der Klinik für Geburtshilfe und Gynäkologie des Rindes (im Richard-Götze-Haus)
der Tierärztlichen Hochschule Hannover
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Untersuchung zum Einsatz eines Low-Power-Lasers in der Therapie katarrhalischer Mastitiden beim Rind
INAUGURAL-DISSERTATION Zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin (Dr. med. vet.) durch die Tierärztliche Hochschule Hannover
Vorgelegt von Eva-Maria Hackenfort
aus Coesfeld
Hannover 2001
Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. M. Hoedemaker, PhD
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. M. Hoedemaker, PhD 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. J. Hamann
Tag der mündlichen Prüfung: 21. November 2001
Gefördert von der Firma Bio Medical Systems, Wiesbaden.
Meinen Eltern
INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG
2. LITERATURÜBERSICHT
2.1 Verschiedene Therapieformen katarrhalischer Mastitiden 2.1.1 Antibiotikatherapie
2.1.1.1 Pharmakodynamik und Pharmakokinetik der Antibiotika 2.1.1.2 Galenik der Antibiotikaformulierungen
2.1.1.3 Resistenzsituation von Mastitiserregern gegenüber verschiedenen Antibiotika
2.1.1.4 Anwendungsformen von Antibiotika 2.1.2 Homöopathische Therapie
2.1.3 Andere Therapieformen
2.1.3.1 Häufiges Ausmelken / Oxytocineinsatz 2.1.3.2 Immuntherapie
2.1.3.3 Zytokine
2.1.3.4 Antimikrobielle Proteine 2.1.3.5 Intramammäre Spülungen 2.1.3.6 Sekretolytika
2.1.3.7 Weitere therapeutische Ansätze
2.2 Laser
2.2.1 Physikalische Grundlagen 2.2.1.1 Entstehung des Laserstrahls 2.2.1.2 Lasertypen
2.2.2 Biologische und medizinische Wirkungsweise des Low-Power-Lasers 2.2.2.1 Wirkungsmechanismen auf Zellebene
2.2.2.2 Wirkung auf den Organismus
1 3 3 3 4 5 7 15 19 21 21 23 25 25 26 26 27 28 28 28 29 33 33 36
2.2.3 Einsatz des Low-Power-Lasers in der Tiermedizin
2.2.3.1 Grundlagen der Anwendungstechnik der Low-Power-Lasertherapie 2.2.3.2 Anwendungsbereiche der Low-Power-Lasertherapie in der
Veterinärmedizin
2.2.3.3 Einsatz des Low-Power-Lasers in der Therapie boviner katarrhalischer Mastitiden
3. EIGENE UNTERSUCHUNGEN 3.1 Material und Methode
3.1.1 Fragestellung 3.1.2 Patienten
3.1.3 Einteilung der Versuchsgruppen 3.1.4 Untersuchung der Patienten 3.1.4.1 Anamnese
3.1.4.2 Allgemeinuntersuchung
3.1.4.3 Spezielle Untersuchung des Euters 3.1.4.3.1 Klinische Untersuchung des Euters
3.1.4.3.2 Bakteriologische Untersuchung der Milchproben 3.1.4.3.2.1 Materialien zur Entnahme der Milchproben 3.1.4.3.2.2 Entnahme der Milchproben
3.1.4.3.2.3 Materialien zur bakteriologischen Untersuchung der Milchproben 3.1.4.3.2.4 Methode der bakteriologischen Untersuchung der Milchproben 3.1.4.3.3 Zytologische Untersuchung der Milchproben
3.1.4.3.3.1 Materialien zur Entnahme der Milchproben 3.1.4.3.3.2 Entnahme der Milchproben
3.1.4.3.3.3 Materialien zur Bestimmung des Gehaltes an somatischen Zellen der Milchproben
3.1.4.3.3.4 Methode der Bestimmung des Gehaltes an somatischen Zellen der Milchproben
39 39 43 44
46 46 46 46 46 47 47 47 48 48 49 49 50 51 53 53 54 54 55 55
3.1.5 Dokumentation der Befunde
3.1.6 Behandlung der katarrhalischen Mastitiden 3.1.6.1 Behandlung der Versuchsgruppe 3.1.6.1.1 Gerätedaten
3.1.6.1.2 Laserbehandlung
3.1.6.2 Behandlung der Kontrollgruppe 3.1.6.2.1 Eingesetzte Antibiotika 3.1.6.2.2 Antibiotikatherapie 3.1.7 Statistische Auswertung
3.2 Ergebnisse
3.2.1 Übersicht der behandelten Mastitispatientinnen 3.2.1.1 Mastitisformen
3.2.1.2 Alter der behandelten Kühe 3.2.1.3 Laktationsstadium
3.2.2 Klinische Symptomatik 3.2.2.1 Allgemeinuntersuchung
3.2.2.2 Spezielle Untersuchung des Euters 3.2.2.2.1 Sekretbefunde
3.2.2.2.2 Palpationsbefunde
3.2.2.2.3 Akute Entzündungssymptome 3.2.3 Klinische Heilung
3.2.4 Bakteriologische Befunde 3.2.4.1 Erregerverteilung
3.2.4.2 Vergleich der erregerfreien und der infizierten Euterviertelsekretproben 3.2.4.2.1 Flockenfreiheit der Eutersekrete
3.2.4.2.2 Veränderung der Palpationsbefunde 3.2.4.2.3 Akute Entzündungssymptome 3.2.4.2.4 Klinische Heilung
56 57 57 57 58 60 60 61 61 63 63 63 64 67 71 71 74 74 83 87 88 92 92 96 97 101 107 108
3.2.4.3 Bakteriologische Heilung 3.2.4.4 Neuinfektionen
3.2.5 Gehalt an somatischen Zellen
3.2.5.1 Alle behandelten Euterviertel im Vergleich 3.2.5.2 Einteilung nach Mastitisformen
3.2.5.3 Einteilung der behandelten Euterviertel in Laktationsgruppen 3.2.5.4 Zellgehalte unter 100 000 somatischen Zellen/ml
bzw. unter 400 000 somatischen Zellen/ml
4. DISKUSSION
4.1 Beurteilung der klinischen Symptomatik 4.2 Beurteilung der bakteriologischen Befunde 4.2.1 Beurteilung des Erregerspektrums
4.2.2 Beurteilung der bakteriologischen Heilung
4.2.3 Beurteilung des Vergleichs der erregerfreien und der infizierten Euterviertel 4.2.4 Beurteilung der Neuinfektionsraten
4.3 Beurteilung der Gehalte an somatischen Zellen 4.4 Abschließende Beurteilung
5. ZUSAMMENFASSUNG 6. SUMMARY
7. LITERATURVERZEICHNIS
DANKSAGUNG
112 116 118 118 120 124 132
134 135 137 137 139 141 141 142 147 148 151 153
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS A Ampere
a.p. ante partum
ATP Adenosintriphosphat BMS Bio Medical Systems
cm Zentimeter
cm2 Quadratzentimeter CO2 Kohlendioxid
CSF Kolonie stimulierender Wachstumsfaktor DVG Deutsche Veterinärmedizinische Gesellschaft
E. Escherichia
erregerfrei keine Erreger in der Milchprobe nachgewiesen
eV Elektronenvolt
FMN Flavinmononukleotid
GaAs Gallium-Aluminium-Arsenid He-Ne Helium-Neon
Hz Hertz
I.E. Internationale Einheit i.m. intramuskulär
IR Infrarot i.v. intravenös i.z. intrazisternal J Joule
LDH Laktatdehydrogenase LKV Landeskontrollverband LPL Low-Power-Laser
LPLT Low-Power-Laser-Therapie m Meter
mg Milligramm
MHK Minimale Hemmstoffkonzentration
MIO Million
MJ Megajoule
ml Milliliter
MLP Milchleistungsprüfung
mm Millimeter
mW Milliwatt
NK- Natural-Killer-
nm Nanometer
ns Nanosekunde
P Irrtumswahrscheinlichkeit p.p. post partum
s Sekunde
S. Staphylococcus
Sc. Streptococcus
s.c. subkutan
V Volt W Watt
1. EINLEITUNG
In der Behandlung katarrhalischer Mastitiden des Rindes ist die antibiotische Behandlung bisher noch die am häufigsten angewandte Therapieform. Seit einiger Zeit wird jedoch der Einsatz von Antibiotika in der Mastitistherapie aus verschiedenen Gründen zunehmend kritischer diskutiert. Die bakteriologischen Heilungsraten nach der Mastitistherapie in praxi sind meist recht unbefriedigend (mittlere bakteriologische Heilungsrate von Mastitiden ca.
50%, exkl. Streptococcus (Sc.) agalactiae) (KRÖMKER u. HAMANN 1999). Zudem wird der Einsatz von Medikamenten bei Tieren, die der Lebensmittelgewinnung dienen, von Seiten der Verbraucher immer kritischer gesehen. Es wird unter anderem vermutet, dass der Einsatz von Antibiotika und Chemotherapeutika bei Tieren einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Resistenzsituation pathogener Erreger in der Humanmedizin hat (BROWN u. SCASSERA 1990; COHEN u. TAUXE 1986; LEVY et al. 1976). Unter ökonomischen Gesichtspunkten dürfen beim Einsatz von Antibiotika und Chemotherapeutika die Kosten der Medikation, der Untersuchung auf Hemmstoffe und der Milchverlust durch die Einhaltung der Wartezeiten nicht unberücksichtigt bleiben. Deshalb werden immer häufiger Alternativen zur antibiotischen Therapie boviner Mastitiden gesucht. In der deutschen Milchviehhaltung werden etwa 100 DM je Kuh und Jahr für Tierarzneimittel und tierärztliche Behandlungen von Mastitiden ausgegeben. Das entspricht etwa 3,3% der Gesamtkosten pro Kuh und Jahr und 25% der in der deutschen Landwirtschaft für Tierarzneimittel und tierärztliche Behandlungen verwendeten Ausgaben (ZEDDIES 1997). Die physikalische Therapie in Form einer örtlichen Low-Power-Laser-Therapie könnte den Einsatz von Antibiotika und Chemotherapeutika erheblich reduzieren. Jedoch fehlen auf dem Gebiet der physikalischen Mastitistherapie noch fundierte wissenschaftliche Erkenntnisse.
WENLIE et al. (1992) zeigten in einer Studie über den Einsatz eines Helium-Neon (He-Ne)- Lasers in der Behandlung von Mastitiden des Rindes, dass die Bestrahlung des Ruzhong- Akupunkturpunktes am Euter mit einem He-Ne-Laser einmal täglich 7 Tage lang zu einer klinischen Heilungsrate von 85,8% führte, während die klinische Heilungsrate bei den antibiotisch behandelten Tieren ihrer Studie nur 28,1% betrug. MUXENENDER (1999) empfiehlt den Einsatz eines Lasers in Form der Laserakupunktur bei der Behandlung von Mastitiden.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Effektivität der Low-Power-Laser-Therapie als alternative Behandlungsweise zum Einsatz von Antibiotika in der Therapie katarrhalischer Mastitiden zu testen und anhand der klinischen und bakteriologischen Heilungsraten zu manifestieren.
2. LITERATURÜBERSICHT
2.1 Verschiedene Therapieformen katarrhalischer Mastitiden 2.1.1 Antibiotikatherapie
In der Mastitistherapie werden seit über 50 Jahren Antibiotika eingesetzt. KAKAVAS (1944) verwendete als erster Penicillin zur Therapie von Mastitiden des Rindes. Jedoch wird der Einsatz von Antibiotika in der Mastitistherapie zunehmend kritischer gesehen, da zum einen die bakteriologischen Heilungsraten in praxi häufig nicht zufriedenstellend sind und sich zum anderen die Resistenzlage vieler bakterieller Infektionserreger zunehmend verschlechtert (HAMANN 1994).
Das Ziel einer rationellen Chemotherapie ist eine selektive Beeinflussung des Erregers bei weitgehender Vermeidung bzw. Reduzierung von Nebenwirkungen für den Patienten (KROKER et al. 1997). Der Gebrauch von Antibiotika bzw. Chemotherapeutika erfordert einen ausreichenden Kenntnisstand über die Wirkung der Chemotherapeutika und somit den Erfolg der Mastitistherapie beeinflussende Faktoren. Die ausreichende Verfügbarkeit des Wirkstoffes am Infektionsort, die Wirksamkeit des Pharmakons gegen die jeweiligen Mastitiserreger und somit auch die Resistenzsituation der Mastitiserreger gegenüber den Wirkstoffen spielen eine große Rolle. Hierbei sind Kenntnisse über die Pharmakodynamik (Arzneimittelwirkung auf den Organismus) und die Pharmakokinetik (Wirkung des Organismus auf das Arzneimittel / Schicksal des Arzneimittels im Organismus) der verwendeten Arzneien unabdingbar. Außerdem ist die Galenik (Formulierung des Arzneimittels, Partikelgröße etc.) des eingesetzten Chemotherapeutikums bedeutsam für den Erfolg der Mastitistherapie.
2.1.1.1 Pharmakodynamik und Pharmakokinetik der Antibiotika
Pharmakodynamisch ist zu beachten, dass die Chemotherapeutika bakterizid oder bakteriostatisch wirken können. Bei bakterizid wirkenden Substanzen ist eine intakte körpereigene Abwehr unabdingbar. Penicilline und Cephalosporine wirken bakterizid, indem sie die Zellwandsynthese beeinträchtigen oder die Zellwand zerstören. Bakteriostatische Chemotherapeutika wie Tetracycline, Aminoglykoside und Makrolide hingegen verhindern eine Hemmung der Proteinsynthese. Sulfonamide und Trimethoprim sind bakteriostatisch, da sie die Bestandteile des Coenzym F verdrängen und damit die Biosynthese der Folsäure in den Bakterien stören (Substratkonkurrenz). Bestimmte Wirkstoffgruppen sind inkompatibel, d.h. sie behindern einander in ihrer Wirkungsweise. Die Kombination eines Bakterizidums mit einem Bakteriostatikum ist kontraindiziert (KROKER et al. 1997).
Die Bioverfügbarkeit eines Chemotherapeutikums hat einen entscheidenden Einfluss auf den Erfolg der systemischen Behandlung. Neben Molekülgröße und Proteinbindung spielt die Fettlöslichkeit eines Wirkstoffes sowie dessen Ionisationsgrad für die Passage biologischer Grenzflächen die wichtigste Rolle. Im Folgenden sind die Verfügbarkeit eines Pharmakons beeinflussenden Faktoren nach EHINGER und KIETZMANN (1998) zusammengefasst:
→ Verteilung im Organismus:
PLATONOW und BLOBEL (1963) stellten fest, dass die Resistenz pathogener Mikroorganismen nicht immer die Ursache für eine erfolglose Therapie chronischer Mastitiden ist. Sie machten vielmehr ein mangelhaftes Erreichen der Keime in Bezirken ausgedehnter Fibrosen dafür verantwortlich.
→ Blut-Euter-Schranke:
Die Blut-Euter-Schranke verhält sich als Lipoidmembran, die nur durch die unionisierte und in dieser Form lipoidlösliche Form von Wirkstoffen überwunden werden kann (KROKER et al. 1997). Die Diffusion der Antibiotika ist umgekehrt proportional zu dem Ionisationsgrad, dem Wasser/Lipid-Verteilungskoeffizienten, der Molekülgröße, dem Bindunggsgrad an Proteine oder an andere Makromoleküle sowie abhängig von dem Konzentrationsgradienten der Substanzen über der Membran, wie In-vivo-Untersuchungen von ZIV und SULMAN (1975) zur Resorption von intramammär applizierten Antibiotika belegen. Basische
Substanzen reichern sich vermehrt in der Milch an, da diese gegenüber dem Plasma stärker sauer ist (pH = 6,5). Erythromycin z.B. wird um den Faktor 6 bis 8 stärker in der Milch angereichert, während das stark saure Benzylpenicillin nur 10% bis 20% der Plasmakonzentration in der Milch erreicht. Durch die Veresterung von Benzypenicillin mit Diäthylaminoäthanol hat man einen basischen Stoff geschaffen (Penethamat), der einen pka- Wert von 8,5 hat und nach parenteraler Applikation hohe Konzentrationen im Euter erreicht.
Im Euter wird das unwirksame Penethamat durch ubiquitäre Esterasen zum wirksamen Benzylpenicillin gespalten (KROKER et al. 1997).
→ Ionisationsgrad und Lipophilie:
Der Ionisationsgrad wird vom isoelektrischen Punkt (pka-Wert) der Substanz und vom pH- Wert des umgebenden Mediums bestimmt (RASMUSSEN 1966). Schwache Säuren liegen im Blut vor allem ionisiert vor und können somit kaum in das Eutergewebe und in die Milch gelangen, während für schwache Basen das Gegenteil gilt. Das ideale Antibiotikum bei der systemischen Therapie sollte nach ZIV (1980) eine schwache Base, im Serum in hohem Maße undissoziiert, gut fettlöslich sein und eine geringe Proteinbindung aufweisen. Schwache Säuren wie z.B. Cloxacillin (pKa-Wert = 2,7), die im Blut überwiegend ionisiert vorliegen, können die Blut-Euter-Schranke nicht passieren und kommen somit für die parenterale Mastitistherapie nicht in Frage (GODFRAIN u. MILHAUD 1964).
→ Proteinbindung:
Zur Mastitistherapie verwendete Antibiotika sind in unterschiedlichem Umfang an Eutersekret- oder Gewebsproteine gebunden (RASMUSSEN 1971), z.B. Benzylpenicillin zu mehr als 25%, Oxacillin zu mehr als 50% und Ampicillin zu weniger als 25% (WRIGHT 1983). Jedoch ist hierdurch nur bei wenigen Substanzen eine Beeinflussung der Resorptionsrate zu erwarten (ZIV u. SULMAN 1975).
2.1.1.2 Galenik der Antibiotikaformulierungen
Für den therapeutischen Erfolg ist die Galenik des eingesetzten Arzneimittels von ebenso großer Bedeutung. Die Wirkstoffe müssen die Erreger im Euterviertel erreichen können, was eine gute Verteilung des Arzneimittels im Eutergewebe voraussetzt. Bei lokaler Gabe muss
das Medikament irritationsfrei für das Eutergewebe sein, um eine Diffusion tief in das Drüsengewebe sicherzustellen. Topisch zu verabreichende Arzneimittel werden daher vorwiegend in öliger oder wässriger Grundlage formuliert. Wässrige Lösungen verteilen sich gut im Gewebe, während für ölige Formulierungen eine zum Teil ungleichmäßige Verteilung beschrieben wurde (WRIGHT 1983). EHINGER und KIETZMANN (1998) sind der Ansicht, dass die Antibiotikakonzentration in vivo in Milch und Blut nur sehr bedingt Rückschlüsse auf die Konzentration im Eutergewebe zulässt. Bisherige Erkenntnisse zur Pharmakokinetik im Rindereuter sind noch unbefriedigend, da sich die Untersuchungen von Probenmaterial bisher nur auf Blut und Milch beschränkten. Zur Gewebsverteilung intramammär applizierter Antibiotika wurden daher von EHINGER (1998) Untersuchungen am isoliert perfundierten Rindereuter durchgeführt. Dabei wurden Euter gesunder laktierender Schlachtkühe mit angewärmter und begaster Tyrodelöung perfundiert (KIETZMANN et al. 1993). Die Bedeutung von galenischen Formulierungen von Präparaten zur intramammären Behandlung wurde am Beispiel des Wirkstoffes Benzylpenicillin gezeigt. Drei Millionen Internationale Einheiten (I.E.) Benzylpenicillin wurden als Kalium-Salz (Applikationsvolumen 15 ml) in verschiedenen galenischen Formulierungen (ölige Suspension mit mikronisierten Partikeln von < 10 µm, ölige Suspension mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 40 µm, wässrige Lösung) intrazisternal verabreicht. In Abständen von 30 Minuten wurden Perfusatproben sowie nach drei Stunden Drüsengewebsproben in unterschiedlichen vertikalen Abständen von der Zitzenbasis entnommen und in ihnen die Konzentration von Benzylpenicillin bestimmt. Die Konzentration von Benzylpenicillin nahm mit zunehmender Distanz von der Zitzenbasis exponentiell ab. Mit der öligen Suspension, welche den Wirkstoff in mikronisierter Form (< 10 µm Partikelgröße) enthielt, und mit der wässrigen Lösung wurden höhere Konzentrationen erreicht als mit einer öligen Suspension mit Partikelgrößen von durchschnittlich 40 µm. Die minimalen Hemmstoffkonzentrationen für in vitro sensible Keime wurden mit allen Testformulierungen im Drüsengewebe erreicht. Aus den gewonnen Daten schließt EHINGER (1998) für die lokale Mastitistherapie nach dem Ausmelken, dass ölige Suspensionen mit möglichst kleiner Wirkstoffpartikelgröße und irritationsfreien Hilfsstoffen die schnellste und vollständigste Antibiotikaanflutung im laktierenden Rindereuter ermöglichen.
Auch weitere Studien von EHINGER und KIETZMANN (2000) am isoliert perfundierten Rindereuter über die Gewebsverteilung von Oxacillin und Ampicillin in verschiedenen galenischen Formulierungen (Laktationssalbe mit jeweils 1000 mg Oxacillin als Natrium- Monohydrat mit Natriumlaurylsulfat oder ohne Natriumlaurylsulfat, Langzeitpräparat mit 1000 mg Oxacillin zu 80% als Benzathin-Salz und eine ölige Suspension mit 400 mg Oxacillin als Natrium-Monohydrat und 200 mg Ampicillin als Trihydrat-Salz) zeigten ähnliche Ergebnisse. Die Oxacillin- und Ampicillinkonzentrationen im Drüsengewebe verringerten sich mit zunehmender vertikaler Entfernung zur Zitze. Mit der Laktationssalbe mit Natriumlaurylsulfat (diese Substanz bewirkt eine Herabsetzung der Oberflächenspannung) wurden geringere Oxacillin-Konzentrationen im Drüsengewebe erreicht als mit der Laktationssalbe, die kein Natriumlaurylsulfat (dadurch kommt es zu einer Viskositätserhöhung) enthielt. Durch die Viskositätserhöhung der Laktationssalbe ohne Natriumlaurylsulfat befand sich der Wirkstoff im Vergleich zur Verteilung aus der öligen Suspension mehr im Drüsengewebe als im Perfusat. Zudem konnten EHINGER und KIETZMANN (2000) mit der stärkeren Verteilung des Oxacillin aus dem Langzeitpräparat im Drüsengewebe als im Perfusat u.a. die bessere Löslichkeit von kleinen Partikelgrößen in wässrigem Sekret (WRIGHT 1983) bestätigen. In der Retardformulierung war das Oxacillin zu 80% an Benzathin gebunden, somit größer als das Natrium-Monohydrat und löste sich schlechter in dem wässrigen Sekret.
2.1.1.3 Resistenzsituation von Mastitiserregern gegenüber verschiedenen Antibiotika Zur erfolgreichen antibiotischen Mastitisbehandlung ist ein ausreichender Kenntnisstand über das Erregerspektrum und die Resistenzsituation gegenüber den eingesetzten Wirkstoffen unabdingbar. Liegt die minimale Hemmstoffkonzentration (MHK) eines Erregers über der am Infektionsort erreichbaren Konzentration, so wird der Erreger als resistent bezeichnet (KROKER et. al 1997). LANGE und BLECKMANN (1999) haben die Daten von jährlich ca.
20000 zur bakteriologischen Untersuchung in das bakteriologische Labor der Klinik für Geburtshilfe und Gynäkologie des Rindes der Tierärztlichen Hochschule Hannover eingesandten Milchproben von Kühen mit katarrhalischen Mastitiden aus den Jahren von
1990 bis 1997 ausgewertet. Die Häufigkeit der aufgetretenen Mastitiserreger war stabil.
Streptokokken und Staphylokokken sind mit jährlich jeweils 35% immer noch die häufigste Ursache der bovinen Mastitis. Bei der Differenzierung der Streptokokkenstämme konnte eine deutliche Zunahme des Umwelterregers Streptococcus (Sc.) uberis von 34% auf 56% der nachgewiesenen Streptokokken bei gleichzeitiger Abnahme der Sc. -agalactiae-Fälle festge- stellt werden. In dem Untersuchungszeitraum von 8 Jahren konnten kaum Veränderungen der Sensibilität gegenüber den in der Praxis gebräuchlichen Antibiotika bei den Streptokokken in vitro festgestellt werden. Auch bei den isolierten Staphylokokkenstämmen zeichnete sich im aufgeführten Zeitraum keine Verschlechterung der Resistenzlage ab. Die Frequenz der resistenten Staphylokokkenstämme lag bei Penicillin und Ampicillin immer zwischen 25%
und 30%.
TROLLDENIER et al. (2000) konnten durch die Untersuchung von 368 aus Eutersekreten des Rindes isolierten Streptokokkenstämmen einen Überblick über die aktuelle Resistenzsituation von Streptokokken gegenüber 4 β-Laktam-Antibiotika geben. Die aus verschiedenen Regionen Deutschlands stammenden Streptokokken-Isolate wurden hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit gegenüber Benzylpenicillin, Ampicillin, Oxacillin und Cefotaxim im Agar- Diffusionstest zur Bestimmung des Hemmhofdurchmessers sowie mit dem Epsilon-Test zur Bestimmung der minimalen Hemmstoffkonzentration (MHK) untersucht. Wie Tabelle 1 zeigt kann die Resistenzsituation der untersuchten Streptokokkenstämme beim Rind (mit Ausnahme von Sc. uberis) gegenüber den 4 geprüften β-Laktamantibiotika als günstig beurteilt werden. TROLLDENIER et al. (2000) empfehlen aufgrund ihrer Erkenntnisse weiterhin Benzylpenicillin als Mittel der Wahl gegen Streptokokken des Rindes.
R (%) 1,0 0 1,0 16,8
I (%) 19,3 0 - -
S (%) 79,7 100 99,0 83,2
Streptococcus uberis Anzahl untersuchter Stämme 96 96 94 95
R (%) 0 0 0 2,0
I (%) 0 0 0 -
S (%) 100 100 100 98,0
Streptococcus dysgalactiae Anzahl untersuchter Stämme 49 49 49 49
R (%) 0 0 0 0
I (%) 1,5 0 0 -
S (%) 98,5 100 100 100
Streptococcus agalactiae Anzahl untersuchter Stämme 223 220 221 233
Tab. 1: Resistenzsituation isolierter Streptokokkenstämme aus Eutersekreten gegenüber vier ß-Laktamantibiotika nach TROLLDENIER et al. (2000) Wirkstoff Benzylpenicillin Ampicillin Cefotaxim Oxacillin S = sensibel, I = intermediär, R = resistent
In einer Untersuchung mit 125 Staphylococcus (S.)-aureus-Isolaten aus Rindereutern konnten TROLLDENIER und WAGNER (2001) sogar eine noch höhere Anzahl resistenter S.-aureus- Stämme gegen Benzylpenicillin und Ampicillin feststellen als LANGE und BLECKMANN (1999) (35,3% Resistenzen gegen Benzylpenicillin, 26,3% gegen Ampicillin). Eine Oxacillin- und Cefoperazon-Resistenz wurde nicht nachgewiesen. Die weiteren Ergebnisse dieser Untersuchung sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Die quantitative Resistenzermittlung erfolgte mit Hilfe des Mikrobouillondilutionstests zur Bestimmung der minimalen Hemmstoffkonzentration (MHK) und mit Hilfe des Agar-Diffusionstests zur Bestimmung des Hemmhofdurchmessers.
Tab. 2: Anteil (%) resistenter S.-aureus-Stämme gegenüber 11 antimikrobiell wirksamen Substanzen nach TROLLDENIER und WAGNER (2001)
Wirkstoff Anteil (%) resistenter Stämme
Benzylpenicillin 35 Ampicillin 33 Oxacillin 0
Cefoperazon 0 (18% intermediär)
Tetracyclin 7 Gentamicin 2 Neomycin 3 Erythromycin 7 Lincomycin 9 Tylosin 12 Trimethoprim/Sulfonamid 19
Da auch Escherichia (E.)-coli-Stämme als Erreger für klinische Mastitiden in Frage kommen, darf auch hier die aktuelle Resistenzsituation nicht außer Acht gelassen werden.
TROLLDENIER (2001) überprüfte in einer weiteren Untersuchung die Resistenzsituation für 99 E.-coli- Stämme aus Rindereutern. Die quantitative Resistenzermittlung erfolgte mit Hilfe des Mikrobouillondilutionstests zur Bestimmung der minimalen Hemmstoffkonzentration (MHK) und mit Hilfe des Agar-Diffusionstests zur Bestimmung des Hemmhofdurchmessers.
Im Gegensatz zu enteropathogenen E.-coli-Stämmen ist für euterpathogene E.-coli-Stämme für Chemotherapeutika wie Gentamicin (4% Resistenz im Vergleich zu 29,3% Resistenz bei enteropathogenen E.-coli-Stämmen des Kalbes/Rindes), Neomycin (5% Resistenz im Vergleich zu 55,2% Resistenz bei enteropathogenen E.-coli-Stämmen des Kalbes/Rindes) und Ampicillin (10% Resistenz im Vergleich zu 71% Resistenz bei enteropathogenen E.-coli- Stämmen des Kalbes/Rindes) noch eine Sensibilität von 90% und darüber nachzuweisen. Bei den anderen Wirkstoffen steigt der Anteil resistenter Stämme an, wie in Tabelle 3 ersichtlich.
Gegen Cefoperazon wurde keine Resistenz ermittelt.
Tab. 3: Anteil (%) resistenter E.-coli-Stämme gegenüber 7 antimikrobiell wirksamen Substanzen nach TROLLDENIER (2001)
Wirkstoff Anteil (%) resistenter Stämme
Gentamicin 4 Neomycin 5 Ampicillin 10 Colistin 12 Tetracyclin 18 Trimethoprim/Sulfamethoxazol 19
Cefoperazon 0
WITTKOWSKI et al. (1999) führten bakteriologische Untersuchungen von Viertelanfangs- gemelksproben zur Resistenzsituation in 1% aller bayrischen Milchviehbetriebe (mit 13152 in Laktation befindlichen Kühen) durch. Es wurde die Häufigkeit von Krankheitserregern im Euter erhoben, die für Infektionen bei Rindern und Menschen von Bedeutung sind, sowie das Resistenzverhalten dieser Erreger gegenüber Antibiotika und Chemotherapeutika. Wie in Tabelle 4 ersichtlich lagen die Anteile resistenter Erregerisolate weit unter den Resistenzraten, über die aus der Humanmedizin berichtet wurde. Die Untersuchung belegt, dass in bayrischen Milchviehhaltungsbetrieben in der Milch sehr günstige Empfindlichkeitsraten bei bakteriellen Infektionserregern vorliegen und die Anwendung antimikrobieller Substanzen in der Mastitistherapie zum Untersuchungszeitpunkt keine hohen Resistenzraten in Bayern zur Folge hat. Aufgrund ihrer Studie kommen WITTKOWSKI et al. (1999) zu dem Schluss, dass der Einsatz antimikrobieller Substanzen nicht generell als Quelle für die Zunahme von bakteriellen Resistenzen und neuen Infektionsproblemen bei den in der Studie untersuchten Erregern angesehen werden kann. Vielmehr führen sie resistente Bakterienpopulationen auf betriebsspezifische Faktoren zurück, die im Einzelfall analysiert und beseitigt werden müssen.
Sc. uberis Anteil (%) resistenter Stämme Rind >0-2,4 15,2-24,8 0-2,4 >0-7,8
Streptokokken der Gruppe B Anteil (%) resistenter Stämme Rind >0-20,2 0-4,8 0-4,8 >0-7,6
Anteil (%) resistenter Stämme Mensch 9,0-17,2 0-3,8
Enterokokken Anteil (%) resistenter Stämme Rind >0-2,5 2,0-3,1
Anteil (%) Rsistenter Stämme Mensch 1,9-13,5 2,1-6,1
E. coli / koliforme Keime Anteil (%) resistenter Stämme Rind >0-3,2 0-3,2
Anteil (%) resistenter Stämme Mensch 83,7 55,9 54,5 44,5 48,5 0,2
Koagulase-negative Staphylokokken Anteil (%) resistenter Stämme Rind 36,3 0,8-2,5 2,8-5,4 >0-0,7 0,6-2,2 0-0,3
Anteil (%) resistenter Stämme Mensch 79,5 22,9 27,5 22,6 13,6 9,6
Staphylococcus aureus Anteil (%) resistenter Stämme Rind 29,9-30 0,1-1,6 0,4-2,3 0 >0-0,8 0-0,5
Tab. 4: Anteil (%) resistenter Mastitiserreger aus Milchproben bayrischer Milchviehbetriebe im Vergleich zum Anteil (%) resistenter Stämme beim Mensch nach WITTKOWSSKI et al. (1999) Wirkstoff Penicillin G Oxacillin Erythromycin Ofloxacin Gentamicin Gentamycin 500 Vancomycin
Sc. uberis Anteil (%) resistenter Stämme Rind 29,0-40,5 0-1,1 48,3-60,3 265
Streptokokken der Gruppe B Anteil (%) resistenter Stämme Rind 22,1-45,7 >0-7,6 63,5-72,2 62
Anteil (%) resistenter Stämme Mensch 0,5-48,7 --- ---
Enterokokken Anteil (%) resistenter Stämme Rind 0-2,0 0-1,1 260
Anteil (%) Rsistenter Stämme Mensch 5,9-33,7 5,9 83,7 0,4-27,4 35,8-77,1 3,6-22,0 ---
E. coli / koliforme Keime Anteil (%) resistenter Stämme Rind 4,6-17,4 0,8-10,2 0-3,2 16,4-34,2 0,8-10,2 60,9-79,7 91
Anteil (%) resistenter Stämme Mensch 18,5 55,9 ---
Koagulase-negative Staphylokokken Anteil (%) resistenter Stämme Rind 2,1-4,5 1,6-2,5 55,6-62,2 859
Anteil (%) resistenter Stämme Mensch 9,6 12,9 --- ---
Staphylococcus aureus Anteil (%) resistenter Stämme Rind 1-3,4 0,1-1,6 68,8-76,0 597
Tab. 4: Fortsetzung Wirkstoff Tetracyclin Cefazolin Cefotaxim Ampicillin Trimethoprim/ Sulfonamid ohne Resistenzen Anzahl untersuchter Stämme
2.1.1.4 Anwendungsformen von Antibiotika
Die Antibiotikatherapie katarrhalischer Mastitiden lässt sich aufgrund des Therapiezeitpunktes und der Applikationsform in eine lokale Therapie während der Laktation, eine parenterale Therapie während der Laktation, einer Kombination aus beiden vorher genannten Therapieformen und einer Therapie während der Trockenstehphase aufteilen.
Zudem lässt sich eine Unterteilung im Einsatz von Monosubstanzen und Kombinationspräparaten vornehmen.
Zahlreiche Autoren haben in Studien den Einsatz von intrazisternal verabreichten Monosubstanzen in der Therapie katarrhalischer Mastitiden getestet und dokumentiert (Übersicht bei GREGORY (1999)), wobei die bakteriologischen Heilungsraten (9% bis 70%) abhängig vom Mastitiserreger zum größten Teil recht unbefriedigend waren.
Beim Einsatz von Kombinationspräparaten macht man sich Effekte wie Addition und Synergismus der kombinierten Antibiotika zu nutze. Man erhofft sich, durch die Kombination ein größeres bakterielles Spektrum erfassen zu können. Die Anwendung einer solchen Kombination hat keine negativen therapeutischen Auswirkungen bei ausreichender Dosierung und bei Mastitiden mit unklarer Erregerbeteiligung; bei Verdacht auf Vorliegen einer Mischinfektion erscheint eine Kombinationstherapie sogar angezeigt (REPLOH u.
RITZERFELD 1967).
Bei akuten Mastitiden kann aufgrund der Schwellung in den Milchgängen eine Instillation von Medikamenten unmöglich sein. Somit wird hierbei ein ausreichend hoher Wirkstoffspiegel im Euter nur durch eine parenterale Verabreichung gewährleistet, während bei anderen Mastitisformen mit einer ein- bis zweimaligen Euterbehandlung möglicherweise eine Heilung erzielt werden kann (ULLNER 1959). MERCK (1974) ist ebenfalls der Ansicht, dass eine parenterale Therapie gerade im Hinblick auf Verlegungen des Milchgangsystems erforderlich ist. WEIGT (1973) hält die zusätzliche lokale Behandlung trotzdem für gerechtfertigt, da der therapeutische Spiegel eines nur parenteral verabreichten Präparates im Euter wegen der Blut-Euter-Schranke nur langsam erreicht wird. Wenn die Erreger nicht nur oberflächlich auf der Schleimhaut, sondern auch tief im Gewebe zu erwarten sind, ist die parenterale Behandlung als Ergänzung zur lokalen Gabe in Betracht zu ziehen (WRIGHT 1983; SOBIRAJ et al. 1997). Die Kombination von einer lokalen und parenteralen Therapie
kann unter Umständen den bakteriologischen Heilungserfolg verbessern, wie OWENS et al.
(1988) bei Infektionen mit S. aureus feststellten.
Ein weiterer Ansatz in der Mastitistherapie ist die Therapie während der Trockenstehphase.
Die antibiotische Versorgung des Euters während der Trockenstehphase stellt eine wichtige Maßnahme gerade zur Behandlung und Vorbeugung von subklinischen Mastitiden dar. In Anbetracht der Resistenzproblematik erfordert nach KROKER et al. (1997) jedoch auch das Trockenstellen unter Antibiotikaschutz eine klare veterinärmedizinische Indikation. Nach ZIV (1975) ist als sogenannter „Trockensteller“ ein Bakterizidum vorzuziehen, da so die Gefahr der Resistenzausbildung bei niedrigerer Wirkstoffkonzentration in der zweiten Hälfte der Trockenstehzeit vermindert wird. Für die Behandlung zum Zeitpunkt des Trockenstellens werden besondere Langzeitantibiotika eingesetzt, die schwerer löslich sind und langsamer resorbiert werden. Somit wird ein sicherer therapeutischer Spiegel über 20 bis 24 Tage gewährleistet (WEIGT 1973). Am häufigsten wird das schwer lösliche Benzathinsalz von Penicillin G und Cloxacillin eingesetzt. Zielsetzung der antibiotischen Behandlung zum Trockenstellzeitpunkt ist die Verringerung der Neuinfektionsrate der Milchdrüse innerhalb der Trockenperiode und die Reduktion der Anzahl bestehender Infektionen. Der Behandlungsform des Trockenstellens unter antibiotischem Schutz kommt eine prophylaktische Bedeutung zu, da innerhalb der ersten Wochen der Trockenperiode die Neuinfektionsrate der Milchdrüse etwa fünfmal höher ist als im Mittel der gesamten Laktation (SMITH et al. 1985). Wie Tabelle 5 zeigt, kann die Neuinfektionsrate mit kuhassoziierten Erregern (S. aureus, Sc. dysgalactiae und Sc. agalactiae) mit Hilfe einer antibiotischen Behandlung zum Trockenstellzeitpunkt um 30% bis 80% gegenüber nicht behandelten Kontrolltieren gesenkt werden. Außerdem ist aus Tabelle 5 ersichtlich, dass durch das Trockenstellen unter antibiotischem Schutz eine Reduktion bestehender, durch kuhassoziierte Erreger verursachter Infektionen erzielt werden kann und bakteriologische Heilungsraten von 50% bis 80% gegenüber unbehandelten Kontrollgruppen erzielt wurden.
Tab. 5: Neuinfektionsraten der Milchdrüse und Reduktion der Anzahl bestehender Infektionen der Milchdrüse nach KRÖMKER (1999)
Neuinfektionsrate in % der Viertel
Reduktion der Anzahl bestehender Infektionen
in % der Viertel Anzahl
der Viertel
Erreger
antibiotische Behandlung
unbehandelte Kontrollgruppe
antibiotische Behandlung
unbehandelte Kontrollgruppe
Autor
2736 S. aureus, Sc. dys.
4 20 50-69 24-38 OSTERAS
(1995)
684 S. aureus 9 38 75 8 SARAN et
al. (1995)
40920 S. aureus 11 18 53-80 10 STORPER
u. ZIV (1985) 2984 S. aureus,
Sc. agal.
10 13 78 60 BRATILIE
(1973) S. aureus = Staphylococcus aureus, Sc. dys. = Streptococcus dysgalactiae,
Sc. agal. = Streptococcus agalactiae
Die hohe Selbstheilungsrate von ca. 10% bis 60%, die sich in den unbehandelten Kontrollgruppen zeigt, darf jedoch nicht unberücksichtigt bleiben. Die errechnete Nettowirksamkeit der antibiotischen Behandlung zum Zeitpunkt des Trockenstellens liegt somit bei 20% bis 40% und unterscheidet sich nur geringfügig von der Laktationstherapie (KRÖMKER 1999). Arbeiten von WILLIAMSON et al. (1993) zeigen, dass die Neuinfektionsraten, die durch umweltassoziierte Erreger verursacht werden (v. a. Sc. uberis), nicht durch die antibiotische Behandlung zum Zeitpunkt des Trockenstellens beeinflusst werden. WOOLFORD et al. (1998) kamen zu dem Ergebnis, dass durch eine Senkung der Neuinfektionsrate und eine Reduktion bestehender Infektionen die Anzahl klinischer Mastitiden in der Frühlaktation beim Trockenstellen unter antibiotischem Schutz im Vergleich zu unbehandelten, trockengestellten Tieren um den Faktor zwei bis drei gemindert wird. Ähnliche Ergebnisse wurden von dieser Arbeitsgruppe auch durch Applikation eines Wismuthnitrat-haltigen „Teat sealer“ (der den Verschluss des Zitzenkanals über den Zeitraum der Trockenstehperiode garantiert) zu Beginn der Trockenstehperiode erreicht.
Im Schrifttum werden die Erfolge der antibiotischen Therapie klinisch katarrhalischer Mastitiden recht unterschiedlich beurteilt. Eine einheitliche Beurteilung der Ergebnisse wird dadurch erschwert, dass der Begriff der Heilung zum Teil unterschiedlich definiert wird und Zeitpunkte und Häufigkeit der Probennahmen erheblich differieren. Gesicherte wissenschaftliche Erkenntnisse zur Einordnung von Heilungserfolgen nach therapeutischen Maßnahmen sind nur unzureichend verfügbar. Klinische Studien sind häufig ohne Negativ- oder Placebogruppe durchgeführt worden, was zu einer Überschätzung des antibiotisch bewirkten Heilungserfolges führt, und auch der Selbstheilungseffekt bei klinischen Mastitiden darf nach HAMANN und KRÖMKER (1999) nicht unberücksichtigt bleiben. Die antibiotische Therapie sollte als „Hilfe zur Selbsthilfe“ aufgefasst werden. Eine weitgehende Aufrechterhaltung des physiologischen Gleichgewichts (Homöostase) der Kuh ist die Voraussetzung dafür, dass die zu behandelnde Kuh in der Lage ist, diese „Hilfe“ auch umzusetzen. Durch gestörte Homöostase, wie sie z.B. in der Frühlaktation durch hormonelle, metabolische und zytologische Umstellungsprozesse, durch fütterungsbedingte Stoffwechselstörungen (KANDEFER-SZERSZEN et al. 1992; KLUCINSKI et al. 1988) und Mangelerscheinungen (LOTTHAMMER 1997) und durch Stressoren wie z.B. Transport, Standortwechsel, Änderung der Rangordnung und Schmerzen (MAYR u. MAYR 1998) ausgelöst werden kann, kommt es zu einer Schwächung des immunologischen Abwehrsystems. Deshalb sind im Rahmen der Mastitistherapie neben der Applikation von Chemotherapeutika begleitende Maßnahmen zur Stützung des Immunsystems angezeigt (HAMANN u. KRÖMKER 1999).
2.1.2 Homöopathische Therapie
Die Wirksamkeit der Homöopathie in der Therapie von Mastitiden lässt gerade aufgrund der begrenzten Anzahl wissenschaftlicher Informationen keine eindeutige Beurteilung zu. Die in Feldversuchen festgestellten Heilungserfolge konnten bisher noch nicht wissenschaftlich reproduziert werden. MERCK et al. (1989) untersuchten anhand von 100 akuten Mastitisfällen den Erfolg einer homöopathischen Behandlung im Vergleich zu einer antibiotischen Therapie. Hierbei zeigte sich eine deutlich höhere bakteriologische Heilungsrate der homöopathisch behandelten Tiere als bei den antibiotisch behandelten Tieren. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Behandlung akuter Mastitiden mit homöopathischen Arzneimitteln - mit Ausnahme fortgeschrittener und mit Sepsis einher- gehender Fälle – eine Alternative zur Chemotherapie darstellt. Die meisten Aussagen über die Wirksamkeit homöopathischer Arzneimittel stützen sich allerdings auf Erfahrungen aus der Praxis.
METTLER (1991) stellt in einer Zusammenfassung die wichtigsten homöopathischen Arzneien für die Behandlung von Mastitiden vor, die sich in seiner Praxis bewährt haben (Aconitum napellus, Atropa belladonna, Apis mellifica, Bryonia, Mercurius solubilis, Hepar sulfuris, Pyrogenium, Lachesis muta, Anthricinum, Asa fötida, Phytolacca decandra, Kalium chloratum, Sulfur und Silicea). Dabei spielen die Ätiologie und die auslösende Ursache für die Arzneifindung eine besondere Rolle. Auch räumt der Autor ein, dass man trotz guter Therapieerfolge mit homöopathischen Arzneien bei schweren septischen Affektionen nicht auf eine antibiotische Behandlung verzichten kann (METTLER 1985). DAY (1995), TIEFENTHALER (1994) und DORENKAMP (1992) vertreten die Ansicht, dass gerade für die homöopathische Therapie von Mastitiden nicht der Erreger und seine Empfindlichkeit auf ein Arzneimittel entscheidend sind, sondern die Lokal- und Allgemeinsymptome des Patienten und dessen Modalitäten und dass gerade auch die Haltung, Fütterung und Hygieneprogramme wichtige Faktoren in der Mastitisbehandlung darstellen. Speziell in der Therapie katarrhalischer Mastitiden empfiehlt DORENKAMP (1992) aufgrund seiner Praxiserfahrungen zusätzlich zur homöopathischen Therapie, das betroffene Euterviertel mehrmals täglich auszumelken. Die Mastitis catarrhalis chronica ist auch mit
homöopathischen Mitteln schwer zu behandeln; hier hat man nach vorschnell angenommenem Erfolg die meisten Rezidive.
ANDERSSON et al. (1997) beurteilten die Wirksamkeit homöopathischer Arzneimittel bei der Behandlung und Prophylaxe subklinischer Mastitiden durch eine Feldstudie. In die Auswertung kamen 210 kranke Euterviertel (Laktatdehydrogenase (LDH)-Aktivität >85 U/l im Milchserum; bakteriologischer Befund positiv) von 104 Hochleistungskühen mit einem somatischen Zellgehalt von 300 000 bis 600 000 Zellen/ml in den letzten beiden Gesamt- gemelksuntersuchungen, von denen die eine Gruppe homöopathisch und die andere Gruppe in gleicher Weise mit isotonischer Kochsalzlösung behandelt wurde. Viertelanfangsgemelks- proben wurden in einwöchigem Abstand (drei Termine vor und drei Termine nach der Behandlung) gezogen. Außerdem wurde die Auswirkung der Behandlung auf den zytologischen Befund anhand der am 30., 60. und 90. Tag nach Ende der Behandlung im Rahmen der Milchleistungsprüfung (MLP) gezogenen Gesamtgemelksproben ausgewertet. Es ließen sich jedoch keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen der homöopathisch behandelten Gruppe und der Placebogruppe hinsichtlich der LDH-Aktivität, des Gesamtzellgehaltes und des bakteriologischen Status feststellen. Lediglich der Gesamtzellgehalt in der Milch S.-aureus-infizierter Tiere, die mit Lachesis D8 behandelt wurden, lag am 60. und 90. Tag nach der Behandlung signifikant unter dem der Placebogruppe.
KRÖMKER und HAMANN (1999) charakterisieren die homöopathische Mastitistherapie als eine Einzeltiertherapie, die der Absicherung des Therapieerfolges mittels statistischen Analysen nur schwer zugänglich ist.
2.1.3 Andere Therapieformen
2.1.3.1 Häufiges Ausmelken / Oxytocineinsatz
Häufiges Ausmelken und auch der Einsatz von Oxytocin werden als therapeutische Maßnahmen bei Mastitiden durchgeführt, wobei es in der Praxis verschiedene Ansätze und Kombinationen dieser Behandlungen gibt. Im Schrifttum finden sich Studien über alleiniges häufiges Ausmelken der Euterviertel, häufiges Ausmelken in Kombination mit der antibiotischen Therapie oder mit Hilfe von Oxytocin. Ferner wurde der alleinige Einsatz von Oxytocin oder die Kombination aus Ausmelken mit Oxytocin und anschließender antibiotischer Therapie getestet.
ROBERSON (1997) zeigte anhand seiner Studien mit 46 Kühen, dass bei geringgradigen klinischen Mastitiden, die nahezu ausschließlich durch Umweltkeime (95% der Fälle) verursacht wurden, die klinischen Heilungsraten bei mehrfachem Melken des erkrankten Euterviertels in zwei- bis dreistündigem Abstand im Vergleich zur nur zweimal täglich gemolkenen Kontrollgruppe deutlich geringer waren (Versuchsgruppe: 48%, Kontrollgruppe:
78%). Seines Erachtens nach ist es sinnvoll, im Mastitisfall auch die nicht infizierten Euterviertel mehrfach auszumelken, um einer Neuinfektion der zwar angerüsteten, aber nicht ausgemolkenen Viertel vorzubeugen. OPLETAL et al. (1985) führten Studien an 1174 klinisch katarrhalischen Mastitiden durch, in denen die Versuchsgruppe mit 731 Tieren alle zwei bis drei Stunden (nachts: achtstündige Pause) nur ausgemolken wurde und die Kontrollgruppe mit 629 erkrankten Kühen systemisch antibiotisch behandelt wurde. Die klinische Heilungsrate der Versuchsgruppe wies jedoch mit 81% keine signifikanten Unterschiede zu der klinischen Heilungsrate der Kontrollgruppe mit 85% auf. STUTE (1978) zeigte mit ihren Versuchen, dass häufigeres Melken besonders bei den katarrhalischen Mastitiden als wirksame und auch messbare Unterstützung zur Chemotherapie angesehen werden kann, auch wenn der Einfluss des Melkens auf den Heilungsprozess offensichtlich von der stärkeren Wirksamkeit der Antibiotika und der körpereigenen Abwehrmechanismen überdeckt wird.
Oxytocin wird häufig zusätzlich zur antibiotischen Therapie eingesetzt, um durch das Ausmelken eine verbesserte Entfernung von Gewebsresten, Erregern und Toxinen zu
erreichen. Bei akuten Mastitiden ist es vorteilhaft bereits wenige Stunden nach der Behandlung ein oder mehrmals ausmelken zu lassen, um einen Toxinstau zu vermeiden und anschließend zusätzlich erneut zu therapieren (KLEINSCHROTH 1992). WEIGT und AHLERS (1978) empfehlen eine intramammäre Behandlung erst nach wiederholtem Ausmelken des erkrankten Euterviertels. VAN EENENNAAM et al. (1995) stellten fest, dass die klinische Heilungsrate von antibiotisch behandelten im Vergleich zu nur dreimal täglich mit Oxytocin (100 I.U. i. m.) ausgemolkenen Eutervierteln gleich ist. Sie räumten jedoch ein, dass der Nachteil einer alleinigen Oxytocin-Behandlung gegenüber konventionellen Behandlungsmethoden besonders bei mit Umweltstreptokokken infizierten Tieren in einer erhöhten Mastitisinzidenz während der nächsten Laktation läge.
MORIN et al. (1998) verglichen in einer Studie mit 124 an klinischen Mastitiden erkrankten Kühen mit 172 Mastitiden (206 betroffene Euterviertel) in einem Untersuchungszeitraum von zwei Jahren die Antibiotikatherapie in Kombination mit therapieunterstützenden Maßnahmen (dreimaliges Ausmelken mit Hilfe von Oxytocin, in einigen Fällen Verabreichung von Flunixinmeglumin oder Flüssigkeitszufuhr) mit den alleinigen therapieunterstützenden Maßnahmen (Kontrollgruppe). Ihre Ergebnisse zeigten, dass die klinischen Heilungsraten der antibiotisch behandelten Tiere zur 10. Melkzeit bei Mastitiden, die durch Streptokokken (ausgenommen Sc. agalactiae) oder koliforme Keime verursacht wurden, signifikant höher (P=0,02) waren als in der Kontrollgruppe. Auch die bakteriologische Heilungsrate 14 Tage nach der Behandlung war in der zusätzlich antibiotisch behandelten Gruppe signifikant höher als in der Kontrollgruppe (P=0,013). Die Ergebnisse lassen vermuten, dass in Herden, in denen Mastitiden häufig durch Umwelterreger verursacht werden, alleinige therapieunterstützende Maßnahmen nicht so effektiv sind wie die Kombination mit einer Antibiotikagabe (MORIN et al. 1998).
2.1.3.2 Immuntherapie
Die Vakzinierung zur Prävention von Mastitiden wurde bisher überwiegend für E.-coli-, S.- aureus- und Streptokokken-Mastitiden untersucht. Praxisrelevante Erfolge zeigten sich bisher nur beim Einsatz einer E.-coli- und S.-aureus-Vakzine. Während sich durch eine Vakzination zwar nicht die Anzahl der infizierten Viertel und die Neuinfektionsrate beeinflussen lassen, ist jedoch eine deutliche Reduktion der Ausprägung klinischer Symptome vor allem bei Infektionen mit E. coli und anderen koliformen Erregern (bis zu 80%) und auch eine erhebliche Verringerung der Häufigkeit klinischer Mastitiden festzustellen (KRÖMKER u.
HAMANN 1999).
SEARS et al. (1990) konnten mit der Entwicklung einer S.-aureus-Vakzine, die besonders die Antikörperproduktion gegen Pseudokapselantigene und gegen α- und β-Toxin stimulieren soll, eine Reduzierung von Neuinfektionen bei experimentell mit S. aureus infizierten Färsen erreichen (Neuinfektionen: 71% bei ungeimpften Kontrolltieren und 33% bei geimpften Tieren). Während sich bei den geimpften Tieren nur bei 12% der Euterviertel eine chronische Infektion entwickelte, blieben bei den Kontrolltieren 64% der Euterviertel chronisch infiziert.
NORDHAUG et al. (1994) stellten in einem Feldversuch mit 108 Rindern, die zufällig in eine Impfgruppe und eine Placebogruppe eingeteilt wurden, bei der Vakzinierung mit dem oben genannten Impfstoff zwar eine Verringerung der Häufigkeit von klinischen und subklinischen Mastitiden fest (Impfgruppe: 8,6% subklinische S.-aureus-Mastitiden, Placebogruppe: 16%
klinische und subklinische S.-aureus-Mastitiden), jedoch waren die Unterschiede hinsichtlich der Infektionshäufigkeit zwischen vakzinierten Tieren und Kontrolltieren statistisch nicht signifikant (Impfgruppe: 38% S.-aureus-Infektionen, Placebogruppe: 37,9% S.-aureus- Infektionen). Unter Berücksichtigung aller Parameter der Eutergesundheit vermitteln die Ergebnisse dieser S.-aureus-Vakzinierung eine potentiell schützende Immunitätslage der Tiere.
In Deutschland wurden vermehrt stallspezifische Vakzine bei Sanierungsmaßnahmen gegen S. aureus eingesetzt, da zur Zeit keine kommerziell erhältlichen S.-aureus-Vakzinen verfügbar sind. KORFF (1999) überprüfte die Wirksamkeit einer stallspezifischen Vakzine gegen S. aureus in einem kontrollierten Impfversuch. Die verwendete stallspezifische Vakzine in einer Milchviehherde mit hoher S.-aureus-Prävalenz zeigte jedoch nicht den
erwünschten positiven Effekt auf die S.-aureus-Prävalenz sowie das Auftreten von S.-aureus- bedingten klinischen oder subklinischen Mastitiden und latenten Infektionen.
Das immunologische Vorgehen gegen Sc.-uberis-Infektionen gestaltet sich insofern schwierig, als dass die genetische Varianz dieses Umwelterregers sehr vielfältig ist (LEIGH et al. 2000). Vakzinationen mit abgetöteten Sc.-uberis-Antigenen konnten nur eine Verringerung der Sc.-uberis-Prävalenz des gleichen Stammes erzielen, jedoch keinen positiven Effekt auf das Auftreten von Sc.-uberis-Mastitiden, ausgelöst durch andere Sc.-uberis-Stämme im Feld, ausüben (GIRAUDO et al. 1997; CALZOLARI et al. 1997; HILL et al. 1994). Auch der Einsatz einer Sc.-uberis-Lebendvakzine hatte bisher keinen Einfluss auf Sc.-uberis- Infektionen mit anderen Sc.-uberis-Stämmen als dem in der Vakzine verwendeten Stamm (HILL et al. 1989). Eine neue sogenannte „Sub-unit“-Vakzine lässt auf erfolgversprechendere Ergebnisse in der Vakzination gegen Sc. uberis hoffen. Der Plasminogen-Aktivator (PauA) von Sc. uberis wurde als wesentlicher, auslösender Baustein für die Infektion und Manifestation von Sc. uberis im Drüsenkörper entdeckt. Subkutane Vakzinationen mit aufbereitetem PauA eines Sc.-uberis-Stammes haben in 37,5% bis 62,5% der Fälle eine experimentelle Infektion mit anderen Sc-uberis-Stämmen verhindern können (LINCOLN u.
LEIGH 1997; LEIGH et al. 2000).
Einen potentiell Erfolg versprechenden Ansatz in der Mastitistherapie, vor allem bei der Bekämpfung multifaktoriell bedingter Mastitiden, stellt die Paramunisierung der Tiere zur Aktivierung der unspezifischen Abwehr dar (MAYR 1996). Neben der prophylaktischen Wirkung und der raschen klinischen Besserung bzw. Heilung der Mastitiden durch den Einsatz von Paramunitätsinducern aus Pockenviren (Baypamun®, Duphamun®) ließen sich nach MAYR (1996) folgende Parameter nachweisen: erhöhte Phagozytoseaktivität der Milchmakrophagen und Natural-Killer (NK)-Zellen, Nachweis von Interferon α und Kolonie- stimulierendem Wachstumsfaktor (CSF), Interleukin 1 und 2 im Kolostrum bzw. in der Milch sowie ein Abfall des Zellgehaltes.
2.1.3.3 Zytokine
Körpereigene Substanzen wie Zytokine (γ-Interferon, Interleukin 1 und 2) dienen der Steigerung der Phagozytoseaktivtät der somatischen Zellen in der Milch. Die Kombination von Antibiotika und Zytokinen lassen Verbesserungen der Heilungsrate erwarten. ERSKINE et al. (1998) überprüften die Wirksamkeit von Zytokinen in der prophylaktischen und therapeutischen Anwendung. Bei der prophylaktischen Gabe von rekombinantem bovinen Interleukin 2 in Kombination mit Cephapirin-Benzathin (Cefa-Dri®) zu Beginn der Trockenperiode konnten eine geringere Neuinfektionsrate, ein milderer klinischer Verlauf und eine kürzere Infektionsdauer im Vergleich zur lediglich mit Cefa-Dri® behandelten Kontrollgruppe festgestellt werden. Im Vergleich zur alleinigen Antibiose war in der therapeutischen Anwendung als Zusatz zu einer antibiotischen Behandlung der Mastitiden eine Erhöhung der bakteriologischen Heilungsrate um 20% messbar. Die Effizienz des Einsatzes von Zytokinen zur Unterstützung der körpereigenen Abwehr setzt allerdings eine weitgehend stabile Homöostase des Tieres voraus.
Zudem wird die praktische Nutzung der Zytokine durch ihre sehr enge pharmakologische Breite und ihre sehr kurze Wirkungsdauer eingeschränkt, womit offen bleibt, wann Zytokine die Mastitistherapie sinnvoll unterstützen können (SORDILLO et al. 1995).
2.1.3.4 Antimikrobielle Proteine
Antimikrobielle Proteine wie Lysostaphin (Ambicin L) oder Nisin (Ambicin N) haben das Vermögen, Zellwände von Bakterien aufzulösen. In den USA werden diese beiden Proteine bereits als Mastitistherapeutika eingesetzt. Lysostaphin hat eine besondere Wirksamkeit gegen Staphylokokken, und Nisin hat sich als effizient gegenüber sämtlichen Mastitiserregern erwiesen. Durch die synergistische Wirkung bei der Kombination beider Proteine, die gute Gewebeverträglichkeit und die rückstandslose Milch beim Einsatz der Präparate bieten die antimikrobiellen Proteine gewisse Vorteile (MEANEY et al. 1997).
2.1.3.5 Intramammäre Spülungen
Intramammäre Spülungen mit z.B. isotonischer Kochsalzlösung stellen eine Form der unterstützenden Therapie boviner akuter Mastitiden dar (GRUNERT et al. 1996). Hierbei soll eine Verdünnung des veränderten Eutersekrets erreicht und das Ausmelken größerer Flocken erleichtert werden. Bisher liegen jedoch lediglich Empfehlungen zum Einsatz in der Begleittherapie akuter Mastitiden und noch keine wissenschaftlichen Untersuchungen über die Wirksamkeit dieser Maßnahmen vor.
KLEINSCHROTH (1992) vertritt die Ansicht, dass das „Spülen“ von akut kranken Eutervierteln mit 0,9%iger NaCl-Lösung deutlich bessere Voraussetzungen für eine erfolgreiche Mastitistherapie schafft und auch die intramammäre Infusion von Medikamenten in 5%iger Glucoselösung schnelle und überzeugende Erfolge bringt. Ferner empfiehlt WEIGT (1986) vor der intrazisternalen Antibiotikagabe die ein- oder zweimalige Spülung des Euterviertels mit 200-500 ml steriler isotonischer Kochsalzlösung oder 5%iger Glucose- lösung.
2.1.3.6 Sekretolytika
Die Applikation von Sekretolytika soll zu einer deutlich verstärkten Erregerausscheidung und Viskositätsminderung des Sekretes führen und somit bessere bakteriologische Heilungserfolge bewirken. GIRNDT (1970) bestätigte die klinische Wirksamkeit von Bromhexinlösung. Er behandelte in einer Feldstudie 58 Kühe (u.a. auch alte Mastitisfälle, bei denen die Behandlung aufgegeben worden war) zusätzlich zur Antibiose mit 10 bis 20 ml Bromhexinlösung intrazisternal und erzielte eine klinische Heilungsrate von 52%. HAMANN (1980) bestätigte die klinische Wirksamkeit von Bromhexin. Die intravenöse Applikation von hohen Dosen Bromhexin-HCl an 4 Kühen mit chronischen S.-aureus-Mastitiden führte zu einer Verdreifachung der Erregerausscheidung nach der Therapie im Vergleich zur Ausscheidung vor Behandlungsbeginn. In einer zweiten Studie wurden 13 Kühe mit chronisch subklinischen S.-aureus-Mastitiden entweder mit Antibiose und Bromhexin
behandelt oder 7 Kühe in der Kontrollgruppe nur mit Antibiose. Im Vergleich zur antibiotisch behandelten Kontrollgruppe konnte für die Bromhexin-Gruppe eine um 47% höhere bakteriologische Heilungsrate ermittelt werden.
Untersuchungen in vitro zeigten außerdem, dass die Phagozytoseaktivität der Leukozyten durch die gleichzeitige Inkubation von Bromhexin-HCl um 10,8% gesteigert werden konnte.
Somit kann Bromhexin in der Kombination mit Antibiotika deren depressive Effekte auf die Phagozytose zum Teil kompensieren (PAAPE et al. 1991). Durch Bromhexin wird unter anderem die Viskosität des Mastitissekrets gesenkt und es kommt zu einer Linderung des Erscheinungsbildes.
2.1.3.7 Weitere therapeutische Ansätze
Zahlreiche weitere Stoffe sind als unterstützende Maßnahmen zur Abwehrsteigerung eingesetzt worden (Vitamine, Roborantien, durchblutungsfördernde Mittel, Spurenelemente etc.). Insbesondere konnte die Substitution von Vitaminen und Spurenelementen (Vit E/Selen) bei erwiesenem Mangel eine Verbesserung der Mastitissituation bewirken (WEISS et al.
1997; SMITH et al. 1997).
2.2 Laser
2.2.1 Physikalische Grundlagen 2.2.1.1 Entstehung des Laserstrahls
Sichtbares Licht entsteht durch Anregung von Elektronen im Atom; es ist von unterschiedlicher Wellenlänge und geringer Energiedichte. Das Wort „LASER“ ist eine Abkürzung aus dem Englischen und steht für „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“. Der Primärvorgang bei der Erzeugung von Laserstrahlen ist eine stimulierte Emission von Licht mit anschließender Verstärkung. Dieser Effekt entsteht nach Anregung von bestimmten Mineralien, Flüssigkeiten oder Gasen, die aus Atomen mit höherer Verweilzeit für angeregte Elektronen (metastabiler Zustand) bestehen. Laserfähige Atome können im Vergleich zu nichtlaserfähigen Atomen nach Energieanregung mehr Elektronen in höheren Niveaus halten als im Grundzustand übrigbleiben (GIESE 1997). Durch Einstrahlung von geeignetem Licht (z.B. aus Blitzlampen) werden die Elektronen in einen höheren Energiezustand versetzt. Beim Übergang eines in den Grundzustand zurückfallenden Elektrons wird ein Photon erzeugt, das sämtliche energetisch angeregte Elektronen im metastabilen Zustand stimuliert, ebenfalls in den Grundzustand überzugehen und ihrerseits je ein Photon abzustrahlen (stimulierte Emission). Durch bestimmte technische Voraussetzungen (Spiegel, verstärkendes Medium, etc.) entsteht somit monochromatisches, kohärentes, infrarotes oder ultraviolettes Licht von hoher Energiedichte (GIESE 1993).
Monochromasie des Laserlichtes bedeutet, dass es sich hierbei um einfarbiges Licht handelt.
Es wird nur eine ganz bestimmte Wellenlänge verstärkt, so dass die Strahlung spektrographisch eine sehr schmale Linie darstellt. Da die Elektronen in laserfähigem Material alle gleichzeitig zu ihrem Ausgangsniveau zurückkehren, entstehen Lichtwellen, die im einheitlichen Takt schwingen (Kohärenz). Bei normalem Licht ist dies nicht der Fall, da bei dessen Entstehung die einzelnen „Lichtsender“ voneinander unabhängig ihr Licht abgeben. Die geringe Divergenz besagt, dass die Strahlen weitgehend parallel zueinander verlaufen (LIEVENS 1987).
Beim Lasereffekt entsteht somit durch Anregung und rückkoppelungsbedingte Anhäufung von Atomen in einer einzigen Wellenlänge eine kohärente, nicht divergierende Strahlung mit großer Energiedichte (AMBRONN et al. 1999).
2.2.1.2 Lasertypen
In der Medizin werden verschiedene Laser eingesetzt, die sich bezüglich ihrer Materialien und somit ihrer Wellenlängenbereiche, Leistung und Wirkungsweisen auf den Organismus unterscheiden. Nach der Bauart der in der Medizin eingesetzten Laser unterscheidet man Festkörperlaser, Gaslaser, Halbleiterlaser bzw. Halbleiterdiodenlaser und Farbstofflaser (Dye- oder Mehrfarbenlaser).
Festkörperlaser bestehen aus einem neutralen, d.h. an einem Laserprozess nicht beteiligten Grundmaterial, in dessen Kristallgitter die maßgebenden laseraktiven Fremdatome eingelagert sind. Neben Kristallen (wie z.B. Rubine) kann auch Glas als Grundmaterial dienen. Der Neodym-Yttrium-Aluminium-Granat (Neodym-YAG) -Laser ist der am häufigsten verwendete Festkörperlaser. Er wird in der Chirurgie eingesetzt. Bei Gaslasern werden Atome, Ionen und Moleküle eines Gases zur Emission angeregt. Der erste gebaute Gaslaser enthielt ein Helium-Neon- (He-Ne-) Gasgemisch. Weitere in der Medizin eingesetzte Gaslaser sind Kohlendioxidlaser und Argonlaser. Auf ihre Anwendung wird im Verlauf noch genauer eingegangen.
Halbleiterlaser sind aus dünnen Schichten Gallium, Indium, Arsen, Phosphor, Blei und Aluminium zusammengesetzt. Die Wellenlänge von Halbleiterlasern lässt sich durch die verschiedenen Kombinationen der Zusammensetzung und der unterschiedlichen Schichtdicken fast beliebig für jeden Zweck einstellen (AMBRONN et al. 1999;
MUXENENDER 1988). Wenn man in einem Halbleiterbauelement Schichten mit Elementen aus der dritten Hauptgruppe des Periodensystems (z.B. Aluminium, Gallium oder Indium) mit Schichten aus Elementen der fünften Hauptgruppe (z.B. Arsen oder Phosphor) kombiniert, verhält sich dieses Bauelement wie eine Diode (= elektronisches Schaltelement mit einer Kathode und einer Anode, in dem bei Anschluss an eine Wechselspannungsquelle nur
während des positiven Teils der Wechselspannungsperiode ein Anodenstrom, ein sogenannter pulsierender Gleichstrom fließt; Zweipolröhre, Gleichrichterröhre). Man spricht deshalb von einer Halbleiterdiode. Der Halbleiterdiodenlaser bietet allein schon durch seine Größe enorme Vorteile (die Länge des aktiven Teils der Diode beträgt nur etwa 1 mm). Die Intensität des Diodenlaserlichtes ist kleiner als die der Festkörperlaser und die optischen Eigenschaften wie Monochromasie und Divergenz sind wesentlich schlechter als die der Gaslaser, jedoch sind die Spitzenleistungen und der Wirkungsgrad sehr hoch. Die Wellenlänge des ausgestrahlten Lichtes liegt im nahen Infrarotbereich um 900 nm (MUXENENDER 1988).
Das Lasermaterial von Farbstofflasern (Dyelaser oder Mehrfarbenlaser) besteht aus bestimmten organischen Farbstoffen, deren stimulierte Lichtemission sich über einen breiten Wellenlängenbereich (von ultraviolett bis infrarot) verteilt (MUXENENDER 1988). Beim Einsatz von Dyelaser oder Mehrfarbenlaser bei der Behandlung von Tumoren bedient man sich des photochemischen Effektes des Lasers, wobei zytotoxische Sauerstoffderivate entstehen, die Tumorzellen zerstören (LIEVENS 1987).
Werden mehrere Laser eines Typs nebeneinander angeordnet spricht man von einer Laserdusche (GIESE 1993).
Nach der Ausgangsleistung der Laser werden High-Power-Laser (HPL) und Low-Power- Laser (LPL) unterschieden. Die High-Power-Laser zeichnen sich durch eine relativ hohe Leistung aus (> 30 Watt (W)). Durch die hohe Leistungsdichte und die geringe Divergenz der Laserstrahlen können organische Substanzen thermisch zerstört werden. Der photothermische Effekt dieser Laserstrahlen wird in der Chirurgie, Ophthalmologie, Dermatologie und Onkologie genutzt (BRINGMANN 2000). Für oberflächliche Hauteinschnitte wird z.B. der CO2-Laser mit einer Wellenlänge von 10600 nm eingesetzt, da Laserstrahlen dieser Wellenlänge vor allem von Wasser absorbiert werden und die Eindringtiefe des Lasers somit sehr gering ist. Die Leistung des CO2-Lasers liegt zwischen 20 und 100 W. Durch die hohe Leistungsdichte von 1-106 W/cm2 und die kurzen Expositionszeiten (Millisekunden) kommt eine thermische Wirkung zustande, wobei aufgrund der Wasserverdunstung somit das Ziel der Zerstörung der Zelle erreicht wird (MUXENENDER 1999).
Low-Power-Laser (LPL) haben eine geringe Durchschnittsleistung (1-50 mW) und sind athermisch (BRINGMANN 2000). Sie zeichnen sich durch eine geringe Leistungsdichte aus, die zwischen 1 mW/ cm2 und 500 mW/cm2 liegt, einem Bereich, in dem vor allem die
