19. Jahrestagung, 16.– 18. Oktober 2018, FBN Dummerstorf
1 Die Bedeutung der Milchejektion für die Verfügbarkeit der Milch und den
Melkvorgang bei der Milchkuh
Rupert M. Bruckmaier
Abt. Veterinär-Physiologie, Vetsuisse Fakultät, Universität Bern
Verfügbarkeit Milch vor der Milchejektion
Bei der Milchkuh liegt nur ein Anteil von bis zu 20 % der gespeicherten Milch in den grösseren Hohlräumen der Euters vor, d.h. in den Hohlräumen der Zitzen- und Drüsenzisterne sowie in den grösseren Milchgängen. Nur der geschlossene Strichkanal verhindert deren Abfliessen. Dieser als Zisternenmilch bezeichnete Teil der Milch kann bereits durch ein Überwinden der Strichkanalbarriere unmittelbar gewonnen werden, was z.B. bei einem Ansetzen Melkzeugs ohne Eutervorbereitung der Fall ist. Die Zisternenmilch zeichnet sich durch einen sehr niedrigen Fettgehalt (ca. 1 %) und durch einen hohen Gehalt an dissoziiertem Kochsalz (NaCl) aus, was sich in einer hohen elektrischen Leitfähigkeit widerspiegelt. Um Zisternenmilch handelt es sich auch bei der Milch, die bei einem ungenügenden Verschluss der Zitze oder bei einer Tonusreduktion der Zitzenmuskulatur vor dem Melken abfliessen kann (Incontinentia lactis). Das Abfliessen von Milch vor dem Melken bedeutet aber keineswegs, dass die Kuh melkbereit ist im Sinne einer Verfügbarkeit der Alveolarmilch. Trotz des Abfliessens von Milch ist eine adäquate Eutervorbereitung notwendig, um die Milchejektion in Gang zu setzen.
Bei einer geringen Füllung des Euters, d.h. in den ersten Stunden nach dem vorhergehenden Melken oder auch in einem späten Laktationsstadium, kann der Anteil der Zisternenmilch sehr gering sein oder sogar völlig fehlen. In diesem Fall steht bei einer verzögerten Milchejektion aufgrund fehlender oder zu kurzer Eutervorbereitung kaum Milch zur Verfügung, um den Milchfluss bis zur Verfügbarkeit der Alveolarmilch aufrecht zu erhalten.
Daher ist insbesondere bei kurzen Melkintervallen und gegen Ende der Laktation auf eine ausreichend lange Vorstimulation zu achten.
Bedeutung der Milchejektion für die Verfügbarkeit der Milch
Der grösste Teil der Milch im Euter der Kuh (80-100% je nach Melkintervall und Laktationsstadium) ist im eigentlichen Drüsengewebe, bestehend aus Alveolen und kleinen Milchgängen, gespeichert (Alveolarmilch). Diese wird erst durch taktile Stimulation des Euters und die dadurch ausgelöste Milchejektion verfügbar. Die Freisetzung von Oxytocin aus dem dem Hypophysenvorderlappen als Voraussetzung für die Kontraktion der Myoepithelzellen (Muskelzellen) des Drüsenepithels kann ausschliesslich durch taktile Stimulation entweder der Milchdrüse oder des Genitaltraktes ausgelöst werden. Entgegen der sich hartnäckig haltenden Meinung konnte eine Freisetzung von Oxytocin aufgrund akustischer oder visueller Reize wissenschaftlich nie gezeigt werden. Beim Routinemelken wird das Euter manuell oder maschinell stimuliert. Dies aktiviert den sog. neuro-endokrinen Milchejektionsreflex. Durch die Stimulation wird das Peptidhormon Oxytocin in die Blutbahn freigesetzt. Wie auch andere sogenannte Neuropeptide wird Oxytocin nicht von einer Hormondrüse gebildet, sondern von Nervenzellen im Hypothalamus, einem Teil des Gehirns.
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Die Oxytocin-bildenden Nervenzellen haben Fortsätze (Axone), die bis in den Hypophysenhinterlappen reichen. Dort wird das Hormon gespeicht, und von dort erfolgt bei entsprechendem Nervenreiz dessen Freisetzung. Da der von der Zitzenstimulation ausgehende Reize durch Nervenbahnen übertragen wird, beginnt die Freisetzung von Oxytocin sehr schnell, d.h. innerhalb 15-30 Sekunden nach der ersten Berührung der Zitzen. Die gebildete Hormonmenge ist bei Oxytocin wie auch bei anderen Neuropeptiden im Vergleich zu anderen Hormonen besonders niedrig. Seine Konzentration im Blut im Bereich von pg/ml (= 10-12 g/ml) ist 1‘000 bis 10‘000 mal geringer (basal 1-5; während des Melkens 10-100 pg/ml) als die Konzentration der meisten Hormone, die in Hormondrüsen gebildet werden (z.B. Insulin, Wachstumshormon etc.). Ein verlässlicher Nachweis von Oxytocin durch sogenannte immunologische Testverfahren (RIA) ist deshalb besonders aufwändig und erst seit ca. 1980 in wenigen spezialisierten Laboren möglich.
Vorstimulation: Bedeutung für den Melkvorgang, notwendige Intensität und Dauer Um die Verfügbarkeit der Alveolarmilch bereits am Melkbeginn zu gewährleisten, wird eine Vorstimulation des Euters empfohlen, d.h. die Auslösung der Milchejektion ohne gleichzeitigen Milchentzug. Auch wenn die pulsatile Bewegung des Zitzengummis einen ausreichenden stimulierenden Effekt auf die Freisetzung von Oxytocin hat, würde sich ein vorübergehendes Melken leerer Zitzen nach dem Abmelken der Zisternenmilch und vor der Ejektion der Alveolarmilch auf den weiteren Melkvorgang negativ auswirken. Allerdings ist der stimulierende Effekt des Zitzengummis für die Fortdauer der Milchejektion im weiteren Verlauf des Melkaktes bis zur vollständigen Euterentleerung unabdingbar. Durch diesen Stimulus bleibt Oxytocin bis zum Melkende erhöht, und das Drüsengewebe entleert sich nach und nach in die Zisterne hinein, während gleichzeitig Milch durch die Melkmaschine entzogen wird.
Beim Maschinenmelken ist es von grosser Bedeutung, dass ein positiver Milchdruck von bis zu 8 kPa in der Zitze ohne Unterbrechung für einen optimalen Kontakt zwischen Zitze und Zitzengummi sorgt. Ist vorübergehend bis zum Einsetzen der Milchejektion keine Milch vorhanden (verzögerte Milchejektion; bimodale Kurve, sofern Zisternenmilch vorhanden), steigt das Vakuum im Zitzengummikopf stark an, und das Melkzeug klettert. Hinzu kommt, dass bei der Einstellung des Systemvakuums je nach Melksystem ein durch den Milchfluss bedingter Vakuumabfall einberechnet werden muss, um trotz dieses Vakuumabfalls während der Phase hohen Milchflusses bei geschlossenem Zitzengummi noch eine ausreichende Massagewirkung auf die Zitze zu gewährleisten. Wenn durch fehlende Milch bei ungenügender Eutervorbereitung am Melkbeginn dieser Vakuumabfall nicht eintritt, kann die Druck- bzw. Zugbelastung auf das Zitzengewebe sehr hoch sein. Somit kann eine ungenügende Eutervorbereitung schwerwiegende Konsequenzen auf den weiteren Melkvorgang und auf die Belastung des Zitzengewebes haben, auch wenn durch die Stimulationswirkung des Zitzengummis die Milchejektion schliesslich ausgelöst wird.
Für die Auslösung der Milchejektion reicht bereits ein geringer Anstieg der Oxytocinkonzentration über einen Schwellenwert von ca. 10 pg/ml aus, wie er bereits durch ein pulsationslos am Euter hängendes Melkzeug (experimenteller Ansatz; für die Praxis nicht empfohlen!) induziert wird. Die Ansprüche an die Intensität des Stimulus zur Auslösung einer Milchejektion sind dementsprechend sehr gering. Im Gegensatz dazu ist die Dauer der
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3 Vorstimulation bzw. die Zeit von der ersten Berührung der Zitzen bis zum Einsetzen der Milchejektion sehr unterschiedlich. Wir konnten zeigen, dass die Freisetzung von Oxytocin kaum variiert, wohl aber die Reaktionszeit des Euters auf das freigesetzte Oxytocin stark vom Füllungsgrad des Euters abhängt. Diese Reaktionszeit verlängert sich mit abnehmendem Füllungsgrad des Euters, welcher sowohl vom aktuellen Intervall seit der letzten Melkung wie auch vom Laktationsstadium abhängt. Die erste Alveolarmilch gelangt gegen Ende der Laktation wie auch bei kurzen Intervallen zwischen den Melkungen (4-5 Stunden) besonders spät, d.h. bis zu 2-3 Minuten nach Stimulationsbeginn in die Zisterne. Bei gut gefülltem Euter beginnt die Milchejektion schon nach 40 bis 50 Sekunden. Beim Maschinenmelken ist zu berücksichtigen, dass genau in den Situationen mit besonders langer Wartezeit bis zum Beginn der Milchejektion (geringe Euterfüllung) auch besonders wenig Zisternenmilch zur Verfügung steht, um in der Zwischenzeit während der Phasen mit geschlossenem Zitzengummi (Entlastungsphasen) die Zitzen mit Milch zu füllen und damit eine adäquate Melkzeughaftung zu gewährleisten. Insbesondere beim automatischen Melken (Melkroboter, AMS), bei dem eine hohe Melkfrequenz angestrebt wird, ist dieser Sachverhalt zu berücksichtigen. Melkintervalle von weniger als 8 Stunden sind in der Hochlaktation unproblematisch, können aber in fortgeschrittener Laktation trotz der hervorragenden stimulatorischen Wirkung der Zitzenreinigungssysteme beim automatischen Melken zu ungenügender Eutervorbereitung führen. Eine Verlängerung der minimalen (voreingestellten) Zwischenmelkzeiten in späteren Laktationsstadien ist zu empfehlen.
Vorstimulation kontinuierlich oder mit Wartezeit?
Im Zusammenhang mit der Stimulationsdauer ist noch zu ergänzen, dass die Vorstimulation nicht während der ganzen Zeit bis zum Ansetzen des Melkzeugs erfolgen muss. Eine Stimulation von 15 Sekunden Dauer reicht bereits aus, um die Freisetzung von Oxytocin auszulösen. Diese Zeit ist ohnehin für das Vormelken und die Zitzenreinigung aufzuwenden.
Sofern das Melkzeug dann innerhalb ca. 1 Minute angesetzt wird, kann von einer vollwertigen Vorstimulation ausgegangen werden. Von einer längeren Unterbrechung der Stimulation ist dagegen dringend abzuraten. Oxytocin wird sehr schnell abgebaut mit einer Halbwertszeit von 2-3 Minuten. Wenn Oxytocin zwischen Vorstimulation und Ansetzen des Melkzeugs auf das Basalniveau absinkt, erschlaffen die Muskelzellen, die die Milch aus den Alveolen pressen (Myoepithelzellen), und der ganze Mechanismus der Milchejektion muss erneut in Gang gesetzt werden.
