Aus dem Zentrum für Lebensmittelwissenschaften Institut für Lebensmittelqualität und –sicherheit
– Milchhygiene –
der Tierärztlichen Hochschule Hannover
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Einflüsse parenteral supplementierter Vitamine auf das biochemische Blut- und Milchprofil und die Entwicklung der Eutergesundheit
hochleistender Milchkühe
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades eines
Doktors der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.)
durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Udo Mann
aus Ebersbach / Oberlausitz
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Dr. habil. Jörn Hamann
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Dr. habil. Jörn Hamann 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Martina Hoedemaker, PhD.
Tag der mündlichen Prüfung: 18. Mai 2009
Diese Arbeit wurde dankenswerterweise durch Mittel der Boehringer Ingelheim Vetmedica GmbH gefördert.
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG...1
2 SCHRIFTTUM ...2
2.1 Definition der Eutergesundheit ...2
2.1.1 Einflussgrößen ...2
2.2 Kriterien des biochemischen Blutprofils...4
2.2.1 Physiologische Referenzbereiche...4
2.2.1.1 Korpuskuläre Blutparameter ...5
2.2.1.2 Nicht-korpuskuläre Parameter des roten Blutbildes...6
2.2.1.3 Parameter des Energie- und Leberstoffwechsels ...6
2.2.1.4 Parameter des Mineralstoffwechsels ...8
2.2.1.5 Vitamine...9
2.2.1.5.1 Fettlösliche Vitamine...9
2.2.1.5.2 Wasserlösliche Vitamine...14
2.2.2 Einflüsse der Eutergesundheit...20
2.3 Kriterien des biochemischen Milchprofils...21
2.3.1 Physiologische Referenzbereiche...21
2.3.1.1 Charakterisierung der Blut-Euter-Schranke ...21
2.3.1.2 Immunstatus ...21
2.3.1.3 Sekretorisches Epithel ...22
2.3.1.4 Stoffwechselkatabolite ...22
2.3.1.5 Vitamine...22
2.3.2 Einflüsse der Eutergesundheit...28
2.4 Vitamineinflüsse auf das Neuerkrankungsrisiko der Milchdrüse ...29
3.1 Material ...38
3.1.1 Landwirtschaftliche Betriebe und Tierkollektiv ...38
3.1.2 Probengewinnung und –konservierung ...44
3.1.2.1 Blut ...44
3.1.2.2 Milch ...45
3.1.3 Supplementierung ...47
3.2 Methoden...49
3.2.1 Blutparameter ...49
3.2.1.1 Analytik ...49
3.2.2 Milchparameter ...51
3.2.2.1 Analytik ...51
3.2.2.2 Mastitisdiagnostik ...53
3.2.2.2.1 Bestimmung der Anzahl somatischer Zellen...53
3.2.2.2.2 Mikrobiologische Untersuchungen von Viertelanfangsgemelken...53
3.2.2.2.3 Kategorisierung der Eutergesundheit ...55
3.2.3 Klinische Befunde ...58
3.2.4 Statistische Auswertung...59
3.2.5 Versuchsdurchführung ...60
4 ERGEBNISSE ...62
4.1 Verteilung der Versuchstiere und Euterviertel...62
4.2 Festlegung von Gesundheitsgruppen ...66
4.3 Blutprofil...67
4.3.1 Betriebs- und Laktationseinfluss ...67
4.3.2 Beobachtungszeiträume ...69
4.3.3 Vitamine...70
4.3.3.1 Einfluss der Supplementierung auf Vitamingehalte im Blut ...70
4.3.3.1.1 Niveauvergleich – Gesamtmaterial ...70
4.3.3.1.2 Eutergesunde Tiere – keine klinischen Erkrankungen...71
4.3.3.2 Einfluss der Eutergesundheit auf Vitamingehalte im Blut ...73
4.3.4 Mineralstoffe ...74
4.3.4.1 Einfluss der Supplementierung auf Mineralstoffgehalte im Blut...74
4.3.4.1.1 Niveauvergleich – Gesamtmaterial ...74
4.3.4.1.2 Eutergesunde Tiere – keine klinischen Erkrankungen...75
4.3.4.2 Einfluss der Eutergesundheit auf Mineralstoffgehalte im Blut...76
4.3.5 Sonstige Parameter ...77
4.3.5.1 Einfluss der Supplementierung auf sonstige Parameter im Blut ...77
4.3.5.1.1 Niveauvergleich – Gesamtmaterial ...77
4.3.5.1.2 Eutergesunde Tiere – keine klinischen Erkrankungen...78
4.4 Milchprofil ...81
4.4.1 Betriebs- und Laktationseinfluss ...81
4.4.2 Beobachtungszeiträume ...83
4.4.3 Status der Eutergesundheit (Mastitisprävalenz)...83
4.4.3.1 Tierebene ...84
4.4.3.2 Euterviertelebene ...85
4.4.4 Vitamine...86
4.4.4.1 Einfluss der Supplementierung auf Vitamingehalte in der Milch (VGH) ...86
4.4.4.1.1 Niveauvergleich – Gesamtmaterial ...86
4.4.4.1.2 Gesunde Viertel eutergesunder und klinisch unauffälliger Tiere...87
4.4.4.2 Einfluss der Eutergesundheit auf Vitamingehalte in der Milch (VGH)...88
4.4.4.2.1 Vergleich gesunder Viertel eutergesunder und euterkranker Tiere ...88
4.4.4.2.2 Vergleich von Vierteln eutergesunder Tiere mit erkrankten Vierteln ...90
4.4.5 Sonstige Milchinhaltsstoffe ...91
4.4.5.1 Einfluss der Supplementierung auf ausgewählte Milchinhaltsstoffe ...91
4.4.5.1.1 Niveauvergleich – Gesamtmaterial ...91
4.4.5.1.2 Gesunde Viertel eutergesunder und klinisch unauffälliger Tiere...92
4.4.5.2 Einfluss der Eutergesundheit auf ausgewählte Milchinhaltsstoffe (VGH) ...93
4.4.5.2.1 Vergleich von gesunden Vierteln euterkranker und eutergesunder Tiere ..93
5 DISKUSSION ...102
5.1 Biochemisches Blutprofil ...102
5.1.1 Referenzbereiche...102
5.1.2 Betriebs- und Laktationseinfluss ...103
5.1.3 Vitamine...106
5.1.3.1 Einfluss der Supplementierung auf Vitamingehalte im Blut ...106
5.1.3.1.1 Niveauvergleich - Gesamtmaterial...106
5.1.3.1.2 Eutergesunde Tiere – keine klinischen Erkrankungen...108
5.1.3.2 Einfluss der Eutergesundheit auf Vitamingehalte im Blut ...109
5.1.4 Mineralstoffe ...110
5.1.4.1 Einfluss der Supplementierung auf Mineralstoffgehalte im Blut...110
5.1.4.1.1 Niveauvergleich - Gesamtmaterial...110
5.1.4.1.2 Eutergesunde Tiere – keine klinischen Erkrankungen...111
5.1.4.2 Einfluss der Eutergesundheit auf Mineralstoffgehalte im Blut...111
5.1.5 Sonstige Parameter ...112
5.1.5.1 Einfluss der Supplementierung auf sonstige Parameter im Blut ...112
5.1.5.1.1 Niveauvergleich - Gesamtmaterial...112
5.1.5.1.2 Eutergesunde Tiere – keine klinischen Erkrankungen...113
5.1.6 Zusammenfassung der Supplementierungseinflüsse auf das Blutprofil ...114
5.2 Biochemisches Milchprofil ...115
5.2.1 Referenzbereiche...115
5.2.2 Betriebs- und Laktationseinfluss ...116
5.2.3 Status der Eutergesundheit (Prävalenz)...118
5.2.4 Vitamine...119
5.2.4.1 Einfluss der Supplementierung auf Vitamingehalte in der Milch (VGH) ...119
5.2.4.1.1 Niveauvergleich – Gesamtmaterial ...119
5.2.4.1.2 Gesunde Viertel eutergesunder und klinisch unauffälliger Tiere...120
5.2.4.2 Einfluss der Eutergesundheit auf Vitamingehalte in der Milch (VGH)...121
5.2.4.2.1 Vergleich gesunder Viertel eutergesunder und euterkranker Tiere ...121
5.2.4.2.2 Vergleich von Vierteln eutergesunder Tiere mit erkrankten Vierteln ...122
5.2.5 Sonstige Milchinhaltsstoffe ...123
5.2.5.1 Einfluss der Supplementierung auf ausgewählte Milchinhaltsstoffe ...123
5.2.5.1.1 Niveauvergleich - Gesamtmaterial...123
5.2.5.1.2 Gesunde Viertel eutergesunder und klinisch unauffälliger Tiere...123
5.2.5.2 Einfluss der Eutergesundheit auf ausgewählte Milchinhaltsstoffe ...124
5.2.5.2.1 Vergleich gesunder Viertel eutergesunder und euterkranker Tiere ...124
5.2.5.2.2 Vergleich von Vierteln eutergesunder Tiere mit erkrankten Vierteln ...124
5.2.6 Neuerkrankungs- und Neuinfektionsrate (Inzidenz) ...125
5.2.7 Entwicklung der Eutergesundheit...126
6 ZUSAMMENFASSUNG ...133
7 SUMMARY ...136
8 LITERATURVERZEICHNIS ...139
9 ANHANG...159
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abb. 1: Zur Mastitisprädisposition (HAMANN u. KRÖMKER 1999)... 3 Abb. 2: Mastitisprävalenz auf Tierebene... 84 Abb. 3: Mastitisprävalenz auf Euterviertelebene... 85 Abb. 4: Erneut oder erstmalig während der Frühlaktation auf mindestens
einem Euterviertel an einer Mastitis (UM/M) erkrankte Tiere... 96 Abb. 5: Erneut oder erstmalig während der Frühlaktation an einer Mastitis
(UM/M) erkrankte Euterviertel... 96 Abb. 6: Erstmalig während der Frühlaktation auf mindestens einem
laktierenden Euterviertel infizierte Tiere (LI/M)... 97 Abb. 7: Erstmalig während der Frühlaktation infizierte Euterviertel (LI/M)... 97 Abb. 8: Verteilung von Neuerkrankungen (UM + M) auf der Euterviertel-
ebene in der Kontroll- und Therapiegruppe während der
Frühlaktation... 98 Abb. 9: Verteilung von Neuinfektionen (LI + M) auf der Euterviertelebene
in der Kontroll- und Therapiegruppe während der Frühlaktation... 98 Abb. 10: Mittlerer Gehalt somatischer Zellen in der Milch (VAG) der
Kontroll- und Therapietiere an allen Messzeitpunkten unter
Berücksichtigung der Standardabweichung... 118 Abb. 11: Graphische Darstellung des arithmetrischen Mittels für SCC der
Kontroll – und Therapiegruppe... 131
TABELLENVERZEICHNIS
Tab. 1: Auf die Eutergesundheit von Milchkühen wirkende Faktoren... 3
Tab. 2: Darstellung physiologischer Referenzen korpuskulärer Blutbestand- teile, Parameter des roten Blutbildes und des Energie- und Leberstoffwechsels... 7
Tab. 3: Darstellung physiologischer Referenzen ausgewählter Parameter des Mineralstoffwechsels... 8
Tab. 4: Referenzwerte für Vitamin A im Rinderblut... 9
Tab. 5: Referenzwerte für 25-(OH)-Cholecalciferol im Rinderblut... 10
Tab. 6: Ca u. Pa im Rinderblut in Abhängigkeit von der 25-(OH)- Cholecalciferol – Konzentration (FLACHOWSKY et al. 1993)... 12
Tab. 7: Referenzwerte für Vitamin E im Rinderblut... 13
Tab. 8: Referenzwerte für Vitamin B12 im Rinderblut... 16
Tab. 9: Referenzwerte für Folsäure im Rinderblut... 17
Tab. 10: Referenzwerte für Vitamin C im Rinderblut... 19
Tab. 11: Konzentrationsänderungen im Blutprofil infolge von Eutererkrankungen... 20 Tab. 12: Parameter der Blut-Euter-Schranke unter Berücksichtigung von
Tab. 14: Parameter des sekretorischen Epithels unter Berücksichtigung von
Laktationseinfluss und tendenziellem Laktationsverlauf... 22
Tab. 15: Parameter eines Stoffwechselkataboliten unter Berücksichtigung von Laktationseinfluss und tendenziellem Laktationsverlauf... 22
Tab. 16: Referenzwerte für Vitamin A in Milch... 23
Tab. 17: Referenzwerte für 25-(OH)-Cholecalciferol in Milch... 23
Tab. 18: Referenzwerte für Vitamin E in Milch... 24
Tab. 19: Referenzwerte für Riboflavin in Milch... 25
Tab. 20: Referenzwerte für Vitamin B12 in Milch... 25
Tab. 21: Referenzwerte für Folsäure in Milch... 26
Tab. 22: Referenzwerte für Biotin in Milch... 26
Tab. 23: Referenzwerte für Vitamin C in Milch... 27
Tab. 24: Konzentrationsänderungen der Milchinhaltsstoffe infolge von Eutererkrankungen... 28
Tab. 25: Bedeutung der Vitamine zur Aufrechterhaltung der Eutergesundheit.. 30
Tab. 26: Einflüsse supplementierter Vitamine auf ihren Gehalt im Rinderblut... 32
Tab. 27: Einflüsse supplementierter Vitamine auf ihren Gehalt in Milch... 33
Tab. 28: Supplementierungseinflüsse auf das Immunsystem... 34
Tab. 29: Supplementierungseinflüsse auf die Milchdrüse... 35
Tab. 30: Versorgungsempfehlungen für ausgewählte Vitamine... 37
Tab. 31: Ergebnisse der Milchleistungsprüfung* 2000/2001... 38
Tab. 32: Haltungs – und Managementprinzipien beider Betriebe... 39
Tab. 33: Technische Auslegung und Managementprinzipien für den maschinellen Milchentzug... 40
Tab. 34: Futterrationierung... 40
Tab. 35: Rationsgestaltung für laktierende Kühe... 41
Tab. 36: Vitamingehalte in den Rationen... 41
Tab. 37: Tiermaterial in Versuchsgruppen... 42
Tab. 38: Gesamtmaterial: Kühe und Euterviertel... 43
Tab. 39: Probenbehandlung und –konservierung (Blut)... 44
Tab. 40: Probenbehandlung und –konservierung (Milch)... 46
Tab. 41: Wirkstoffe und Dosierung... 47
Tab. 42: Übersicht zur Ermittlung der leistungsadaptierten Supplementierung. 48 Tab. 43 a: Methoden zur Bestimmung der Blutparameter... 49
Tab. 43 b: Methoden zur Bestimmung der Blutparameter... 50
Tab. 44 a: Methoden zur Bestimmung der Milchparameter... 51
Tab. 44 b: Methoden zur Bestimmung der Milchparameter... 52
Tab. 47: Schema der Beobachtungszeiträume...62 Tab. 48: Eutergesundheit – abschnittsweise und den gesamten Beobachtungs-
zeitraum umfassende Betrachtung auf Tier- und Viertelebene... 63 Tab. 49: Eutergesundheit – blockweise Betrachtung auf Tier- und
Viertelebene... 64 Tab. 50: Eutergesundheit prozentuale Verteilung innerhalb der Laktations-
blöcke auf Tier und Viertelebene... 65 Tab. 51: Tiergruppen unter Berücksichtigung der Anzahl eutergesunder
Viertel... 66 Tab. 52: Blutparameter gesunder Tiere (Kontrollgruppe): Betriebs- und
Laktationseinfluss... 67 Tab. 53: Blutparameter gesunder Tiere (Kontrollgruppe): Betriebs- und
Laktationseinfluss... 68 Tab. 54: Vitaminkonzentrationen im Blut von Kontroll- und Therapietieren –
Gesamtmaterial... 70 Tab. 55: Vitaminkonzentrationen im Blut eutergesunder und klinisch
unauffälliger Kontroll- und Therapietiere - gesamter
Beobachtungszeitraum und Laktationsabschnitte... 72 Tab. 56: Vitaminkonzentrationen im Blut eutergesunder und euterkranker
Kontrolltiere... 73 Tab. 57: Mineralstoffkonzentrationen im Blut von Kontroll- und Therapietieren –
Gesamtmaterial... 74
Tab. 58: Mineralstoffkonzentrationen im Blut eutergesunder und klinisch unauffälliger Kontroll- und Therapietiere – gesamter Zeitraum und Laktationsabschnitte... 75 Tab. 59: Mineralstoffkonzentrationen im Blut eutergesunder und euterkranker
Kontrolltiere... 76 Tab. 60: Blutparameterkonzentrationen von Kontroll- und
Therapietieren – Gesamtmaterial... 77 Tab. 61: Blutparameterkonzentrationen von Kontroll- und
Therapietieren – Gesamtmaterial... 78 Tab. 62: Konzentrationen von ausgewählten Blutparametern eutergesunder
und klinisch unauffälliger Kontroll- und Therapietiere – gesamter
Beobachtungszeitraum und Laktationsabschnitte... 79 Tab. 63: Ausgewählte Milchinhaltsstoffe von eutergesunden Vierteln gesunder
Kontrolltiere während der Frühlaktation: Betriebs- und
Laktationseinfluss (P-Werte)... 81 Tab. 64: Ausgewählte Milchinhaltsstoffe von eutergesunden Vierteln gesunder
Kontrolltiere während der Frühlaktation: Betriebseigene
Referenzwerte... 82 Tab. 65: Einfluss der Supplementierung auf die Prävalenz (Odd’s Ratio):
Tierebene... 85 Tab. 66: Einfluss der Supplementierung auf die Prävalenz (Odd’s Ratio):
Euterviertelebene... 85
Tab. 68: Vitaminkonzentrationen in Milch gesunder Viertel von eutergesunden und klinisch unauffälligen Kontroll- und Therapietieren... 87 Tab. 69: Vitaminkonzentrationen in Milch (VGH) von gesunden Vierteln
eutergesunder und euterkranker Tiere, abhängig von der Anzahl
mastitiskranker Viertel... 89 Tab. 70: Vitaminkonzentrationen in Milch (VGH) gesunder Viertel
eutergesunder Tiere im Vergleich zu mastitiskranken Vierteln ... 90 Tab. 71: Konzentrationen ausgewählter Milchinhaltsstoffe (VGH) in Vierteln von Kontroll- und Therapietieren im Versuchsablauf... 91 Tab. 72: Konzentrationen ausgewählter Milchinhaltsstoffe (VGH) gesunder
Viertel von eutergesunden und klinisch unauffälligen Kontroll- und
Therapietieren... 92 Tab. 73: Konzentrationen ausgewählter Parameter in Milch (VGH) von
gesunden Vierteln eutergesunder und euterkranker Kontroltiere,
abhängig von der Anzahl mastitiskranker Viertel... 94 Tab. 74: Konzentrationen ausgewählter Parameter in Milch (VGH) gesunder
Viertel eutergesunder Tiere und mastitiskranker Viertel... 95 Tab. 75/76: Entwicklung der Eutergesundheit zwischen zwei Laktationen:
Kontroll- und Therapietiere... 99 Tab. 77/78: Entwicklung der Eutergesundheit zwischen zwei Laktationen: Euter-
viertel von Kontroll- und Therapietieren... 99 Tab. 79: Verbesserung der Eutergesundheit durch Supplementierung von
Vitaminen – Odd’s Ratio....... 100 Tab. 80: Einfluss der Supplementierung von Vitaminen auf die Entwicklung
der Eutergesundheit – Odd’s Ratio... 101
Tab. 81: Vergleich sämtlicher selbst ermittelter Blut-Parameter-
konzentrationen mit Angaben aus der Literatur... 102 Tab. 82: Laktationseinfluss (Zeiteinfluss) auf Blutparameter und Richtung der
beobachteten Parameteränderungen im Verlauf der Frühlaktation... 104 Tab. 83: Verhalten ausgewählter Parameter... 105 Tab. 84: P-Werte der Niveauunterschiede der Vitaminkonzentrationen im
Gesamtmaterial... 106 Tab. 85: Vitaminkonzentrationen in der Endlaktation eutergesunder und
euterkranker Kontrolltiere... 109 Tab. 86: P-Werte der Niveauunterschiede der Blutkonzentrationen der
Mineralstoffe im Studienverlauf... 110 Tab. 87: P-Werte der Niveauunterschiede der Blutkonzentrationen
„sonstiger Parameter“ im Studienverlauf... 112 Tab. 88: Einflüsse der Supplementierung auf ausgewählte Blutparameter... 114 Tab. 89: Vergleich der selbst ermittelten Milch-Parameterkonzentrationen
mit Literaturangaben... 115 Tab. 90: Laktationseinfluss (Zeiteinfluss) auf Milchparameter und Richtung
der beobachteten Parameteränderungen im Verlauf der
Frühlaktation...117 Tab. 91: P-Werte der Niveauunterschiede der Vitaminkonzentrationen im
Gesamtmaterial... 119
Tab. 93: Darstellung der Änderung der Vitaminkonzentration in der Milch
euterkranker gegenüber gesunden Vierteln... 122 Tab. 94: Darstellung der Änderung der Konzentration ausgewählter
Milchparameter in euterkranken gegenüber gesunden Vierteln... 124 Tab. 95: Einflüsse auf Supplementierungseffekte... 126 Tab. 96: Rationsgehalte von Vitaminen im Vergleich mit
Versorgungsempfehlungen... 127 Tab. 97: Einfluss der Supplementierung auf die Konzentration der Vitamine
im Blut und in der Milch der Versuchstiere... 127 Tab. 98: Arithmetrisches Mittel für SCC der Kontroll –und
Therapiegruppe... 131
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
Abb. Abbildung
a.p. ante partum
ASAT Aspartat-Aminotransferase BCS Body Condition Score
BgVV Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin
CO2 Kohlendioxid
CMT California-Mastitis-Test (Schalm-Test)
DNA desoxyribonucleic acid (Desoxyribonukleinsäure)
DTT Dithiothreitol
E. coli Escherichia coli
EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid (Ethylendiamintetraessigsäure) eLF elektrische Leitfähigkeit
exp. experimentell
GLDH Glutamatdehydrogenase ha Hektar
HL Euterviertel hinten links
HPLC High performance liquid chromatography (Hochleistungs- Flüssigkeits-Chromatografie)
HR Euterviertel hinten rechts I.E. Internationale Einheiten
IgM Antikörper der Immunglobulinklasse M IL-1 Interleukin 1
i.m. intramuskulär
k.A. keine Angabe
M Mastitis
MCH mean corpuscular haemoglobin
MCHC mean corpuscular haemoglobin concentration MCV mean corpuscular volumen
MPA Metaphosphorsäure
NaF Natriumfluorid
NAGase N-Acetyl-β-D-glucosaminidase NRC National Research Council
NS normale Sekretion
Pa anorganisches Phosphat PLT platelets (Thrombozyten) PMN polymorphonuclear neutrophils p.p. post partum
RNA ribonucleic acid (Ribonukleinsäure) S. aureus Staphylococcus aureus
s.c. subkutan
sd Standardabweichung
SC Somatic Cells
SCC Zellzahl/ml (Somatic Cell Count) Str. agalactiae Streptococcus agalactiae
Tab. Tabelle
TM Trockenmasse
TS Trockensteher
UM unspezifische Mastitis VAG Viertelanfangsgemelk
VGH Viertelhandgemelk
VGM Viertelgesamtgemelk VL Euterviertel vorne links VR Euterviertel vorne rechts Xa arithmetischer Mittelwert
1 EINLEITUNG
Mastitiden stellen den ökonomisch bedeutendsten Faktor für die Milchproduktion dar.
Die bovine Mastitis ist ein multifaktorielles Geschehen. Zahlreiche Autoren gehen davon aus, dass zwischen Milchleistungshöhe pro Kuh und Laktation und der Neuerkrankungsrate Beziehungen bestehen. Jedoch widerlegen andere Berichte, unter anderem der Jahresbericht des israelischen Herdbuches, diese Betrachtungsweise.
Hinlänglich ist bewiesen, dass multikausale Faktoren die Entstehung von Mastitiden begünstigen können, wenn in ausreichender Menge ursächlich verantwortliche Mastitiserreger vorhanden sind. Für alle Infektionen der Milchdrüse gilt, dass erst eine entsprechend hohe Zahl von Erregern eine Mastitis initialisieren kann. Hieraus ergibt sich, dass nur eine gute Abwehrfunktion der Milchdrüse das Auftreten von Mastitiden reduzieren kann.
Vor diesem Hintergrund wurde mir als Mitglied der Arbeitsgruppe „Mastitisforschung“
der Zentrumabteilung für Hygiene und Technologie der Milch der Tierärztlichen Hochschule Hannover von Herrn Prof. Dr. Dr. habil. Jörn Hamann die Bearbeitung folgender Fragestellungen übertragen:
1) Führt eine Applikation von Vitaminen in der Zeitspanne Trockensteherphase – Frühlaktation zu signifikanten Änderungen von Blut- bzw. Milchparametern?
2) Bestehen zwischen gesunden und erkrankten Eutervierteln Unterschiede in den Änderungen, die durch die oben genannte Applikation induziert werden?
3) Wird mit einer derartigen Vitamingabe eine Beeinflussung der Neuinfektionsrate der bovinen Milchdrüse erzielt?
2 SCHRIFTTUM
2.1 Definition der Eutergesundheit
Der allgemeine Gesundheitsstatus wird durch die Homöostase charakterisiert. Sie ist die Tendenz eines biologischen Systems (Population, Individuum, Prozess), unter Inanspruchnahme eigener Regulationseinrichtungen ein dynamisches Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, um die Lebensfähigkeit in einer bestimmten Umwelt zu sichern (WILLER 1991).
Die Eutergesundheit, als Zustand der Milchdrüse, der aufgrund einer klinischen Untersuchung, einschließlich Sekretbeschaffenheit, sowie bakteriologischer, zytologischer und physikalisch – chemischer Befunde den physiologischen Normalwerten entspricht (BERGMANN 1991), richtet sich als Teil des allgemeinen Gesundheitsstatus ebenfalls an der Homöostase aus. Zur Beurteilung des allgemeinen wie auch des Eutergesundheitsstatus und damit des dynamischen Gleichgewichts, bedient man sich zumeist der Analyse von Parametern (bakteriologisch, zytologisch, chemisch-physikalisch) verschiedener Substrate und einem anschließenden Vergleich der Befunde mit korrespondierenden Referenzbereichen, die als physiologisch angesehen werden.
2.1.1 Einflussgrößen
Die Beurteilung der Eutergesundheit wird durch die Kenntnis einer Vielzahl mastitisprädisponierender Faktoren erleichtert (Tab. 1). Dabei werden heute vor dem Hintergrund weiterer Leistungssteigerungen bevorzugt die Haltungsbedingungen als exogene Einflüsse und metabole Prozesse der hochleistenden Kuh als endogene Faktoren betrachtet (Abb. 1). In der Mehrzahl der Fälle treten jedoch synergistische Effekte auf, die eine zweifelsfreie Zuordnung der Einflussgrößen in die Kategorien Haltungsbedingungen oder Leistung nicht gewährleisten. Das Ziel ist letztendlich für beide Kriterien – Haltungsbedingungen und Laktationsleistungen – vertretbare Kompromisse zu finden, um unter Erhalt der Homöostase und ausreichender Leistung die Krankheitsdisposition so gering wie möglich zu halten (HAMANN u.
KRÖMKER 1999).
Tab. 1: Auf die Eutergesundheit von Milchkühen wirkende Faktoren e n d o g e n
Genetik Laktationsparameter Melkbarkeit Versorgungs-/Stoffwechsellage Immunkompetenz
Erkrankungen
HORMONELLE + METABOLISCHE + ZYTOLOGISCHE PROZESSE
LEISTUNG ª
EUTERGESUNDHEIT
©
HALTUNGSUMWELT
EXTERNE UMWELTFAKTOREN
Regional Lokal - Klima
- Geographie - Tradition
- Topographie - Weideform - Weidenutzung INTERNE UMWELTFAKTOREN Gebäude Technische Auslegung und
Funktion des Stalles
Melkmanagement - Klima
- Futter
- Management - Hygiene
- Aufstallung - Fütterungssystem - Entmistungssystem - Einstreu
- Verfahren - Technik - Hygiene - Personal e x o g e n
Die Abbildung 1 stellt die Mastitisprädisposition als Interaktion zwischen Mängeln in der Haltung und der Laktationsleistung außerhalb des Bereichs der Homöostase schematisch dar (HAMANN u. KRÖMKER 1999).
Haltungsmängel
Mastitisprädisposition
Mastitisprädisposition
In der heutigen Zeit unzureichender bakteriologischer Netto-Heilungsraten nach Applikation antibiotischer Präparate, geprägt von politischen und medizinischen Wünschen, die Anwendung von Antibiotika in der Veterinärmedizin einzuschränken (KRÖMKER 1999), und der zunehmenden Erkenntnis der wirtschaftlichen Folgen von Eutergesundheitsstörungen, bekommt die Mastitisprophylaxe eine stetig wachsende Bedeutung. Spezielle Erkenntnisse über die Versorgung mit Mikronährstoffen von hochleistenden Milchkühen zur Optimierung der spezifischen und unspezifischen Abwehr rücken immer mehr in das Blickfeld der um Mastitisprävention bemühten Interessengruppen. Allerdings sollte, wie auch WOLFFRAM (1998) in seinen Betrachtungen über Beziehungen zwischen Vitamin E/Selen und Eutergesundheit letztlich bemerkte, aufgrund der multifaktoriellen Natur des Mastitisgeschehens keine „Wunderwirkung“ einer bedarfsgerechten Vitaminversorgung auf die Eutergesundheit erwartet werden.
2.2 Kriterien des biochemischen Blutprofils
Kriterien oder auch unterscheidende Merkmale des Blutes definieren sich über den Gehalt an geformten, korpuskulären Blutbestandteilen (Leukozyten, Erythrozyten, Thrombozyten) und dem Gehalt an ungeformten Blutbestandteilen (z. B.
Bluteiweißstoffe, Hämoglobin, Bilirubin, Elektrolyte). Anzahl bzw. Gehalt im Blut sind individuellen, tierartlichen und altersbedingten Schwankungen unterlegen sowie von endogenen und exogenen Einflüssen abhängig (RIBBECK 1991).
2.2.1 Physiologische Referenzbereiche
Ein- oder zweiseitig begrenzte Bezugsbereiche innerhalb eines Merkmalpools zur Beurteilung von Einzelwerten finden sich in zahlreichen Informationsquellen.
Allerdings variieren die Angaben zu diesen physiologischen Referenzen erheblich und eventuelle Einflussgrößen finden nur bedingt Beachtung. Die Variationsbreite liegt zum Teil bei mehreren hundert Prozent (MEE u. McLAUGHLIN 1995).
Im Folgenden wird versucht, unter Beachtung der Relevanz für die Zielstellung dieser Arbeit, die Referenzbereiche ausgewählter Parameter aus verschiedenen literarischen Quellen in Tabellenform wiederzugeben.
2.2.1.1 Korpuskuläre Blutparameter
KOLB (1989) sieht physiologische Schwankungen der relativen Erythrozytenzahl ursächlich im Wassergehalt des Blutes und einen physiologischen Abfall in Trächtigkeit und zunehmendem Alter. Im Zusammenhang mit Störungen der Erythropoese führt, neben einem Eisen-, Kupfer- und Kobalt- Mangel, auch ein Vitamin B12- und Folsäure- Mangel zu einer verkürzten Lebensdauer der roten Blutzellen und damit zu einer Anämie (KOLB 1980, VERTER 1985). Tocopherol, Vitamin E, beteiligt sich mit der Selen-abhängigen Glutathionperoxidase an der Oxydierung von Peroxiden, welche durch Reaktionen ungesättigter Fettsäuren der Erythrozytenmembran mit Sauerstoff entstehen und die Blutzellen schädigen (KOLB 1989). Für die Zunahme roter Blutzellen ist nach ROSSOW (1985) die relative Erythrozytose (Hämokonzentration) durch verminderte Wasseraufnahme, Wasserverlust (Diarrhoe, Verbrennungen usw.) oder Flüssigkeitsverschiebungen (Schock) bedeutungsvoll. Polyzytämien, hervorgerufen durch äußeren oder inneren O2-Mangel (Höhenadaptation bzw. kardiale / pulmonale Dyspnoe) sowie körperliches Training (sekundäre Erythrozytosen) oder exzessive Erythroblastenbildung im Knochenmark dürften beim Rind eher bedeutungslos sein.
Für das weiße Blutbild bedingt ein genereller Mangel an B- Vitaminen, mit ihrer Beteiligung als Kofaktoren an vielen Biosynthesen, häufig eine Leukopenie. Eine signifikante Steigerung der Leukozyten, speziell der neutrophilen Granulozyten und der Monozyten, zum Zeitpunkt der Geburt wird mit einer verminderten Migration in die peripheren Gewebe beschrieben und als eine Ursache für die Depression der zellulären Abwehr in der peripartalen Phase angesehen (MEGLIA et al. 2001).
Tabelle 2 gibt Referenzbereiche wieder.
2.2.1.2 Nicht-korpuskuläre Parameter des roten Blutbildes
Da, wie unter 2.2.1.1 erwähnt, ein Mangel spezieller Vitamine eine Anämie mitverantworten kann, ist die Bestimmung der Erythrozytenindices für eine differenzierende Anämiediagnostik durchaus sinnvoll.
Der Hämatokrit als Ausdruck der Erythrozytensäule zur Gesamtblutsäule unterliegt ebenfalls, angepasst an die Erythrozyten, physiologischen Schwankungen. Eine Verminderung des Hämatokrits infolge einer Anämie sowie eine Zunahme durch eine übermäßige Hämokonzentration oder Polyzytämie sprechen, außer in bestimmten Fällen der sekundären Erythrozytosen (siehe 2.2.1.1), für pathologische Ursachen (ROSSOW 1985). Die entsprechenden Referenzwerte sind ebenfalls in Tabelle 2 dargestellt.
2.2.1.3 Parameter des Energie- und Leberstoffwechsels
Die Aktivität spezieller Enzyme im Blutplasma liefert Hinweise über den Gesundheits- zustand bestimmter Organe, wie Störungen der Leberfunktion, welche neben toxischen und infektiösen Ursachen auch generelle Fütterungsmängel und solche der Vitamin-E- und Selenversorgung widerspiegeln (KOLB 1989).
Die gewählten energetischen Parameter lassen ebenfalls Aussagen über die Versorgungs- und Stoffwechselbilanz der Tiere zu und sind in ihren jeweiligen physiologischen Schwankungsbereich ein Mitgarant für Gesundheit und Leistungsfähigkeit. ß-Hydroxybutyrat fällt unter anderen durch verstärkten Fettsäurenabbau an, z. B. durch Glukosemangel verursacht. Der Harnstoffgehalt ist von der Rohproteinaufnahme abhängig. Er steigt aber auch infolge einer Schädigung der Nieren.
Einige physiologische Vergleichswerte relevanter Plasmaenzyme und Parameter des Stoffwechsels für Wiederkäuer enthält Tabelle 2.
Tab. 2: Darstellung physiologischer Referenzen korpuskulärer Blutbestandteile, Parameter des roten Blutbildes und des Energie- und Leberstoffwechsels
Para-
meter Referenzbereiche Dimen-
sion
Korpuskuläre Blutbestandteile Leuko-
zyten 5 – 10 6 – 10 7 – 10 5 –10 8 – 10 4 – 10 5 – 10 5 – 10 6,77 103 / µl Erythro-
zyten 5 – 7 5 – 8 5 – 8 5 – 7 6 – 8 5 – 10 5 – 8 5 – 10 6,19 106/ µl Thrombo-
zyten 100-600 200-600 --- 200-800 200-800 200-800 200-600 300-800 362 103 / µl Parameter des roten Blutbildes
Hämo-
globin 9 - 13 9 – 12 > 10 ~12 8 – 14 8 – 15 8 – 12 9 – 14 9,5 g / dl Hämato-
krit 24 – 48 30 – 40 > 32 ~35 25 – 35 28 – 40 30 – 40 28 – 38 28,1 % MCH 14 – 24 9 – 15 --- 15 – 20 14 – 20 --- 14 – 24 11 – 17 15,4 pg MCV 45 – 65 42 – 74 --- 46 – 54 40 – 60 --- 40 – 60 46 – 65 45,6 µm3 MCHC 24 – 26 16 – 21 --- 32 – 39 26 – 34 --- 26 – 34 31 – 34 33,7 g / dl
Parameter des Energie- und Leberstoffwechsels
Glukose 1,7 – 3,3 2,2 – 3,3 > 2,6 2,2 – 3,9 3,0 – 3,3 > 2,6 2,2 – 2,3 2,5 – 3,3 2,35 mmol / l freie Fett-
säuren 100-900 220-340 100-500 100-900 < 600 100-900 --- --- 102,1 µmol / l Gesamt-
bilirubin < 8,5 0,2 – 8,6 < 6,8 --- < 7,0 < 10 < 8,5 < 6,8 2,86 µmol / l ASAT < 30 13 – 30 < 68 --- < 50 10 – 50 < 100 < 80 32,81 U / l GLDH < 2 < 31 < 7 --- < 8,0 < 7 --- < 10 10,07 U / l
β - Hydroxy-
butyrat
0,2 – 0,9 < 1 < 1 --- < 1 0,2 – 1,6 --- < 0,6 0,6 mmol / l Harnstoff 3,3 – 7,5 3,5 – 5,0 3,3 – 5,0 2,5 – 4,2 3,5 – 5,0 2,0 – 8,0 < 8,0 3,3 – 5,5 5,86 mmol / l
Quelle
FÜRLL et al. 1981 VRZGULA u. SOKOL 1987 JACOBI 1988 KOLB 1989 ROSENBERGER 1990 BICKHARDT 1992 HOFMANN 1992 KRAFT u. DÜRR 1997 REDETZKY 2000
2.2.1.4 Parameter des Mineralstoffwechsels
Die vorrangigen Aufgaben der Mineralstoffe bestehen in der Aufrechterhaltung des osmotischen Drucks und der Gewährleistung der neuromuskulären Erregbarkeit.
Kalzium und Phosphat sind zudem primäre Bestandteile des Skelettstoffwechsels und an dessen Regulierung ist wiederum Vitamin D maßgeblich beteiligt. Der extraplasmatische Pool für Kalzium beträgt etwa das 25-fache der zirkulierenden Menge (ROSSOW 1985).
Eine physiologische Abnahme der Serumkonzentration mit steigender Zahl der Abkalbungen wird für anorganisches Phosphat und Kalzium beschrieben (KOLB u.
GÜRTLER 1971). Tabelle 3 gibt einige Referenzwerte wieder, allerdings ohne eine tendenzielle Abhängigkeit des Kalzium- und Phosphatgehalts von der Laktationsanzahl zu berücksichtigen.
Tab. 3: Darstellung physiologischer Referenzen ausgewählter Parameter des Mineralstoffwechsels
Parameter Referenzbereiche Dimen-
sion Kalzium 2,3 – 2,7 2,3 – 2,8 2,5 – 2,7 2,5 ±0,37 2,1 – 3,0 2,0 – 3,0 2,0 – 3,0 2,2 – 2,9 mmol / l Magnesium 0,74 – 1,23 0,8 – 1,1 1,0 – 1,2 1,07 ±0,16 0,7 – 1,2 0,6 – 1,3 0,6 – 1,3 0,8 – 1,2 mmol / l
anorg.
Phosphat 1,6 – 2,3 1,6 – 2,3 1,7 – 2,1 --- 1,1 – 2,4 0,7 – 2,6 1,3 – 2,2 1,6 – 2,3 mmol / l
Quelle
FÜRLL et al. 1981 VRZGULA u. SOKOL 1987 JACOBI 1988 KOLB 1989 ROSENBERGER 1990 BICKHARDT 1992 HOFMANN 1992 KRAFT u. DÜRR 1997
2.2.1.5 Vitamine
Die nachfolgend besprochenen Vitamine, welche nicht die gesamte Vitaminpalette darstellen, sind der Fragestellung aus Sicht der zugänglichen Literatur am dienlichsten. Sie wurden in dieser Auswahl untersucht und mit Ausnahme von Biotin und Folsäure auch supplementiert.
2.2.1.5.1 Fettlösliche Vitamine
Die fettlöslichen Vitamine A, D und E gelten auch beim Wiederkäuer als essenziell.
- Vitamin A -
Nachfolgende Tabelle 4 gibt physiologische Blutwerte wieder.
Da UNDERWOOD et al. (1979) und GERLACH et al. (1988) eine streng homöostatische Regelung der Vitamin A-Konzentration im Blut im Zusammenhang mit der Speicherkapazität für Retinol in der Leber beschreiben, eignet sich diese weniger für die Beurteilung der aktuellen Versorgungslage der Rinder. Die Vitamin A- Konzentration im Blut fällt durch Vitamin A-Mangel im Futter und leistungsabhängig
Tab. 4: Referenzwerte für Vitamin A im Rinderblut
Quellen Referenzbereiche mg/l Laktationsstadium 0,32 Spätlaktation (Stallfütterung)
0,24 Kalbeperiode
BURGSTALLER 1980
0,31 Frühlaktation (Weidegras) LESIAK 1981 u. 1987 > 0,3
CHEW et al. 1982 > 0,8
Minimallevel über gesamte Laktationsperiode
KOLB 1989 0,1 – 0,3 Laktationsschnitt
PULS 1994 0,3 – 0,7 k.A.
JUKOLA et al. 1996 0,39 ± 0,08 Laktationsschnitt
FLACHOWSKY 1999 0,21 – 0,33 k.A.
0,35 1 Monat ante partum
0,23 peripartal
MEGLIA et al. 2001
0,4 1 Monat post partum k.A. : keine Angabe
Trotzdem wird in vielen Arbeiten ein laktationsabhängiger Kurvenverlauf beschrieben, welcher eine Maximalkonzentration in der Spätlaktation erreicht und einen Minimalwert zum Geburtszeitraum, teilweise verbunden mit hohem Vitamin A- Gehalt des Kolostrums und anschließender, mehrere Wochen dauernder, langsamer Rückkehr zur Norm (STÖCKL et al. 1975; BURGSTALLER et al. 1980; OLDHAM et al. 1991; MICHAL et al. 1994; KOLB u. SEEHAWER 1998; MEGLIA et al. 2001).
- Vitamin D -
Als Vitamin D werden allgemein verschiedene Steroid-Derivate bezeichnet. Die zwei bedeutendsten sind Vitamin D2 (Ergocalciferol), vor allem unter UV-Strahlung in getrockneten Pflanzen entstehend und Vitamin D3 (Cholecalciferol) in tierischen Produkten wie Milch und Leberöl vorkommend. Beide sind im Säugetierorganismus gleichermaßen aktiv (KOLB u. GÜRTLER 1971; FLACHOWSKY 1999). Der weitestgehende Verzicht von Heu in der modernen Rinderfütterung reduziert die ohnehin begrenzten natürlichen Vitamin D-Quellen. Die gängige Zufuhr von Vitamin D3-Metaboliten über das Mineral- und Leistungsfutter bleibt aber ökonomisch zu hinterfragen (AWT 2001).
Der Gehalt im Blutplasma wird anhand des Vitamin D-Metaboliten 25- Hydroxycholecalciferol (25[OH]D3) bestimmt, welcher sich durch eine längere Halbwertszeit (2 – 3 Wochen) gegenüber der sehr kurzen Halbwertzeit der aktivierten Form, dem 1,25-Dihydroxycholecalciferol, zur Statusbestimmung sehr gut eignet (HORST 1986; FLACHOWSKY 1999).
Die Blutreferenzwerte für 25-(OH)-Cholecalciferol finden sich in Tabelle 5.
Tab. 5: Referenzwerte für 25-(OH)-Cholecaciferol im Rinderblut
Quellen Referenzbereiche nmol/l Laktationsstadium / Jahreszeit Mc DERMOTT et al. 1985 ~ 50 14 d ante partum (Offenstall)
STUREN 1985 50 - 125 k.A.
~ 55 Konservatfütterung im Sommer 15.000 I.E.Vit.D3/lakt.Kuh/Tag bis 117 mit Weidegang im Sommer
+15.000 I.E.Vit.D3/lakt.Kuh/Tag FLACHOWSKY et al. 1993
<12,5 (<25) Winter (mit Zufütterung von 15.000 I.E.Vit.D3/lakt.Kuh/Tag) HORST et al. 1994 50 - 125
PULS 1994 50 - 175 k.A.
Die Speicherfähigkeit für Vitamin D im Organismus bei vorangegangener optimaler Versorgung schätzt KOLB (1999) auf 6 – 8 Wochen ein.
Im Blutplasma kommen etwa zwei Drittel der gesamten Körperreserve an Vitamin D als 25(OH)D3 vor (HORST et al. 1994).
Eine physiologische Abnahme des Plasmagehalts von 25-Hydroxycholecalciferol im peripartalen Zeitraum wird unter anderem von MARQUARDT et al. (1977) sowie McDERMOTT et al. (1985) beschrieben und mit einer vermehrten Umwandlung in die aktivierte Form erklärt. In dieser Phase konnten BARTON et al. (1981) und HORST et al. (1994) einen dementsprechenden 1,25-Dihydroxycholecalciferol-Peak messen.
Den Einfluss der Jahreszeit und unterschiedlicher Lichtverhältnisse, auch in Abhängigkeit von der Haltungsform, fassten FLACHOWSKY et al. (1993) vor allem gestützt auf RICHTER et al. (1990), eindrucksvoll zusammen. Damit unterstreicht die Arbeit die Abhängigkeit des Vitamin D-Metabolismus von der UV-Strahlung. Sie stellt allerdings auch keine signifikante Abhängigkeit zwischen der Serumkonzentration von Kalzium- und Phoshorionen und dem Serumgehalt an 25-Hydroxycholecalciferol fest. Selbst bei grenzwertigen 25-(OH)-Cholecalciferol-Plasmakonzentrationen von weniger als 5 ng / ml (13 nmol/l) liegen die stark gestreuten Werte für Kalzium und anorganisches Phosphat im Normalbereich (Tab. 6). Der defizitäre Bereich von 25- (OH)-Cholecalciferol wird mit Serumkonzentrationen < 5 ng / ml (13 nmol/l) von HORST et al. (1994) bzw. < 10 ng / ml (26 nmol/l) von RICHTER et al. (1990) und FLACHOWSKY et al. (1991) angegeben. Toxische Effekte treten nach HORST et al.
(1994) um Blutkonzentrationen von 200 – 300 ng 25(OH)D3 / ml (520 – 780 nmol/l) ein.
Im Hinblick auf die Supplementierung von Vitamin D3 wurde durch in vitro-Versuche ein beträchtlicher Vitamin D3-Abbau im Pansensaft ermittelt (HORST et al. 1994).
Schon drei Jahre vorher ließen die Ergebnisse nach parenteraler bzw. oraler Vitamin D3-Supplementierung auf einen Vitamin D3-Abbau im Pansen und eine verminderte
Dabei stellten mehrere Untersucher fest, dass eine Zufuhr von Vitamin D3 oder bestimmten Hydroxyvitamin D3-Analoga die 1α-Hydrolase in der Niere hemmen, was zu einer verringerten körpereigenen Synthese von 1,25-HydroxyCholecalciferol aus 25 (OH)D3 führt und letztendlich einen die Gebärparese fördernden Effekt im Ca/P- Haushalt bewirkt.
Tab. 6: Ca u. Pa im Rinderblut in Abhängigkeit von der 25-(OH)-Cholecalciferol – Konzentration (FLACHOWSKY et al. 1993)
25-(OH)-Cholecalciferol-Konz. im Plasma (nmol / l)
Ca (mmol / l)
Pa
(mmol / l)
< 12,5 2,98 ± 0,12 1,99 ± 0,34
12,5 – 25,0 2,67 ± 0,12 1,80 ± 0,37
25,0 - 50 2,71 ± 0,10 1,88 ± 0,17
> 50 2,91 ± 0,09 2,33 ± 0,33
- Vitamin E -
Als Vitamin E sind Derivate des Tocols und des Tocotrienols wirksam. Die höchste Vitamin E-Wirksamkeit besitzt das d-α-Tocopherol gefolgt vom d-β-Tocopherol (BASF 1995; KOLB 1999).
Nach der Resorption im Dünndarm wird Vitamin E über Blut und Lymphe zur Leber transportiert und gelangt von dort in die entsprechenden Zielgewebe auf dem Blutweg. Daraus resultierend zeigt die Vitamin E-Konzentration im Blut die momentane Versorgungslage, während die Speicherkapazität von Leber, Depotfett und Muskulatur die langfristige Versorgung gewährleisten (FLACHOWSKY 1999).
Die Vitamin E-Resorption aus dem Dünndarm ist allerdings stark reglementiert und hängt hauptsächlich von der Höhe der Aufnahme mit dem Futter ab.
Ein reichhaltiges Vitamin E-Angebot, z. B. Sommerweide, ist mit einer Resorptionsrate von nur etwa 5 % assoziiert, während Mangelsituationen eine Resorptionsrate bis zu 75 % induzieren können (KOLB u. GÜRTLER 1971).
WEISS et al. (1997) dokumentierten trotz gleicher Vitamin E-Aufnahme über das Futter eine höhere α-Tocopherol-Konzentration im Blut im Zusammenhang mit höheren Blutplasmalipidwerten.
Um den Geburtszeitraum ist daher, neben einer Abnahme der Plasmalipide, auch ein Abfall der Konzentration von Vitamin E im Blut zu erwarten (POLITIS et al. 1996;
SMITH et al. 1997; KOLB 1999; MEGLIA et al. 2001). Diese Abnahme ist weniger physiologisch zu bewerten. Vielmehr kann man sie auf einen Mehrverbrauch an Antioxidantien durch umwelt- und leistungsassoziierte (Geburt, Kolostrumproduktion) Stresssteigerungen mit zunehmender Cortisolsekretion, gesteigertem O2-Verbrauch und daraus resultierendem erhöhten Anfall freier Radikale zurückführen (KOLB u.
SEEHAWER 2000).
NDIWENI und FINCH (1991) stellten in ihren Untersuchungen keine signifikanten Änderungen in der Vitamin E-Plasmakonzentration auf einer Zeitachse von 6 bis 71 d post partum fest.
Folgende Tabelle 7 zeigt Referenzbereiche für Vitamin E.
Tab. 7: Referenzwerte für Vitamin E im Rinderblut
Quellen Referenzbereiche mg/l Laktationsstadium / Jahreszeit 7,57± 1,86 Mastitisinzidenz < 30 %
NDIWENI et al. 1991
7,74± 1,69 Mastitisinzidenz > 30 % laktierend / im Winter MILLER et al. 1994 2,55 laktierend (∅ 30.d p.p.)
OLSON 1995 > 4,0 k.A.
JUKOLA et al. 1996 5,9 ±2,6 laktierend
BARRETT et al. 1997 4,07 ±0,15 letztes Laktationsdrittel
KOLB 1999 3,0 – 10,0 k.A.
4,5 1 Monat ante partum
3,53 peripartal
MEGLIA et al. 2001
5,84 1 Monat post partum
2.2.1.5.2 Wasserlösliche Vitamine
Die wasserlöslichen Vitamine werden einschließlich des fettlöslichen Vitamin K im Verdauungstrakt der Wiederkäuer synthetisiert und gelten daher als nicht essenziell.
Den Umfang der mikrobiellen Synthese beeinflusst, mit Ausnahme von Ascorbinsäure, die Rationsgestaltung. Demnach müssten wiederkäuergerecht ernährte Rinder nicht supplementiert werden (FLACHOWSKY 1999).
- Vitamin B2 -
Riboflavin wird im Körper zu Flavin-Mononucleotid (FMN) und Flavinadenin- Mononucleotid (FAD) umgewandelt, welche als Koenzyme für verschiedene Redoxreaktionen fungieren. Angaben zur Blutkonzentration von Riboflavin finden sich bei KOLB (1999), welcher die Aussage eines unterschiedlichen Vitamin B2- Gehalts im Blutserum von Rindern verschiedener Rassen mit von SQUIPP et al.
(1958) ermittelten Werten belegt. Diese schwanken rassenabhängig zwischen 15,9 ± 9,7 µg/l für Ayrshire und 25,6 ± 7,4 µg/l für Holstein-Friesen. Während FLACHOWSKY (1999) noch bemerkte, dass ein Mangel an Vitamin B2 oder Sonderwirkungen hoher B2-Gaben beim Wiederkäuer bislang unbekannt seien, wurde wahrscheinlich kurz danach von SATO et al. (1999) eine Arbeit veröffentlicht, welche signifikant reduzierende Effekte einer Vitamin B2-Injektion auf das Zellzahlniveau und stimulierende Effekte auf die Aktivität der neutrophilen Granulozyten im Blut beschreibt. Allerdings publizierte auch schon OSAME et al.
(1995) eine Studie, in welcher eine i.m.-Injektion von mehr als 10 mg/kg KGW Vitamin B2 für Kälber und mehr als 5 mg/kg KGW Vitamin B2 für Rinder 48 h post injectionem zu einer Zunahme des Gehalts an Neutrophilen im Blut und bereits 24 h post injectionem zu einer erhöhten bakteriziden Wirksamkeit dieser Zellen führte.
Eine orale Supplementierung sollte allerdings weniger sinnvoll erscheinen. So berichtet das NRC (2001), gestützt auf mehrere Autoren, von einer fast 100 %igen mikrobiellen Zerstörung von oral supplementiertem Riboflavin im Pansen.
Entsprechend wird aber auch von einer hohen mikrobiellen Synthese berichtet, deren Ergebnis zu etwa 25 % im Dünndarm absorbiert wird und für die Bedarfsdeckung ausreichen sollte.
- Vitamin B12 -
Im Gegensatz zu anderen B-Vitaminen gibt es hier keine pflanzliche Synthese.
Vitamin B12 wird ausschließlich von Bakterien synthetisiert (GIRARD 1998). Vom Namen Cobalamin lässt sich schon eine essenzielle Kobaltaufnahme als Voraussetzung für die mikrobielle Synthese in den Vormägen der Rinder ableiten (KOLB u. GÜRTLER 1971; FLACHOWSKY 1999). Untersuchungen in der Puerperalphase ließen erkennen (STÖCKL et al. 1975), dass sich in den letzten Trächtigkeitstagen der Vitamin B12-Gehalt im Serum erhöht, um in den ersten Tagen post partum stark abzufallen und nach etwa 6 Wochen wieder den Normbereich zu erreichen. Nach GIRARD und MATTE (1999) hielt die Depression bis ca. zur 12.
Woche post partum an. Außerdem stellten diese Autoren höhere Serumkonzentrationen für multipare Kühe gegenüber Erstkalbinnen über den gesamten Laktationsverlauf fest.
Bemerkenswert ist auch die Tatsache, dass ca. 50 % (HALPIN et al. 1984) der Plasmakonzentration an Totalvitamin B12 sogenannte biologisch inaktive Vitamin B12- Analoga sind (BIGGER et al. 1976), welche über die Niere ausgeschieden werden (WALKER u. ELLIOT 1972). Dies ist besonders bedeutungsvoll für die Erklärung der reduzierten Vitamin B12-Serumkonzentration in der Frühlaktation. Unter konzentratreicher Fütterung erhöht sich die ruminale Produktion von Vitamin B12- Analoga auf Kosten der Cobalaminsynthese (WALKER u. ELLIOT 1972).
Konzentratreiche Rationen stimulieren aber wiederum die Produktion von Propionsäure (BAUMAN et al. 1971) und deren metabolische Umsetzung benötigt dann in der Phase der Frühlaktation mehr Cobalamin (GIRARD 1998). Vitamin B12
kann auch im tierischen Gewebe eingelagert werden und steht dann für längere Zeit enzymatischen Prozessen zur Verfügung (GIRARD 1998; FLACHOWSKY 1999).
Obwohl die Produktion von Vitamin B12 durch die ruminalen Mikroorganismen generell als ausreichend betrachtet wird, um Mangelerscheinungen beim Rind zu
Tabelle 8 enthält Blutserumwerte für Vitamin B12.
Tab. 8: Referenzwerte für Vitamin B12 im Rinderblut
Quellen Referenzbereiche ng/l Laktationsstadium
330 peripartal
175 1 Woche post partum STÖCKL et al. 1975
200 6 Wochen post partum
DUBESKI u. OWENS 1993 150 - 396 k.A.
40 – 200 (Co-Versorgung mangelhaft) 250 – 350 (Co-Versorgung suboptimal) PULS 1994
400 – 900 (Co-Versorgung gut)
k.A.
- Folsäure -
Das aus der Folsäure gebildete Koenzym Tetrahydrofolsäure ist Bestandteil von Enzymen, welche zur Bildung von Purin- und Pyrimidinbasen und damit zur Nucleotidsynthese notwendig sind.
Ein Folsäuremangel würde sich zuerst in Veränderungen des Blutbildes mit Anämie zeigen (KOLB u. GÜRTLER 1971), die noch ausgeprägter unter gleichzeitigem Vitamin B12-Mangel sein können (BASF 1995). Trotz guter mikrobieller Synthese und ausreichenden Gehalten von Folsäure im Futter wiesen GIRARD et al. (1995) eine suboptimale Versorgung für Kälber und laktierende Rinder nach, welche durch eine Folsäure-Zulage verbessert werden konnte, und sogar zu einer linearen Leistungssteigerung führte (GIRARD u. MATTE 1998). Im Falle einer oralen Supplementation von Folsäure wird jedoch ein Teil in den Vormägen mikrobiell zersetzt und steigert nicht in gewolltem Maße den Blutplasmaspiegel (ZINN et al.
1987; GIRARD et al. 2001). FIALIK (1980) konnte im direkten Vergleich einer täglichen oralen mit einer täglich parenteralen (i.m.) Folsäurezufuhr ein deutlich höheres Folsäureniveau im Blutserum zu Gunsten der i.m.-Applikation nachweisen.
TREMBLAY et al. (1991) fanden minimale tageszeitliche Schwankungen von Folatserumkonzentrationen im Blut laktierender Kühe.
Signifikant niedrigere Folsäurekonzentrationen im Serum trockenstehender Kühe gegenüber laktierenden Kühen beobachteten GIRARD et al. (1989) und TREMBLAY et al. (1991). Dabei wurde die niedrigste Serumkonzentration an Folaten zum Geburtszeitpunkt mit Werten unter 10 ng/ml ermittelt (GIRARD et al. 1989 u. 1995).
Auf die Normalisierung bis etwa zur 8. Woche post partum, folgt mit erfolgreicher Konzeption eine Abnahme der Folsäurekonzentration im Serum bis zur Geburt, welche die Hypothese des gesteigerten direkten Verbrauchs durch den Fötus stützt (TREMBLAY et al. 1991; GIRARD et al. 1995).
In ihren Supplementierungsversuchen sahen GIRARD und MATTE (1998) die Abnahme der Folsäure im Serum im Laufe der Laktation auch in nichttragenden Kühen. Sie konnten dies allerdings nicht statistisch absichern. Unterschiede in der Konzentration von Folsäure im Serum zwischen primiparen und multiparen Tieren konnten von GIRARD und MATTE (1998) nicht festgestellt werden, jedoch erhöhte sich durch Zulage von Folsäure zur Ration (2 bzw. 4 mg Folsäure pro kg KGW) die Konzentration der Folsäure im Blutserum. Diese tägliche orale Supplementierung steigerte die Folsäurekonzentration im Blut deutlicher als eine nur einmal pro Woche durchgeführte i.m.-Injektionen mit Folsäure in einem vorangegangenen Versuch, in dem auch niedrigere Serumkonzentrationen von Folsäure der primiparen Tiere gegenüber den multiparen Kühen gefunden wurden (GIRARD et al. 1995). Tabelle 9 gibt Referenzbereiche und entsprechende Quellenangaben wieder.
Tab. 9: Referenzwerte für Folsäure im Rinderblut
Quellen Referenzbereiche ng/ml Laktationsstadium FIALIK 1980 12,7 – 22,7 1. Laktationsdrittel 9,68 ± 0,65 trockenstehend TREMBLAY et al. 1991
13,29 ± 0,65 laktierend DUBESKI u. OWENS 1993 13 ± 1,7 ( 7 – 25 ) k.A.
GIRARD u. MATTE 1998 16,7 Mittelwert: 4 Wochen ante partum bis 305. Tag der Laktation
- Vitamin H -
Eine nicht unbeträchtliche Biotinsynthese erfolgt überwiegend im Dünndarm (STEINBERG et al. 1994). Außerdem enthalten zahlreiche Komponenten der
Allerdings wurden gehäuft Hinweise auf einen positive Beeinflussung der Klauengesundheit durch zusätzliche Biotingaben veröffentlicht (DISTL u. SCHMID 1994; SCHMID u. GEIER 1994; HUNKELER et al. 1996). Eine indirekt positive Leistungssteigerung von Milchkühen durch zusätzliche Biotingaben ist als Effekt einer verbesserten Klauengesundheit in Zusammenhang mit einer erhöhten Futteraufnahme durchaus zu erwarten (GIRARD 1998). Unter diesem Aspekt ist wahrscheinlich auch die von BONOMI et al. (1996) beobachtete positive Beeinflussung der Milchleistung und Milchinhaltsstoffe nach oraler Biotinverabreichung zu werten. Die in der gesichteten Literatur gefundenen Konzentrationsangaben von Biotin im Serum beziehen sich immer wieder auf eine Angabe von FRIGG et al. (1993), welche einen Normalgehalt von 300 – 1000 pg/l in ihren Untersuchungen herausfanden.
- Vitamin C -
Die Eigensynthese der Ascorbinsäure erfolgt in den Mikrosomen der Leber- und Nierenzellen. Für den Übergang der Glucuronsäure zur Askorbinsäure werden Vitamin A und Vitamin E benötigt. Der Mangel der beiden Vitamine führt zum sekundären Vitamin C–Mangel. Durch die Beteiligung der Ascorbinsäure an der Tetrafolsäurebildung führt ein Vitamin C–Mangel unter anderem indirekt zu einer mangelnden Blutzellbildung und damit zu einer Anämie (KOLB u. GÜRTLER 1971).
HAAG und HOFMANN (1987) fanden hochsignifikante Beziehungen zwischen Ascorbinsäuregehalt im Blutplasma sowie Rasse, Alter und Jahreszeit. Die Milchleistung korrelierte signifikant negativ mit dem Plasmagehalt, was mit einem vermutlichen Vitamin C-Verlust über die Milch interpretiert wird.
Anzumerken ist auch die positive Korrelation zwischen Ascorbinsäurekonzentration im Blutplasma und Leukozytenzahl in derselben Untersuchung. SANTOS et al.
(2001) stellten fest, dass weder das Laktationsstadium noch die Laktationsanzahl einen Einfluss auf den Vitamin C-Gehalt im Blutplasma haben. Grundsätzlich konnten sie in ihren Untersuchungen keine Korrelationen finden, welche unterschiedliche Vitamin C-Konzentrationen im Blut der Rinder erklären könnten.
Dabei betrachteten sie neben den Laktationsdaten auch die Blutglukose, das Seruminsulin, ungesättigte Fettsäuren im Blut, die Konzentration der Aspartataminotransferase, den BCS und den Zellgehalt in der Milch.
Die von HIDIROGLOU et al. (1995) beobachtete Erniedrigung der Vitamin C- Konzentration im Plasma zur Geburt widerspricht Werten von SANTOS et al. (2001), da diese in der Gruppe der Frischlaktierenden (1. – 28. d) tendenziell den höchsten Wert ermittelten. Neben den gegenüber allen anderen Literaturangaben um ein Vielfaches höheren Werten des Ascorbinsäuregehalts im Blutplasma stellten KOLB et al. (1991) auch höhere Plasmawerte für Ascorbinsäure in den Wintermonaten als in den Sommermonaten fest.
Eine orale Supplementierung mit Ascorbinsäure führte mit 20 g/d (MACLEOD et al.
1999), mit 30 g/d (WEISS 2001) und 40 g/d (HIDIROGLOU 1999) stets zu ähnlichen linearen Zunahmen der Plasmakonzentration von Ascorbinsäure. HIDIROGLOU (1999) konnte darüber hinaus auch variierende Plasmakonzentrationen bei direkter oraler Gabe, geschützter Verabreichung (Ethylzellulosemantel) bzw. direkter abomasaler Gabe (Abomasalfistel) feststellen und somit den mikrobiellen Abbau von Ascorbinsäure im Pansen tendenziell nachweisen.
Referenzwerte für die Blutkonzentration von Vitamin C enthält Tabelle 10.
Tab. 10: Referenzwerte für Vitamin C im Rinderblut
Quellen Referenzbereiche mg/l Laktationsstadium
HAAG 1985 2,148 k.A.
1,9 peripartal und nach postpartalen Peak
HIDIROGLOU et al. 1995
2,2 – 2,6 14 d post partum
KOLB 1999 6 - 18 k.A.
2,60 1. – 28. Laktationstag 2,67 29. – 56.. Laktationstag 2,60 57. – 140. Laktationstag SANTOS et al. 2001
2,46 141. – 280. Laktationstag WEISS 2001 3,45 (19,8 µmol/l) 1. – 28. Laktationstag
2.2.2 Einflüsse der Eutergesundheit
In Tabelle 11 werden in der Literatur gefundene Einflüsse von Eutererkrankungen auf diverse Parameter des Blutprofils dargestellt. Dass man allerdings die Konzentrationsänderungen in der Mehrzahl der Befunde nicht pathognomonisch für Mastitiden betrachten kann, sondern diese durchaus weitere Erkrankungen primärer oder sekundärer Natur reflektieren können, gab REDETZKY (2000) zu bedenken.
Besonders die Konzentrationsänderungen der Mikronährstoffe und ihre Beziehung zu Eutererkrankungen bedürfen einer dualistischen Betrachtungsweise, kann doch sowohl das eine als auch das andere Ursache oder Wirkung sein.
Tab. 11: Konzentrationsänderungen im Blutprofil infolge von Eutererkrankungen Parameter Befund mögliche
Befundätiologie Quelle Untersuchungs- modalitäten
¾ erhöhte Migration in
Milchdrüse PAAPE et al. 1979
À NIKODEMUSZ et al. 1994 Korrelation zum SCC
½ Immunantwort ATROSHI et al.1996
À Immunantwort subklinische Mastitiden
Leukozyten
 PMN-Migration? REDETZKY 2000
klinische Mastitiden Erythrozyten ½
Hämoglobin ½ Hämatokrit ½
NIKODEMUSZ et al. 1994
½ DEHNING 1981
Glukose ¾ ASAT À GLDH À β - Hydroxy-
butyrat ½
½
Energiemangel bzw.
ketotische Zustände LOTTHAMMER et al. 1988 Gesamt-
bilirubin ½ DEHNING 1981
Harnstoff ½ Immunantwort ATROSHI et al.1996 Kalziumionen  LOTTHAMMER et al. 1988
CHEW et al. 1982 CMT-Diagnostik
¾ JOHNSTEN u. CHEW 1984 SCC </> 500.000 / ml Vitamin A
~ JUKOLA et al. 1996 Korrelation zum SCC (r²= 0,047)
¾ NDIWENI u. FINCH 1991 Korrelation zum SCC
¾ BATRA et al. 1992a in Regression zum SCC
~ WEISS et al. 1990 Korrelation zum SCC
~ JUKOLA et al. 1996 Korrelation zum SCC (r²= 0,004)
~ HOGAN et al. 1996
Vitamin E
~ BARRET et al. 1997
Experimentelle Euterinfektion Vitamin C ~ SANTOS et al. 2001 Korrelation zum SCC Â, À = tendenzielle Konzentrationsänderung, nicht signifikant; ¾, ½ = signifikante Konzentrationsänderung;
~ = unverändert
2.3 Kriterien des biochemischen Milchprofils
2.3.1 Physiologische Referenzbereiche
Für Milchinhaltsstoffe werden im Vergleich mit Blutparametern noch weniger physiologische Referenzen in der Fachliteratur angegeben (REDETZKY 2000).
Verlaufsangaben sind in der Orginalliteratur noch seltener auffindbar (GRABOWSKI 2000; KRÖMKER et al. 1999). Daher werden nachfolgend einige Referenzbereiche und der tendenzielle Laktationsverlauf für ausgewählte Parameter der Blut-Euter- Schranke, des Immunstatus, des sekretorischen Epithels und der einzelne Stoffwechselkatabolit Harnstoff zusammen in den Tabellen 12 bis 15 dargestellt. Im Anschluß erfolgt eine kurze Zusammenfassung physiologischer Referenzen und eventueller Verlaufstendenzen zu ausgewählten Vitaminen.
2.3.1.1 Charakterisierung der Blut-Euter-Schranke
Tab. 12: Parameter der Blut-Euter-Schranke unter Berücksichtigung von Laktationseinfluss und tendenziellem Laktationsverlauf
Parameter Dimension Referenzbereich Laktations-
einfluss tendenzieller
Verlauf Quelle VAG: 5,18 – 5,48
VGM: 4,83 – 5,23 ja gleichmäßig ansteigend
GRABOWSKI 2000 elektrische
Leitfähigkeit mS / cm
4,8 – 6,2 ja HAMANN 1999
6,6 – 6,7 ja Anstieg im 1.
Drittel GRABOWSKI 2000 pH-Wert __
6,6 CECIL et al. 1965
2.3.1.2 Immunstatus
Tab. 13: Parameter des Immunstatus unter Berücksichtigung von Laktationseinfluss und tendenziellem Laktationsverlauf
Parameter Dimension Referenzbereich Laktations- einfluss
tendenzieller
Verlauf Quelle VAG: 9–30x103 ja starker Abfall zu
Beginn, Anstieg GRABOWSKI
