedriger als in der Literatur angegeben, was vermutlich auf den Einfluss der Sectio caesarea zu-rückzuführen ist. Der Fortschritt bei Beginn der Sectio caesarea und die Qualität und Herkunft des Kolostrums spielen auch eine große Rolle in Bezug auf die Kälber-gesundheit und die Entwicklung des Immunsystems. Um die Beeinflussung der intes-tinalen Mikrobiota durch „Vaginal seeding“ zu bestätigen, sollen im nächsten Schritt das Mikrobiom der asservierten Proben ausgewertet werden.
167 7 Summary
Teresa Harborth
Influence of „Vaginal seeding“ on early calf health
The aim of this study was to investigate the influence of “vaginal seeding” on clinical health and immunological parameters of calves born via C-section.
“Vaginal seeding” was performed immediately after delivery on half of 14 Holstein-Friesian calves born via C-section. Their muzzle, nose and rest of the body were swabbed with a towel previously moisturized with sterile isotonic saline solution and incubated in the maternal vagina for one hour. The other calves formed the control group. All calves were drenched with 4 l colostrum. Sodium-heparin and serum blood samples were taken immediately after delivery, on first day of life and afterwards twice weekly. A general examination was performed daily, milk intake and weekly weight gain were recorded. Once a week an arterial blood gas sample was analysed (pH, pO2, pCO2, sO2, L-lactate, base excess). Approximately on day 14 of life the calves were inoculated with Zylexis®. A sandwich ELISA was used to determine IgG1- and IgG2-concentrations in serum blood samples. Leukocyte main popula-tions, lymphocyte and monocyte subsets were determined via density gradient cen-trifugation, membrane immunofluorescence and flow cytometry from sodium-heparin blood samples.
No effect of “Vaginal seeding” was observed on body weight, weekly weight gain, milk intake, body temperature, respiratory rate and quality, prevalence of sickness, necessity and length of treatment as well as parameters of blood gas analysis. The number of days with watery feces tended to be lower in calves after “Vaginal seed-ing” compared to control.
Neither leukocytes, monocytes, CD4-/CD8- T-cells nor intermediate and non-classical monocyte subsets were influenced by “Vaginal seeding”. AUC of IgG2-concentration was smaller in calves after “Vaginal seeding” compared to control. On first day of life the PMN and therefore the PMN to lymphocyte ratio of calves after “Vaginal seeding”
increased and showed higher values than the control group.
Summary
168
From day 24 onward IgG2-concentration, lymphocytes, CD4+ and CD8+ T-cell counts were lower in calves post “Vaginal seeding”. Following the inoculation with Zylexis® CD4+ und CD8+ T-cells increased in calves of the control and classical monocytes increased in calves post “Vaginal seeding” compared to the respective group.
Calves with little to no progress of birth by the time the C-sections started exhibited elevated respiratory rates and decreased pO2 and sO2 compared to calves delivered after a further progressed birth. Moreover, these calves possessed higher monocyte, PMN, CD4-/CD8- T-cell counts as well as higher IgG1-concentrations on day 3 of life and throughout the first days of life numerically lower IgG2-concentrations. If in addi-tion “Vaginal seeding” was performed, these calves had higher leukocyte counts and if calves belonged to the control, lower lymphocyte counts.
Calves fed maternal colostrum had an overall elevated body temperature and respir-atory rate compared to calves fed frozen, pasteurized colostrum. Furthermore, calves fed frozen colostrum had higher leukocyte, lymphocyte, monocyte and monocyte subset cell counts as well as higher IgG2-concentrations and a lower IgG1 to IgG2 ratio. Monocytes and leukocytes were particularly affected in calves after “Vaginal seeding”. Within the control, calves fed maternal colostrum showed higher non-classical monocyte counts
If high quality colostrum rather than colostrum of average quality was used, calves showed higher respiratory rates and, especially if they were part of the control, a lower body temperature. Additionally calves of the control group fed high quality co-lostrum had a lower PMN to lymphocyte ratio, lower monocyte, intermediate and non-classical monocyte counts.
Calves with solely normal to pasty feces showed lower IgG2-concentrations and less classical and intermediate monocytes than calves with at least once watery feces. If in addition they were part of the control, CD4+ and CD4-/CD8- T-cells tended to be elevated, if “Vaginal seeding” was performed, calves showed lower CD4+ cell counts.
In summary “Vaginal seeding” post C-section seems to have a slightly positive effect on early calf health and a modulating effect on the immune system. Overall leucocyte cell populations and IgG-concentrations tended to be lower in calves of this study, possibly due to an influence of C-sections. Progression of birth upon commencement
169
of C-section as well as quality and treatment of colostrum were essential for early calf health and the development of the immune system. To confirm alterations of the in-testinal microbiota due to “Vaginal seeding”, the microbiota of the preserved samples needs to be analysed next.
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