Vorstellung der Dissertation
28.06.2007
„Einfluss einer kaliumreichen Ration im peripartalen
Zeitraum auf potentielle
Indikatoren zur Früherkennung von Hypokalzämie bei der
Milchkuh“
Gliederung
| Ursachen und Verlauf der Milchfiebererkrankung
| DCAB-Konzept
| Ausgangslage und Zielsetzung
| Versuchsaufbau und Analysen
| Resultate
| Schlussfolgerungen
| Ausblick
Peripartaler Ca-Stoffwechsel
| Während der Trockenstehzeit sind die aktiven Mechanismen der Ca-
Absorption relativ inaktiv (geringer Bedarf).
| Zum Zeitpunkt der Kalbung müssen rasch grosse Mengen an Ca
mobilisiert werden (Produktion von Kolostrum).
Peripartaler Ca-Stoffwechsel
| Für die Produktion von 10 l Kolostrum werden ca. 23 g Ca benötigt.
| Entspricht etwa dem 9-fachen der physiologischen Plasma Ca-
Konzentration !!! (2,1 – 2,5 mmol/l) (Goff, 2006)
Ätiologie der Hypokalzämischen Gebärparese
| Mechanismen der der Ca-Mobilisation reagieren zum Zeitpunkt der Kalbung häufig zu langsam
| Folge: akuter Abfall der Plasma-Ca- Konzentration subklinische
Hypokalzämie bzw. Entwicklung einer hypokalzämischen Gebärparese
Funktionen des Calciums
| Ca ist an zahlreichen
physiologischen Prozessen beteiligt (u.a. Mineralisation Skelett,
Muskelkontraktion, Reizweiterleitung, Blutgerinnung)
| Drastische Senkung des Blut-Ca- Spiegels: Beeinträchtigung der Nerven- und Muskelfunktionen
Festliegen
Typisches klinisches Bild
(Quelle: Innovationsteam Hessen: www.tiergesundheitundmehr.de)
Bedeutung der
Hypokalzämischen Gebärparese
| neben Ketose und Mastitis die dritthäufigste Krankheit bei
Milchkühen
| über 90% der Fälle treten zwischen 24 und 48 Stunden nach der Geburt auf
| Inzidenz von 5-10%
| hohe wirtschaftliche Verluste
Ursache der hohen
wirtschaftlichen Verluste
| Behandlungskosten
| Produktionsausfall
| möglicherweise Verlust des Tieres
| hohe Rückfallquote
| hohe Wahrscheinlichkeit für Sekundärerkrankungen
Hormone des Ca-Stoffwechsels
| bei Hypokalzämie:
z PTH (Nebenschilddrüse)
z 1,25(OH)2VitD (Bildung in der Niere durch 1α-Hydroxylase unter PTH- Stimulation)
| bei Hyperkalzämie:
z Calcitonin (C-Zellen der Schilddrüse)
Mechanismen der Ca- Mobilisation
z Niere: tubuläre Rückresorption aus dem
glomerulären Filtrat
z Darm: aktive
Absorption von Ca
z Knochen:
Freisetzung von Ca aus dem
Knochengewebe
(Quelle:courses.washington.edu/…/calcium/calcium.html)
Vitamin D
(Quelle: www.mja.com.au)
Knochenresorption
(Quelle: www.chemsoc.org)
Pathogenese - Theorien
| Mangelhafte Erkennung des
Hormons seitens seines Rezeptors
möglich
| Mangelhafte Bindung des Hormons an seinen Rezeptor von Goff (1992) vermutet
| Störungen in der Signalübertragung bei der Bindung des Hormons an
seinen Rezeptor möglich
Konformation Rezeptor
Prophylaxe
| Früher: Ca-Gehalt der Transit-Ration möglichst gering
| Neuer Ansatz: DCAB-Konzept
z Theorie: Transitration viele Kationen (K!)
metabolische Alkalose:
• Konformationsänderung PTH-Rezeptor
• Ca-Absorption und Knochenresorption erschwert
Prophylaxe durch DCAB
| Fütterung nach DCAB-Konzept:
z kompensierte metabolische Acidose
• Konzentration ionisiertes Ca
• Absorption erleichtert
• Knochenresorption erleichtert
DCAB-Konzept
| Dietary-Cation-Anion-Balance
| Differenz zwischen Kationen und Anionen in der Ration
| Verschiedene Gleichungen:
z DCAB (meq/kgTS) =
[(Na+ + K+) - (Cl-+ S2-)] (Beede, 1992)
z DCAB (meq/kgTS) =
[(Na++ K++ 0.38 Ca2++ 0.3 Mg2+) - (Cl-+ 0.6 S2- + 0.5 P3-)]
(Goff, 1992)
„strong ion difference theory“
| Anzahl Kationen muss in gegebener Lösung der Anzahl Anionen
entsprechen, um elektrische Neutralität zu wahren
| pH-Wert der Lösung hängt ab von der Differenz der Summen enthaltener
Kationen und Anionen
„strong ion difference theory“
| Kationen H+ und OH- (Lsg. wird alkalisch)
| Anionen H+ und OH- (Lsg. wird sauer)
| Folge:
z Kationen besitzen alkalogene Wirkung
z Anionen besitzen azidogene Wirkung
Ausgangslage
| Goff und Horst (1997) beobachteten eine erhöhte Milchfieberinzidenz bei
Jersey Kühen, wenn diese während der Transitphase eine Ration mit erhöhtem Kaliumgehalt erhielten (31 g/kg)
Quelle: www.britannica.com
Ausganglage
| Kaliumgehalt von schweizerischem
Wiesenfutter liegt relativ hoch (28-36 g/kg TS) (RAP, 1999); durchschn.
DCAB (+450 meq/kg TS)
| Unter schweizerischen
Fütterungsbedingungen könnte
demnach für hochleistende Milchkühe ein erhöhtes Risiko bestehen, an Milchfieber zu erkranken
(Quelle: www.beatenbergbilder.ch)
Zielsetzung
| Nachweis eines Zusammenhanges
zwischen dem nativen Kaliumgehalt im Dürrfutter (Transitphase) und dem peri- und postpartalen Ca-Stoffwechsel von Milchkühen
| Nachweis von Frühindikatoren zur Prophylaxe der Hypokalzämischen Gebärparese
Versuchsdurchführung
| Durchführung des Versuches an der Forschungsanstalt Agroscope
Liebefeld-Posieux (ALP)
Versuchsanordnung
| 12 tragende Milchkühe
| 2 Gruppen à 6 Kühe
| Paarbildung
entsprechend Rasse, Alter,
Milchleistung,
Anzahl bisheriger Laktationen
Versuchstiere
Kuh-
nummer Gruppe Geburts-
datum Rasse Abkalbe- datum
bisherige Laktationen
Laktations- tage
JML (kg)
mTML (kg)
1403 A 03.10.2000 BV 22.04.2006 3 283 8176 28.9 1433 A 08.09.2001 RFV 29.04.2006 2 305 8352 27.4 1616 A 29.12.2000 RFV 06.02.2006 3 289 7169 24.8 1416 A 25.02.2001 RFV 07.03.2006 3 305 7704 25.3 1620 A 30.01.2000 RFV 18.03.2006 3 305 7019 23 1311 A 22.12.1998 RFV 19.04.2006 5 284 6697 23.6 1388 B 14.04.2000 HO 06.02.2006 3 305 11088 36.4 1459 B 13.02.2002 RFV 06.02.2006 2 305 7861 25.8 1617 B 20.12.2000 RFV 16.02.2006 3 299 6962 23.3 1618 B 16.12.1999 RFV 23.03.2006 3 284 9060 ? 1619 B 07.12.2000 RFV 09.03.2006 3 ? ? ? 1296 B 02.11.1998 RFV 12.05.2006 5 266 7857 29.5
Versuchsanordnung
| Präpartale Versuchsphase:
z Beginn: 5 Wochen ante partum
z 2 Wochen Angewöhnungsfütterung
z 3 Wochen Vorbereitungsphase
z Abkalbung
| Bilanzperiode:
z Beginn: spätestens 48h nach der Abkalbung
z 7 x 24h in Stoffwechselständen
Anbinde- haltung
Schema Stoffwechselstand
Kotwanne Futtertrog
Stoffwechselstand
Stoffwechselstand
| Tatsächlich:
Versuchsschema
250. Ttg 264. Ttg 278. Ttg 283. Ttg
Abkalbung 24 h p.p.
Vorbereitungsphase Bilanz- periode
Ttg : Trächtigkeitstag BT : Bilanztag
271. Ttg
1.-7.BT
: Blut- und Harnentnahme
Versuchsbeginn Versuchsende
Adaptationsphase
Fütterung
Vorbereitungsphase
| Gruppe A: kaliumreiches Heu (35 g/kg TS)
| Gruppe B: kaliumarmes Heu (15 g/kg TS)
| Zusätzlich Milchleistungsfutter (ab 271. Tag der Trächtigkeit)
z Ab 15 Tage vor errechnetem Kalbungstermin: 8 g TS/kg LM 0.75
z Ab 10 Tage vor errechnetem Kalbungstermin: 16 g TS/kg LM 0.75
z Ab 5 Tage vor errechnetem Kalbungstermin: 24 g TS/kg LM 0.75
z Nach der Abkalbung: 32 g TS/kg LM 0.75
| Gruppe A: 21 g Mineralsalze (15 g NaCl + 6 g MgO)
| Gruppe B: Proteinkonzentrat (7.5 g TS/kg LM0.75)
Rationen sollen sich nur im K-Gehalt unterscheiden!
DCAB-Werte
Durchschnittliche Rationen
Gruppe A Gruppe B
VP ohne MLF 553.35 225.25
VP 15 Tage ap 510.23 213.74
VP 10 Tage ap 468.94 203.42
VP 5 Tage ap 437.28 194.27
Tag der Abkalbung 458.36 402.94
Bilanz 414.32 403.60
Rohnährstoff- und
Mineralstoffgehalt der Futtermittel
Parameter Einheit Heu K35 Heu K15 PK MLF Min 90/50
TSO g/kg 893.39 903.29 898.51 877.93 932.38
TSL g/kg 937.22 918.31 902.84 883.53 941.48
RP g/kg TS 126.77 64.12 458.36 194.3 58.42
RL g/kg TS 19.21 12.66 50.68 31.17 60.38
RF g/kg TS 274.53 336.35 69.1 50.71 44.11
RA g/kg TS 91.68 51.99 88.81 32.91 526.04
ADF g/kg TS 299.73 380.01 123.47 79.56 68.53
NDF g/kg TS 525.04 596.09 218.31 217.56 148.72
ADL g/kg TS 35.43 56.79 47.32 20.76 18.06
CA g/kg TS 4.19 4.32 4.49 1.14 92.74
MG g/kg TS 1.38 1.57 2.82 1.56 27.61
P g/kg TS 3.82 1.71 18.62 4.38 62.58
Na g/kg TS 0.31 0.27 6.64 0.4 73.16
K g/kg TS 33.01 13.38 10.62 9.65 4.26
Cl g/kg TS 6.74 2.08 4.66 1.07 104.45
S g/kg TS 1.98 1.11 4.33 2.09 1.19
NEL MJ/kg 5.2 4.2 6.1 8 3.8
APD g/kg TS 87 63 105 130 39
Inhalts- Ration VB Ration 15 T. ap Ration 10 T. ap Ration 5 T. ap stoffe Gr. A Gr. B Gr. A Gr. B Gr. A Gr. B Gr. A Gr. B
RP 9.51 8.25 11.06 9.80 12.62 11.36 14.17 12.91
RL 1.44 1.33 1.69 1.58 1.94 1.83 2.19 2.08
RF 20.59 25.74 21.00 26.15 21.40 26.56 21.81 26.96
RA 6.88 4.57 7.14 4.83 7.40 5.09 7.67 5.36
ADF 22.48 29.43 23.12 30.06 23.75 30.70 24.39 31.34
NDF 39.38 46.34 41.12 48.08 42.86 49.83 44.60 51.57
ADL 2.66 4.61 2.82 4.78 2.99 4.95 3.16 5.11
Ca 0.31 0.36 0.32 0.37 0.33 0.38 0.34 0.39
Mg 0.10 0.14 0.12 0.15 0.13 0.16 0.14 0.18
P 0.29 0.27 0.32 0.30 0.36 0.34 0.39 0.37
Na 0.02 0.07 0.03 0.07 0.03 0.08 0.03 0.08
K 2.48 1.08 2.55 1.16 2.63 1.24 2.71 1.31
Cl 0.51 0.19 0.51 0.20 0.52 0.21 0.53 0.22
S 0.15 0.12 0.17 0.13 0.18 0.15 0.20 0.17
NEL 0.39 0.36 0.45 0.42 0.52 0.49 0.58 0.55
APD 6.53 5.51 7.57 6.55 8.61 7.59 9.65 8.63
Nährstoffmengen der Gesamtrationen
Fütterung Bilanzperiode
| Beide Gruppen erhielten kaliumreiches Heu (35g/kg TS)
| Zusätzlich:
Milchleistungsfutter, Mineralfutter
| DCAB:
ca. 410 meq/kg TS
Probenentnahme
| Futter
z Heu: 4 x wöchentlich, Sammelprobe über jeweils 1 Woche,
z Kraftfutter: 2 x wöchentlich, Sammelprobe über 2 Wochen
z Bilanz: täglich
| Futterreste (täglich Sammelproben)
| Wasser (1 x wöchentlich, Bilanz tgl.)
| Blut (V. jugularis)
| Harn (manuell stimulierter Harnabsatz bzw. Urinal)
| Kot und Milch (täglich, nur Bilanzperiode)
Analysen Blut
| Blutgase: pH, base excess (BE), Bicarbonat (HCO3-)
| Mineralstoffe: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S
| Knochenmarker:
z Carboxyterminales Telopeptid des Typ I Kollagens (ICTP)
z Crosslaps (CTX)
z Osteocalcin (OC)
z knochenspezifische alkalische Phosphatase (bAP)
| 1,25(OH)2VitD3
Analysen Harn
| Mineralstoffe: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S
| Knochenmarker: Hydroxyprolin (HYP)
| Kreatinin
| pH-Wert
| Netto-Säure-Basen-Ausscheidung (NSBA)
| Basen-Säure-Quotient (BSQ)
Analysen Milch, Kot, Wasser
| Milch:
z Mineralstoffe: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S
z Inhaltsstoffe: Fett, Protein, Lactose
| Kot:
z Mineralstoffe: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S
z TS
| Wasser:
z Mineralstoffe: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, SO4
Analysen Futtermittel
| Mineralstoffe: Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S
| Rohfaser, Rohfett, Rohprotein, Rohasche
| ADFB, NDFB, ADL
Gesamt-Intake TS
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
VB 3 W
o ap 2 W
o ap 1 W
o ap 3 T ap
Abkalbung
24 h pp BT1
BT2
BT3
BT4
BT5
BT6
BT7
Zeitpunkt
Intake TS in kg
Gruppe A Gruppe B
*
*
*
*
* * *
*
Ca-Konzentration Plasma
Referenzbereich: 2,1- 2.5 mmol/l (Goff, 2006)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
VB
3 Wo ap 2 W
o ap 1 Wo ap
3 Tage ap
Abkalbung
24 h pp
BT 1 BT 2
BT 3 BT 4
BT 5
BT 6
BT 7
Zeitpunkt
Ca (mmol/l)
Gruppe A Gruppe B
*
*
*
Ca-Ausscheidung über den Harn
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
VB 3 W
o ap 2 W
o ap 1 W
o ap 3 Ta
ge ap Abkalbung
24 h pp BT 1
BT 2
BT 3
BT 4 BT 5
BT 6
BT 7
Zeitpunkt
Ca (mmol/mmol Kreatinin)
Gruppe A Gruppe B
* *
*
*
P-Konzentration Plasma
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
VB 3 W
o ap 2 W
o ap 1 W
o ap
3 Tage a p
Abkalbun g
24 h pp BT 1
BT 2
BT 3
BT 4
BT 5
BT 6
BT 7
Zeitpunkt
P (mmol/l)
Gruppe A Gruppe B
*
* *
* *
P-Ausscheidung Harn
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45
VB
3 Wo ap 2 W
o ap 1 W
o ap 3 Tage ap
Abk albung
24 h pp BT 1 BT 2
BT 3 BT 4 BT 5
BT 6 BT 7
Zeitpunkt
P (mmol/mmol Kreatinin)
Gruppe A Gruppe B
* *
* *
* *
K-Ausscheidung Harn
0 10 20 30 40 50 60
VB 3 W
o ap 2 W
o ap
1 Wo ap
3 Tage ap
Abkalbung
24 h pp
BT 1
BT 2
BT 3 BT 4
BT 5
BT 6 BT 7
Zeitpunkt
K (mmol/mmol Kreatinin)
Gruppe A Gruppe B
*
*
*
*
ICTP Serum
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00
VB 3 W
o ap
2 Wo ap
1 Wo ap 3 Ta
ge ap
Abkalbung
24 h pp BT 1
BT 2
BT 3
BT 4
BT 5
BT 6
BT 7
Zeitpunkt
ICTP (Mikrogramm/l)
Gruppe A Gruppe B
*
* * *
Crosslaps Serum
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
VB 3 W
o ap 2 W
o ap 1 Wo ap
3 Tage a p Abk
albun g
24 h pp BT 1 BT 2
BT 3 BT 4
BT 5 BT 6
BT 7
Zeitpunkt
Serum Crosslaps (ng/ml)
Gruppe A Gruppe B
*
*
* *
*
* *
Osteocalcin Serum
0 10 20 30 40 50 60 70
VB 3 W
o ap 2 Wo
ap 1 W
o ap 3 Tage a
p Abk
albung 24 h
pp BT 1
BT 2
BT 3
BT 4
BT 5
BT 6
BT 7
Zeitpunkt
Osteocalcin (ng/ml)
Gruppe A Gruppe B
*
* *
* *
0 10 20 30 40 50 60 70
VB 3 W
o ap 2 Wo
ap 1 W
o ap 3 Tage a
p Abk
albung 24 h
pp BT 1
BT 2
BT 3
BT 4
BT 5
BT 6
BT 7
Zeitpunkt
Osteocalcin (ng/ml)
Gruppe A Gruppe B
*
* *
* *
1,25(OH)
2VitD Serum
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
VB
3 Wo ap 2 W
o ap 1 W
o ap 3 Tage
ap Abkalbung
24 h pp
BT 1
BT 2 BT 3
BT 4
BT 5
BT 6 BT 7
Zeitpunkt 1,25(OH)2VitD3 (pmol/l)
Gruppe A Gruppe B
*
*
*
*
*
*
pH-Wert Harn
Referenzbereich: 7.0 – 8.4 (Kraft und Dürr, 2005)
8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
VB
3 Wo ap
2 Wo ap
1 Wo ap
3 Tage ap
Abk albung
24 h pp Zeitpunkt
pH-Wert
Gruppe A Gruppe B
NSBA Harn
Referenzbereich: 80 - 220 mmol/l (Bender et al., 2003)
0 50 100 150 200 250 300 350
VB
3 Wo ap
2 W o ap
1 W o ap
3 Tage a p
Abk albung
24 h pp Zeitpunkt
NSBA Gruppe A
Gruppe B
*
* * *
BSQ Harn
Referenzbereich: 2.5 - 4.8 (Bender et al., 2003) BSQ
0 1 2 3 4 5 6
VB
3 W o ap
2 W o ap
1 W o ap
3 Tage ap
Abkalbung
24 h pp
Zeitpunkt
BSQ (mmol/l)
Gruppe A Gruppe B
*
*
Schlussfolgerungen
| Reduktion des K-Gehaltes im Raufutter auf 15 g/kg TS senkt den DCAB-Wert der Ration deutlich
| Durch eine Reduktion des K-Gehaltes im Raufutter auf 15 g/kg TS konnte die alkalotische Stoffwechsellage
vermindert werden, jedoch keine metabolische Azidose induziert werden.
Schlussfolgerungen
| Knochenmarker sind geeignete Indikatoren des
Knochenstoffwechsels
| Crosslaps zeigten signifikante Gruppenunterschiede
Schlussfolgerungen
| Präpartale Messung der NSBA und des BSQ im Harn zeigte signifikante Gruppenunterschiede
| Beide Parameter scheinen demnach als Frühindikatoren zur
Milchfieberprophylaxe geeignet zu sein
Schlussfolgerungen
| Durch eine K-arme Fütterung in der Transitphase erfolgte eine effektivere und schnellere Produktion von
1,25(OH)2VitD
| Hinweis auf eine verbesserte
intestinale Ca-Absorption durch präpartale K-arme Fütterung im peripartalen Zeitraum
Fazit
| K-arme Transitfütterung
z Veränderung des Säure-Basen- Haushalts
z keine metabolische Azidose ohne gleichzeitige Erhöhung der
Anionenfraktion
Fazit
| Um einen genügend tiefen DCAB-
Wert in der Ration zu erreichen, sollte nicht nur der Kationengehalt einer
Ration reduziert werden, sondern gleichzeitig der Anionengehalt
erhöht werden
| Problem: Senkung des K-Gehaltes in Raufutter führt meist ebenfalls zur
Senkung des Cl-Gehaltes
Ausblick
| Genauere Untersuchung der Ca- Absorption bei K-armer Fütterung
| Untersuchungen ob der K-Gehalt von Raufutter unter praktischen
Bedingungen tiefer gesenkt werden könnte, ohne dabei ebenfalls den Cl- Gehalt zu senken
