Prävalenz von Hyperkeratosen bei Milchkühen, ihre Assoziation zu tierindividuellen Faktoren, zur
Melkgeschwindigkeit und ihr Einfluss auf die Eutergesundheit
Inaugural - Dissertation
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin
– Doctor medicinae veterinariae- (Dr. med.vet.)
vorgelegt von
Hilke von Senden genannt Haverkamp Dinklage
Hannover 2014
Wissenschaftliche Betreuung: Professor Dr. Volker Krömker
Hochschule Hannover Abt. Mikrobiologie
Univ.- Prof. Dr. Martina Hoedemaker Tierärztliche Hochschule Hannover Klinik für Rinder
1. Gutachter: Univ.- Prof. Dr. Martina Hoedemaker Tierärztliche Hochschule Hannover Klinik für Rinder
Professor Dr. Volker Krömker Hochschule Hannover
Abt. Mikrobiologie
2. Gutachter: Professor Dr. Lothar Kreienbrock Institut für Biometrie, Epidemiologie und Informationsverarbeitung
Tag der mündlichen Prüfung: 19.05.2014
Die Longitudinalstudie zur Ermittlung eines Zusammenhangs zwischen Hyperkeratosen und Neuinfektionen wurde gefördert aus Mitteln des Landes Niedersachsen und des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE).
Die Prävalenzstudie zur Häufigkeit von Zitzenkonditionsstörungen in der Population Deutscher Holstein wurde gefördert aus Mitteln des Projektes SESAM der
Tierseuchenkasse Sachsen-Anhalt.
Meinen Eltern Christian
In Liebe und Dankbarkeit
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ... - 1 -
2 Literaturübersicht ... - 3 -
2.1 Zitze und Zitzenkanal ... - 3 -
2.2 Zitzenkonditionstörungen – Einteilung und klinisches Bild ... - 5 -
2.3 Auswirkungen von Zitzenkonditionsstörungen auf die Eutergesundheit ... - 7 -
2.3.1 Auswirkungen akuter Zitzenkonditionsstörungen auf die Eutergesundheit ... - 7 -
2.3.2 Auswirkungen chronischer Zitzenkonditionsstörungen auf die Eutergesundheit ... - 7 -
2.4 Faktoren der Entstehung von Zitzenkonditionsstörungen, insbesondere von Hyperkeratosen ... - 9 -
2.4.1 Melktechnische Faktoren ... - 9 -
2.4.2 Tierindividuelle Faktoren ... - 12 -
2.5 Erfassung von Morphologie und Kondition der Zitze ... - 14 -
2.5.1 Zitzenlänge und Zitzendurchmesser ... - 14 -
2.5.2 Zitzenform und Zitzenkuppenform ... - 15 -
2.5.3 Erfassung von Hyperkeratosen ... - 17 -
2.6 Beschreibung tierindividueller Merkmale von Holstein Friesian und Deutschen Holsteins in der Literatur ... - 19 -
2.6.1 Durchschnittliche Betriebsgröße, Tieralter und Leistung deutscher Betriebe ... - 19 -
2.6.2 Länge und Durchmesser der Zitze ... - 19 -
2.6.3 Zitzenform und Zitzenkuppenform ... - 20 -
2.6.4 Prävalenz von Hyperkeratosen ... - 21 -
2.7 Beurteilung von Zitzenkonditionsbefunden ... - 23 -
3 Material und Methoden ... - 25 -
3.1 Studienaufbau ... - 25 -
3.1.1 Betriebe und Tiere der Prävalenzstudie ... - 25 -
3.1.2 Betrieb und Tiere der Longitudinalstudie ... - 26 -
3.2 Erfassung der Zitzenkondition ... - 27 -
3.2.1 Zitzenlänge und Zitzendurchmesser ... - 27 -
3.2.2 Zitzenform und Zitzenkuppenform ... - 28 -
3.2.3 Zitzenkonditionsstörungen ... - 28 -
3.3 Erfassung von Daten der Milchleistungsprüfung und Melkdaten ... - 30 -
3.4 Entnahme und Untersuchung von Viertelgemelksproben ... - 31 -
3.4.1. Entnahme der Viertelgemelksproben ... - 31 -
3.4.2 Untersuchung der Viertelgemelksproben ... - 31 -
3.5 Datenanalyse und statistische Auswertung ... - 33 -
3.5.1 Prävalenzstudie... - 33 -
3.5.2 Longitudinalstudie ... - 35 -
4 Ergebnisse ... - 38 -
4.1 Ergebnisse der Prävalenzstudie ... - 38 -
4.1.1 Beschreibung der untersuchten Population ... - 38 -
4.1.2 Ergebnisse der Zitzenkonditionserfassung ... - 39 -
4.1.3 Mittelwerte und relative Häufigkeiten der tierindividuellen Variablen in den einzelnen Hyperkeratoseklassen... - 44 -
4.1.4 Melkdaten ... - 49 -
4.1.5 Regressionsanalyse ... - 49 -
4.2 Ergebnisse der Longitudinalstudie ... - 51 -
4.2.1 Deskriptive Datenanalyse ... - 51 -
4.2.2 Schließende Statistik ... - 70 -
5 Diskussion ... - 74 -
5.1 Diskussion der gewählten Methoden ... - 74 -
5.1.1 Erfassung der Zitzenmaße ... - 74 -
5.1.2 Erfassung von Zitzenform und Zitzenkuppenform ... - 75 -
5.1.3 Erfassung der Zitzenkonditionsstörungen ... - 76 -
5.1.4 Entnahme und Untersuchung der Viertelgemelksproben ... - 77 -
5.2 Prävalenz von morphologischen Merkmalen und Hyperkeratosen ... - 77 -
5.2.1 Zitzenlänge und Zitzendurchmesser in der Prävalenzstudie ... - 78 -
5.2.2 Zitzenform und Zitzenkuppenform in der Prävalenzstudie ... - 79 -
5.2.3. Zitzenkonditionsstörungen in der Prävalenz- und der Longitudinalstudie ... - 81 - 5.2.4 Ergebnisse der Zytobakteriologischen Untersuchung der Viertelgemelksproben in der Longitudinalstudie ... - 85 -
5.3 Assoziation zwischen tierindividuellen Faktoren, der Melkdauer und Hyperkeratosen in der Prävalenzstudie ... - 87 -
5.3.1 Assoziationen zwischen tierindividuellen Faktoren und Hyperkeratosen in der Prävalenzstudie... - 87 -
5.3.2 Assoziation zwischen Melkdauer und Hyperkeratosen in der Prävalenzstudie ... - 91 -
5.4 Zusammenhänge zwischen den abhängigen Variablen Neuinfektion, Zellzahlanstieg und neue Mastitis und bestimmenden Variablen Zitzenkondition und Erregernachweis in der Longitudinalstudie ... - 92 -
5.4.1 Zusammenhänge zwischen den abhängigen Variablen Neuinfektion, Zellzahlanstieg und neue Mastitis und der bestimmenden Variable Zitzenkondition ... - 92 -
5.4.2 Zusammenhänge zwischen den abhängigen Variablen Neuinfektion, Zellzahlanstieg und neue Mastitis und der bestimmenden Variable Erregernachweis ... - 93 -
5.5 Fazit ... - 98 -
6 Zusammenfassung ... - 100 -
7 Summary ... - 101 -
8 Literaturverzeichnis ... - 102 -
9 Anhang ... - 115 -
9.1 Abbildungsverzeichnis ... - 115 -
9.2 Tabellenverzeichnis ... - 116 -
9.3 Abkürzungsverzeichnis ... - 119 -
9.4 Ergebnisse der multiplen Vergleiche von Zitzenlängen und Zitzendurchmessern zwischen den Betrieben der Prävalenzstudie ... - 122 -
10. Danksagung ... - 127 -
1 Einleitung
Störungen der Eutergesundheit verursachen in Milchviehbetrieben große ökonomische Verluste. Allein die Leistungseinbußen, die mit einer erhöhten Zellzahl einhergehen, werden von HAGNESTAM-NIELSEN et al. (2009) bei einer durchschnittlichen Zellzahl von 500.000 Zellen/ml auf 3 bis 18% geschätzt. Die Kosten einer klinischen Euterentzündung liegen durch Behandlungskosten und verworfene Milch deutlich höher (IDF 2005).
Mastitiden sind entzündliche Reaktionen der Milchdrüse mit infektiöser, traumatischer oder toxischer Ursache (IDF 1987). Sie stellen Faktorenerkrankungen dar. Ihre Entstehung hängt neben einem verursachenden Infektionserreger auch von der lokalen und systemischen Abwehr des Tieres und externen Faktoren wie zum Beispiel der Haltungshygiene und der Melktechnik ab (DVG 2002; KRÖMKER 2007).
Die große Mehrheit der Infektionen entsteht galaktogen; der Infektionserreger nutzt also den Zitzenkanal als Eintrittspforte (DVG 2002; KRÖMKER 2007). Daher können Störungen der Zitzenkondition, also des sicht- und palpierbaren Zustandes der Zitze, die Funktionalität des Gewebes beeinträchtigen und die Entstehung von Neuinfektionen fördern (IDF 1987).
Neben der Witterung und anderen äußeren Faktoren, z.B. chemischen Substanzen (Produkte zur Einstreuaufbereitung oder der Melkhygiene), ist im Wesentlichen der maschinelle Milchentzug entscheidend für die Entstehung von Zitzenkonditionsstörungen (IDF 1987). MEIN et al. (2004) schätzen, dass der indirekte Einfluss, den die Melktechnik durch Zitzenkonditionsstörungen auf die lokale Abwehr der Zitze nimmt, für 10% aller Neuinfektionen eine Bedeutung hat.
Darüber hinaus gibt es einige tierindividuelle Faktoren wie das Laktationsalter oder die Zitzenkuppenform, die die Entstehung bestimmter Zitzenkonditionsstörungen fördern (NEIJENHUIS et al. 2000).
Die vorliegende Arbeit soll die Prävalenz von Zitzenkonditionsstörungen und ihre Bedeutung für die Eutergesundheit untersuchen. Dazu wurden zwei Einzelstudien durchgeführt.
Ziel der zunächst durchgeführten Prävalenzstudie war, die Häufigkeit von Zitzenkonditionsstörungen, insbesondere von Hyperkeratosen, bei Tieren der Rasse Deutsche Holstein auf Betrieben in Nord- und Mitteldeutschland darzustellen.
Darüber hinaus sollten mögliche Assoziationen zwischen bestimmten tierindividuellen Merkmalen, wie der Zitzenmaße, Zitzenformen und Zitzenkuppenformen, der Laktationsnummer und des Laktationsstadiums, und der Entstehung von Hyperkeratosen ermittelt werden. Auch die Melkgeschwindigkeit wurde erfasst und auf Assoziationen zu Hyperkeratosen untersucht.
Ziel der in einem weiteren Schritt durchgeführten Longitudinalstudie war die Ermittlung von Beziehungen zwischen Zitzenkonditionsstörungen, insbesondere von Hyperkeratosen und Parametern der Eutergesundheit.
2 Literaturübersicht 2.1 Zitze und Zitzenkanal
Die Zitze ist das milchausführende Organ des Euterviertels (GRAF 1982). Sie wird unterteilt in den Zitzenteil der Milchzisterne (= Zitzenzisterne) und den Zitzenkanal (LIEBICH et al. 2004). Den Übergang von der Zitze zum Drüsenteil der Milchzisterne markiert eine Verengung des Lumens. Hier befinden sich in einer Schleimhautfalte die zirkulär verlaufenden Venen des Fürstenbergschen Venenrings (HABERMEHL 1996). Die Zitzenzisterne selbst ist mit einem meist zweischichtigen Zylinderepithel ausgekleidet (HABERMEHL 1996). In die Propria mucosae der Zitzenwand sind kollagene und elastische Fasern, sowie glatte Muskelzellen eingelagert. Diese formieren sich auf Höhe des Zitzenkanals zum Musculus sphincter papillaris, der die Zitze nach außen verschließt (LIEBICH et al. 2004). Die äußere Zitzenhaut ist haar- und drüsenlos und ausgeprägt sensibel innerviert. Es fehlt ein Unterhautgewebe (HABERMEHL 1996).
Der Zitzenkanal (Ductus papillaris) hat im Mittel eine Länge von 8 bis 11 mm. Zur Zitzenzisterne hin setzt er sich durch die sogenannte Fürstenbergsche Rosette gegen die Zisternenschleimhaut ab (HABERMEHL 1996). Er ist mit einem mehrschichtigen verhornenden Plattenepithel ausgekleidet (MICHEL et al. 1974, LIEBICH et al. 2004). Der Papillarkörper dieses Zitzenkanalepithels ist im unteren Drittel des Kanals nach distal orientiert (GRAF 1982) (Abbildung 1 a). In der Basalmembran liegen die sich proliferierenden Keratinozyten. Sie differenzieren sich über das Stratum basale und die darüber liegenden Zellschichten immer weiter aus.
Die oberen Zelllagen des Stratum spinosum und das Stratum granulosum enthalten basopile Keratohyalingranula, die in den weiter differenzierten Zellschichten zerfließen. Im Stratum lucidum sind die Zellorganellen kaum noch anfärbbar und es hat bereits eine homogene Erscheinung. Der Nucleus verschwindet und die Zellgrenzen lösen sich mehr und mehr auf. Das Stratum lucidum stellt im Plattenepithel des Zitzenkanals nur eine schmale, oft optisch kaum
wahrzunehmende Schicht dar und bildet die Grenze zwischen metabolisch aktiven und metabolisch nicht mehr aktiven Zellen (MICHEL et al. 1974, LIEBICH et al. 2004, PAULRUD 2005). Die Keratinozyten verhornen schrittweise und werden im Stratum corneum zu toten Hornzellen (PAULRUD 2005) (Abbildung 1b und 1 c). Es entsteht der Eindruck einer homogenen Schicht, dem Keratin (MICHEL et al. 1974, GRAF 1982). Die einzelnen Zellen sind durch Reste desmosomaler Verbindungen und Lipide eng miteinander verknüpft. Später lösen sich diese Verbindungen, und die Hornzellen schilfern ab (WILLIAMS u. MEIN 1985; PAULRUD 2005). Während der Laktation findet eine ständige Erneuerung dieses Epithels statt, das sich durch einen kurzen Generationszyklus auszeichnet (MICHEL et al. 1974). In den ersten sieben Tagen der Trockenperiode durchläuft das Zitzenkanalepithel eine physiologische Atrophie, von der die Keratinschicht an sich ausgenommen ist. Die Mitoserate der Keratinozyten im Stratum basale sinkt in den ersten sieben Tagen der Trockenperiode. Die Verhornung der Keratinozyten schreitet jedoch fort und führt später zur Bildung eines Keratinpfropfens, der den Zitzenkanal verschließt (COMALLI et al. 1984).
Das Keratin hat wachsähnliche Eigenschaften und enthält verschiedene Lipide, darunter Fettsäuren, für die bakteriostatische und bakterizide Effekte beschrieben wurden (HOGAN et al. 1987). Bakterien bleiben an der Keratinschicht haften und werden mit abschilferndem Material beim Melken ausgeschieden. Das Keratin erfüllt somit Aufgaben in der lokalen Abwehr (PAULRUD 2005; FOSTER 2007).
Abbildung 1 Zitzenkanal und Keratinbildung: a) distales Ende der Zitze im Längsschnitt (PAULRUD 2005); b) schematischer Aufbau eines mehrschichtigen verhornenden Plattenepithels; c) schematische Darstellung eines Ausschnitts des Zitzenkanalepithels im Querschnitt (PAULRUD 2005)
2.2 Zitzenkonditionstörungen – Einteilung und klinisches Bild
Als Zitzenkondition wird der beobachtbare und palpierbare Zustand der Zitze bezeichnet. Unter optimalen Bedingungen sollen die Zitzen nach dem Melken die gleiche Beschaffenheit haben wie vor dem Melken. Sie sollen glatt, trocken und rosa sein (KRÖMKER 2007). In der Literatur wird zwischen akuten, mittelfristigen und chronischen Veränderungen unterschieden (MEIN et al. 2001).
Zu den akuten Zitzenkonditionsstörungen zählen diejenigen Veränderungen der Zitze, die innerhalb einer Melkzeit entstehen und unmittelbar nach der Melkzeugabnahme zu beobachten sind (MEIN et al. 2001). Akute Zitzenkonditionsstörungen stellen die äußeren Symptome einer beeinträchtigten Zirkulation von Blut und Lymphflüssigkeit im Zitzengewebe dar. Zu diesen zählen Kongestionen, also die intravasale Anschoppung von Blut und Lymphe, sichtbar als Rötungen oder Zyanosen der Zitzenhaut und Ödembildungen. Ödeme entstehen durch den Übertritt von Blut- und Lymphflüssigkeit aus den gestauten Gefäßen in das interstitielle Gewebe (HAMANN u. MEIN 1990). Die Konsistenz des Zitzengewebes
erscheint beim Betasten teigig. Messbar werden Ödeme als Veränderungen der Zitzendicke und der Gewebefestigkeit (HAMANN u. MEIN 1990). Sie können sich im Bereich der gesamten Zitze, im Bereich der Zitzenspitze oder vornehmlich an der Zitzenbasis manifestieren. Die Anschoppung von Blut und Lymphe im Bereich des Venenrings an der Zitzenbasis wird entsprechend ihres Erscheinungsbildes oft als
„Ringbildung“ beschrieben (HILLERTON et al. 2002).
Petechiale Blutungen, die als Folge lokaler Gewebezerreißung bei mechanischem Stress entstehen, werden zu den mittelfristigen Zitzenkonditionsstörungen gezählt.
Sie können sofort oder nach wenigen Tagen in Erscheinung treten (MEIN et al.
2001).
Reagiert das Gewebe auf die wiederkehrende Belastung akuter Zitzenkonditionsstörungen nach Wochen und Monaten mit bindegewebiger Umstrukturierung, werden derartige Veränderungen als chronisch bewertet. Neben solchen Gewebeverhärtungen werden vor allem Hyperkeratosen als chronische Zitzenkonditionsstörung angesprochen. Sie können bis zu einer gewissen Ausprägung als physiologische Anpassung auf die mechanische Reizung des Zitzenkanalepithels während des maschinellen Milchentzugs gedeutet werden (MICHEL et al. 1974). In ihren histologischen Untersuchungen des Zitzenkanalepithels beschreiben TIMMS et al. (1998) die Hyperkeratosen in diesem Bereich als eine Verdickung des Stratum spinosum durch eine Hyperplasie und eine Verdickung des Stratum corneum durch eine orthokeratotische, also regelhafte Verhornung, in einigen Teilbereichen aber auch durch eine parakeratotische Hyperkeratose. Histologisch lassen sich bei dieser fehlerhaft verlaufenden Hornreifung im Stratum corneum kernhaltige Zellen nachweisen (BEINEKE et al.
2011). Sichtbar werden Hyperkeratosen an der Zitzenspitze als fortsatzartige Wucherungen des Zitzenkanalepithels. Die Qualität des gebildeten Keratins verändert sich bei ausgeprägten Hyperkeratosen. Oft findet sich eine Zerklüftung des Epithels im Bereich des Stratum corneum (MICHEL et al. 1974).
2.3 Auswirkungen von Zitzenkonditionsstörungen auf die Eutergesundheit
2.3.1 Auswirkungen akuter Zitzenkonditionsstörungen auf die Eutergesundheit
Einige Studien geben Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen akuten Zitzenkonditionsstörungen und Störungen der Eutergesundheit. Es wird angenommen, dass die Anzahl und Aktivität der körpereigenen Abwehrzellen durch Ödeme im Zitzengewebe vermindert ist (ZECCONI u. HAMANN 2004). Auch wird vermutet, dass Geschwindigkeit und Vollständigkeit des Zitzenkanalverschlusses beeinträchtigt werden, wenn durch die reduzierte Sauerstoffspannung im Gewebe die Aktivität der glatten Muskelzellen im Schließmuskel herabgesetzt wird (HAMANN u. MEIN 1996). Daneben stellten HAMANN und MEIN (1996) für ödematöse Zitzen einen verringerten Ausmelkgrad fest. Bei Ringbildungen im Bereich der Zitzenbasis kann sich der Ausmelkgrad durch eine Einengung der Euter-Zitzenpassage verschlechtern (RATHORE 1977b). Eine Zunahme der Zitzendicke um mehr als 5 % geht nach ZECCONI et al. (1992, 1996) mit einer signifikant stärkeren Zitzenkanalbesiedlung und einer signifikant höheren Neuinfektionsrate einher.
ZWERTVAEGHER et al. (2013) bestätigten dieses Ergebnis. Sie zeigten, dass eine Zunahme der Zitzendicke beim Melken mit höheren somatischen Zellzahlen auf dem gleichen Drüsenviertel assoziiert ist. Ebenfalls erhöhte Neuinfektionsraten mit steigender Gewebefestigkeit wies HAMANN (1988) in einigen Kurzzeit- Infektionsversuchen nach.
2.3.2 Auswirkungen chronischer Zitzenkonditionsstörungen auf die Eutergesundheit
Hyperkeratosen stellen bis zu einer gewissen Ausprägung (schmaler, glatter Ring) eine physiologische Anpassungsreaktion an die mechanischen Belastungen während
des Melkens dar und haben einen positiven Effekt auf die Eutergesundheit (NEIJENHUIS et al. 2004). Schwach ausgeprägte Hyperkeratosen sind mit einem niedrigeren Risiko für eine erhöhte somatische Zellzahl assoziiert (BREEN et al.
2009b). Raue und fortsatzartige Hyperkeratosen haben jedoch eine vergrößerte und zerklüftete Oberfläche. Dadurch ist die Anheftung von Schmutz und Bakterien erleichtert und eine angemessene Vorreinigung vor dem Melken wird erschwert (TIMMS et al. 1998; ZUCALI et al. 2009). Der Zitzenkanalverschluss wird beeinträchtigt und ist nach dem Melken verzögert (MICHEL et al. 1974; NEIJENHUIS et al. 2004). Zitzenkanäle mit ausgeprägteren Hyperkeratosen sind stärker mikrobiell besiedelt als ihre weniger stark von Hyperkeratose betroffenen Nachbarviertel. Der Nachweis von Escherichia (E.) coli in Zitzenkanälen ist signifikant assoziiert mit dem Hyperkeratosescore (P < 0,05) (PADUCH et al. 2012). Diese stärkere Besiedlung könnte die Entstehung klinischer Mastitiden fördern (ZECCONI et al. 1992; HAVERI et al. 2008). Dass schwere Hyperkeratosen mit höheren somatischen Zellzahlen einhergehen, wurde in verschiedenen Studien gezeigt (GLEESON et al. 2004;
ZUCALI et al. 2009). BHUTTO et al. (2010) konnten zwar keine signifikante Assoziation schwerer Hyperkeratosen zu erhöhten somatischen Zellzahlen ermitteln.
In ihren Untersuchungen waren Drüsenviertel mit sehr schweren Hyperkeratosen der Zitze jedoch signifikant häufiger mit Staphylococcus (S.) aureus (P<0,001) und E. coli (P<0,001), aber auch mit Streptococcus (Sc.) uberis, Sc. agalactiae und koagulase- negativen Staphylokokken (KNS) infiziert. Sehr schwere Hyperkeratosen gingen bei DE PINHO MANZI et al. (2012) mit dem höchsten Risiko einer Infektion des Drüsenviertels im Vergleich zu weniger stark von Hyperkeratose betroffenen Vierteln einher. Den Zusammenhang zwischen dem Auftreten von klinischen Mastitiden und Hyperkeratosen konnten NEIJENHUIS et al. (2001a) in einer Longitudinalstudie belegen. Zitzen von Drüsenvierteln, die eine Mastitis entwickelten, wiesen im Monat zuvor durchschnittlich schwerere Hyperkeratosen auf als die Zitzen ihrer gesunden Nachbarviertel. Drüsenviertel mit sehr schweren Hyperkeratosen haben nach BREEN et al (2009a) ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung einer klinischen Mastitis mit E. coli. Dies wird auch durch die Ergebnisse von PADUCH et al. (2012) gestützt.
2.4 Faktoren der Entstehung von Zitzenkonditionsstörungen, insbesondere von Hyperkeratosen
Neben den in 2.4.1 und 2.4.2 ausführlicher besprochenen Faktoren der Melktechnik und tierindividuellen Faktoren sind immer auch Einflüsse wie saisonale Gegebenheiten, die Haltungsumwelt und die Herdenleistung, letztere bestimmt vor allem die Melkdauer, von Bedeutung für die Entstehung von Hyperkeratosen (MEIN et al. 2003). GOSSEN et al. (2007) vermuten zudem, dass eine unzureichende Eutergesundheit durch die daraus resultierende beeinträchtigte Melkbarkeit verlängerte Melkzeiten bewirkt und so einen Einfluss auf die Ausprägung von Hyperkeratosen nimmt. Eine kalte Witterung, insbesondere in Verbindung mit Wind, kann die Zitzenhaut austrocknen (OHNSTAD et al. 2007). Saure oder alkalische Konditionierer für die Einstreuaufbereitung, oder auch Zitzendesinfektionsmittel zur Vor- und Nachbereitung der Zitzen beim Melken haben ebenfalls Einfluss auf die Kondition der Zitzenhaut (OHNSTAD et al. 2007). Je nach Konzentration und Zusammensetzung können solche Zitzentauchmittel pflegend oder belastend auf die Haut wirken (BURMEISTER et al. 1998; HEMLING et al. 2002).
2.4.1 Melktechnische Faktoren
Die Entstehung von Zitzenkonditionsstörungen wird vor allem durch melktechnische Faktoren beeinflusst. Die drei wichtigsten Parameter sind die Melkdauer (Melkzeughaftzeit), Blindmelkzeiten und die Vakuumhöhe (MEIN et al. 2001).
Daneben gibt es weitere Faktoren, wie die Pulsationsverhältnisse oder den Zitzengummityp, die insbesondere die Entstehung akuter Zitzenkonditionsstörungen beeinflussen (HAMANN u. MEIN 1996; REINEMANN et al. 2008).
2.4.1.1 Melkzeughaftzeit
Längere Melkzeughaftzeiten („machine-on-times“) fördern die Ausbildung von Hyperkeratosen. REINEMANN et al. (2008) konnten zeigen, dass Tiere mit einer Melkdauer von 4,3 Minuten weniger anfällig für die Entwicklung von Hyperkeratosen waren als Tiere mit einer durchschnittlichen Melkdauer von 5,3 Minuten.
RASMUSSEN (1993) konnte nach Anheben der Abnahmeschwelle einer automatischen Melkzeugabnahme um 200 g, was eine durchschnittliche Verkürzung der Melkdauer um etwa 50 Sekunden bedeutete, bereits nach wenigen Wochen signifikante Unterschiede in der Ausprägung der Hyperkeratosen feststellen. Für die Beziehung zwischen Melkzeughaftzeit und Rauheit von Hyperkeratosen ermittelten NEIJENHUIS et al. (2000) einen Korrelationskoeffizienten von r=0,22 (P=0,08). Die Anzahl der auf die Zitze wirkenden Pulsationszyklen sollte möglichst niedrig gehalten werden, um Hyperkeratosen zu vermeiden (MEIN et al. 2003). Eine der Milchmenge angemessene Melkdauer berechnet sich nach MEIN und HAMANN (1995), indem für die ersten 10 kg eines Gemelks fünf Minuten und für weitere 5 kg jeweils eine weitere Minute veranschlagt werden. Der Zeitraum etwa eine halbe Minute vor der Melkzeugabnahme, wenn der Milchfluss nachlässt, scheint nach RASMUSSEN (1993) für die Entstehung von Hyperkeratosen besonders wichtig zu sein.
2.4.1.2 Blindmelken
Das sogenannte Blindmelken, bei dem der Milchfluss während des maschinellen Milchentzugs unter 1 kg/min liegt, beansprucht das Zitzengewebe besonders stark, da das anliegende Melkvakuum nicht durch den Milchfluss abgesenkt wird (HUBAL 2010). Es liegt somit eine Dauerbelastung des Gewebes vor. Der Einfluss auf die Ausbildung von Kongestionen, Ödemen, Ringbildungen und auch Hyperkeratosen konnte eindeutig belegt werden. So untersuchten HILLERTON et al. (2002) den Effekt des Blindmelkens auf die Zitzenkondition bei einer Abnahmeschwelle von 200 g/min. Sie ließen Tiere ohne und mit Blindmelkzeiten von zwei und fünf Minuten
melken. Der Anteil verfärbter und ödematös veränderter Zitzen stieg dabei mit längerem Blindmelken ebenso wie die Zahl palpierbarer Ringe an der Zitzenbasis.
Nach EDWARDS et al. (2013) nimmt der Anteil an Zitzen mit sehr schweren Hyperkeratosen bei Blindmelkzeiten von mehr als zwei Minuten signifikant zu (P<0,05). Um die Entstehung von Hyperkeratosen zu vermeiden, empfehlen MEIN et al. (2003), das Melken bei niedrigen Milchflüssen unter 1 kg/min und bei einem Sammelstückvakuum von mehr als 42–45 kPa zu vermeiden. Vorderzitzen, die an der Milchleistung des Euters einen Anteil von nur etwa 40 % haben (GRABOWSKI 2000; REDETZKY 2000), werden im Durchschnitt länger blind gemolken als Hinterzitzen (NEIJENHUIS et al. 2000), nach TANČIN et al. (2006) im Durchschnitt sogar doppelt so lange. Sie weisen daher häufiger schwere Hyperkeratosen auf als Hinterzitzen (NEIJENHUIS et al. 2000; GOSSEN et al. 2007).
2.4.1.3 Melkvakuum
Mit steigendem Melkvakuum erhöhen sich die Entleerungsgeschwindigkeit des Euters und die Massagewirkung des Zitzengummis. Parallel steigt aber auch die Belastung des Gewebes an (HUBAL 2010). In verschiedenen Studien konnte eine Zunahme der von akuten oder chronischen Zitzenkonditionsstörungen betroffenen Zitzen bei steigendem Vakuum festgestellt werden. Mit einer höheren Vakuumeinstellung steigt der Anteil von Zitzen mit adspektorisch und palpatorisch auffälligen Befunden oder größerer Zitzendicke, also Symptomen einer Kongestion oder eines Ödems, signifikant (HAMANN u. MEIN 1988; EBENDORFF u. ZIESACK 1991). RASMUSSEN und MADSEN (2000) beobachteten vergleichbare, wenn auch nicht signifikante Effekte. LANGLOIS et al. (1981) teilten in ihren Versuchen chronische Störungen der Zitzenkondition in vier Schweregrade ein. Mit steigendem Vakuumlevel, stiegen auch die Werte der Zitzenkondition, das bedeutet, sie fanden durchschnittlich mehr raue oder rissige Zitzenkuppen. Eine signifikante Korrelation zwischen hohem Vakuum und Hyperkeratoseausprägung wiesen RYŠÁNEK et al.
(2001) nach.
2.4.2 Tierindividuelle Faktoren
Neben den dargestellten melktechnischen Einflüssen auf die Entstehung von Zitzenkonditionsstörungen gibt es auch Untersuchungen zu tierindividuellen Risikofaktoren für eine mangelhafte Zitzenkondition. Diese befassen sich zum einen mit der Morphologie der Zitze (Zitzenmaße, Zitzenform, Zitzenkuppenform), zum anderen mit der Laktationsnummer und dem Laktationsstadium (Tage in Milch).
2.4.2.1 Länge und Durchmesser der Zitze
Die Größe und der Durchmesser einer Zitze sind als angemessen zu betrachten, wenn sie eine gute Melkbarkeit des Tieres gewährleisten. WENDT et al. (2007) vermuten, dass die optimale Länge einer Zitze zwischen 50 und 60 mm liegt. Sie stellen weiterhin die Hypothese auf, dass sowohl extrem kurze als auch extrem lange Zitzen während des Melkens nur unzureichend entlastet werden. Zum Zusammenhang zwischen Zitzenmaßen und Zitzenkondition gibt es nur wenig datenbasierte Literatur. HUBAL (2010) fand bei längeren Zitzen signifikant häufiger nicht physiologische Hyperkeratosen, die das Ausmaß eines schmalen, glatten Ringes um den Zitzenkanal überschreiten (P < 0,001). Das Zitzengummi überträgt die Kräfte, die durch die Druckdifferenzen während der Pulsation entstehen auf die Zitze. HAMANN et al. (1994) konnten zeigen, dass Zitzengummis mit weiterer Öffnung einen nachteiligen Effekt auf die Ausbildung von Ödemen haben. Eine weitere Zitzengummiöffnung bewirkt eine stärkere radiale Dehnung des Zitzengewebes. WEHOWSKY und TRÖGER (1994) sehen Probleme, wenn die Zitze mehr als 4 bis 5 mm kleiner ist, als der Zitzengummidurchmesser. Dann entsteht ihrer Meinung nach kein Abschluss zwischen Zitzengummi und Zitze. Zum anderen sollte der Zitzendurchmesser auch nicht größer sein als der des
Zitzengummis, weil es dann zu einer radialen Kompression der Zitze und einer damit verbundenen erzwungenen Verlängerung kommt (BOAST et al. 2005). Solche radialen Scherkräfte im Bereich der Zitzenspitze werden als wesentlicher auslösender Reiz für die Bildung von Hyperkeratosen gesehen (BOAST et al. 2005).
2.4.2.2 Zitzenform und Zitzenkuppenform
RATHORE (1976, 1977b) konnte feststellen, dass der Melkbecher beim Melken zylindrisch geformter Zitzen häufiger klettert als bei trichterartig geformten Zitzen.
Euterviertel mit zylindrischen Zitzen wiesen eine schlechtere Eutergesundheit, die vermutlich durch einen verminderten Ausmelkgrad verursacht wird (Zuschwellen der Euter-Zitzen-Passage, Ringbildung) (RATHORE 1976, 1977b), und signifikant häufiger Ausstülpungen im Bereich der Zitzenkanalöffnung auf. 22 % der zylindrisch geformten Zitzen und 7% der trichterförmigen Zitzen wiesen Ausstülpungen auf (RATHORE 1977a).
In der Literatur wird übereinstimmend ein erhöhtes Risiko für die Entwicklung von Hyperkeratosen für spitze Zitzenspitzen beschrieben und ein geringeres Risiko für eingestülpte bzw. trichterförmige Zitzenspitzen, bei denen die Zitzenkanalsöffnung etwas zurückgezogen in einer trichterförmigen Zitzenspitze mündet. BINDE und BAKKE (1984) stellten fest, dass sich der Schweregrad der Ausstülpungen am Zitzenkanal für spitze, runde und tellerförmige Zitzenspitzen signifikant unterscheidet (P<0,01). WENDT und LÜDER (1991) beschreiben für runde und spitze Zitzenkanäle ein gehäuftes Auftreten ausgeprägter Hyperkeratosen und fanden für flache und trichterförmige Zitzenspitzen relativ häufiger klinisch unauffällige Befunde. BAKKEN (1981) beschreibt ebenfalls die stärkere Tendenz spitzer Zitzen zu Erosionen an der Zitzenspitze. Diese Ergebnisse werden von NEIJENHUIS et al. (2001a) bestätigt.
Danach gibt es signifikante Unterschiede zwischen den Zitzenspitzenformen in Bezug auf die Ausprägung von Hyperkeratosen in Dicke und Rauheit. Insbesondere spitze, aber auch runde Zitzenspitzen sind deutlich häufiger von schweren Hyperkeratosen betroffen als eingestülpte.
2.4.2.3 Laktationstag und Laktationsnummer
Hyperkeratosen müssen zunächst als natürliche Anpassungsreaktion auf die mechanische Belastung des Gewebes während des maschinellen Milchentzugs angesehen werden. Zu Beginn der Laktation ist die Ausprägung daher in der Regel niedriger als zu späteren Zeitpunkten. NEIJENHUIS et al. (2001a) beschreiben in einer Longitudinalstudie eine kontinuierliche Steigerung in Dicke und Rauheit vom Beginn der Laktation bis etwa zum 120. Laktationstag. Danach nahmen die Werte wieder ab. Damit entsprechen ihre Ergebnisse denen von SHEARN und HILLERTON (1996), die ebenfalls die stärkste Ausprägung der Hyperkeratosen knapp vier Monate nach der Kalbung feststellten. POTRAFKI (2005) fand im mittleren Laktationsstadium den geringsten Anteil an Zitzen mit nur leicht ausgeprägter Hyperkeratose. Während der Trockenperiode bilden sich Hyperkeratosen stark zurück (MICHEL et al. 1974, COMALLI et al. 1984).
Erstlaktierende Tiere haben durchschnittlich die niedrigsten Hyperkeratoseausprägungen (Dicke und Rauheit) (NEIJENHUIS et al. 2001a;
POTRAFKI 2005). Tiere in der dritten oder vierten Laktation haben dagegen die durchschnittlich höchsten Ausprägungen, gefolgt von Tieren in der zweiten Laktation und Tieren höherer Laktationsnummern (NEIJENHUIS et al. 2001a). POTRAFKI (2005) ermittelte den geringsten Anteil unversehrter Zitzenkuppen für Tiere, die erst in der zweiten Laktation waren (P≤0,05). MICHEL et al. (1974) konnten eine Zunahme der Dicke des Zitzenkanalepithels, insbesondere des Stratum corneum, mit zunehmendem Alter der Tiere feststellen.
2.5 Erfassung von Morphologie und Kondition der Zitze
2.5.1 Zitzenlänge und Zitzendurchmesser
Die Länge einer Zitze lässt sich durch Abmessen des Abstandes zwischen der Zitzenbasis und der Zitzenkuppe erfassen (RATHORE 1976). BAKKEN (1981) dagegen verwendet für seine Untersuchungen ein spezielles Instrument für die Messung, bei dem die Zitze in ein Rohr eingeführt wird, um die Länge an einer Skala abzulesen. Der Durchmesser einer Zitze wird etwa auf der Mitte des Zitzenschaftes mit Hilfe einer Schublehre erfasst (BAKKEN 1981). ZWERTVEAGHER et al. (2013) verglichen verschiedene Methoden zur Erfassung von Zitzenmaßen. Die Ergebnisse der Messung mit einer Schublehre hängen nach ihrer Studie stark von dem Druck ab, den der Untersucher dafür am Zitzengewebe anlegt und die Ergebnisse sind daher zwischen verschiedenen Untersuchern nicht vergleichbar. Der Erfassung mit einer eigens dafür gedachten Messlehre, mit der Länge und Durchmesser in einem Schritt zu erfassen sind und einem Lineal oder Zollstock geben sie den Vorzug. Die Ergebnisse dieser Methoden waren wiederholbar und mit verschiedenen Untersuchern reproduzierbar. Zwischen den Methoden waren die Ergebnisse jedoch nicht reproduzierbar. Die Zitzenlängen, die mit der Messlehre erfasst wurden, waren signifikant länger als die mit dem Lineal vermessenen.
2.5.2 Zitzenform und Zitzenkuppenform
GRUNERT (1990) unterscheidet sieben verschiedene Zitzenformen (Tabelle 1). Die normale Zitzenform geht an ihrer Basis allmählich in das Euterviertel über. Die Fleischzitze ist durch ihre dicke, derbe Form oft schwermelkend. Die Kegelzitze wird auch als windbrüchige Zitze bezeichnet. Daneben gibt es die besonders dünne Bleistiftzitze, die Kurzzitze, die im oberen Abschnitt der Zitzenzisterne ampullenartig erweiterte milchbrüchige Zitze und die lange, distal ausgebuchtete Flaschenzitze. Im Vergleich dazu unterscheiden BAKKEN (1981) und BINDE und BAKKE (1984) im Wesentlichen nur drei Grundformen von Zitzen: Zylindrisch geformte Zitzen, vergleichbar mit der normalen Zitze, trichterförmige Zitzen und birnenförmige Zitzen, die am ehesten der Form der Flaschenzitze entsprechen dürften.
Tabelle 1 Zitzenformen nach GRUNERT (1990) Normale
Zitze
Fleisch- zitze
Kurzzitze Kegel- zitze
Bleistift- zitze
Milch- brüchige Zitze
Flaschen zitze
Bei den Zitzenkuppenformen unterscheidet GRUNERT (1990) fünf verschiedene Formen (Tabelle 2). Es gibt die normale Zitze mit einer abgerundeten Kuppe, die Tellerzitzen, auf deren deutlich abgeflachter Kuppe zwei konzentrisch verlaufende Ringwülste den optischen Eindruck eines umgedrehten Tellers bilden und die Trichterzitzen mit einer Einziehung rund um die Zitzenkanalöffnung. Weiterhin unterscheidet der Autor Taschenzitzen mit einer taschenartigen Einbuchtung und Spitzzitzen mit einer spitz zulaufenden Kuppe. Diese Formen werden fast identisch auch von CHRYSTAL et al. (1999) beschrieben. SEYKORA und McDANIEL (1985) beschreiben zusätzlich flache Zitzenkuppen und Mischformen aus den bereits beschriebenen.
Tabelle 2 Zitzenspitzenformen nach GRUNERT (1990) Runde Zitzen-
spitze
Tellerzitze Trichterzitze Taschenzitze Spitzzitze
2.5.3 Erfassung von Hyperkeratosen
Für die Beschreibung der Ausprägung von Hyperkeratosen finden sich in der Literatur zahlreiche Schlüssel. Die Autoren verwenden in der Regel vier bis fünf Abstufungen für die Einteilung. Einige davon sind in Tabelle 3 dargestellt. Besonders hervorzuheben sind die Erfassungsschlüssel nach NEIJENHUIS (1998) und MEIN et al. (2001). NEIJENHUIS (1998) empfiehlt, zwei verschiedene Klassifizierungssysteme zu verwenden. Für wissenschaftliche Erhebungen unterteilt die Autorin die Dicke der Hyperkeratosen in fünf verschiedene Schweregrade.
Zusätzlich werden Hyperkeratosen nach ihrer Rauheit in zwei Klassen unterteilt: (1) smooth (glatt) und (2) rough (rau). Für Erhebungen in der Praxis soll der vereinfachte Bewertungsschlüssel angewandt werden, wie er auch bei MEIN et al. (2001) beschrieben wird. Verschiedene Autoren verständigten sich auf einen gemeinsamen Schlüssel für die Beschreibung von Hyperkeratosen. Dieser Schlüssel wird auch für die Untersuchungen in der vorliegenden Arbeit verwendet.
Tabelle 3 Bewertungssysteme für die Ausprägung von Hyperkeratosen in der Literatur
Referenz Klassen Beschreibung
SIEBER u.
FARNS- WORTH (1981)
normal glatte, nicht erhabene, verschlossene Zitzenkanalöffnung
smooth, chronic ring
glatter Gewebering um die Zitzenkanalöffnung rough, chronic
ring
proliferativer Gewebering um die Zitzenkanalöffnung acute ulzerativer oder hämorhagische Erscheinungen an der
Zitzenkanalöffnung mit oder ohne Verkrustungen SHEARN u.
HILLERTON (1996)
score 0 die „perfekte“ Zitzenkanalöffnung score 1 leichte Hyperkeratose (glatter Ring)
score 2 moderate Hyperkeratose (glatter Ring, bis 2 mm lange Fortsätze)
score 3 moderate bis schwere Hyperkeratose (durchgehend Fortsätze, 1-3 mm lang)
score 4 schwere Hyperkeratose (3-4 mm lange Fortsätze verdecken die Zitzenkanalöffnung)
score 5 sehr schwere Hyperkeratosen (gesamte
Zitzenkanalöffnung erscheint vergrößert, > 4 mm lange Fortsätze, Erosionen)
Referenz Klassen Beschreibung NEIJENHUIS
(1998)
N „none“ ohne Hyperkeratose
A „slight“ schwache Ausprägung eines Ringes B „moderate“ moderate Ausprägung eines Ringes C „thick“ starke Ausprägung eines Ringes D „extreme“ extreme Ausprägung eines Ringes 1 „smooth“ Zusatz: Ring mit glatter Oberfläche 2 „rough“ Zusatz: Ring mit rauer Oberfläche Chrystal et al.
(1999)
0 ohne Läsionen
1 rauer Ring
2 sehr rauer Ring
3 ulzeriert, raues Erscheinungsbild LEWIS et al.
(2000)
HK0 normale glatte Zitzenkanalöffnung
HK1 erhabene Zitzenkanalöffnung ohne Fortsätze HK2 erhabene Zitzenkanalöffnung, vereinzelt Fortsätze HK3 erhabene Zitzenkanalöffnung, vollständig von
Fortsätzen umgeben
HK4 erhabene Zitzekanalsöffnung, ausladende Fortsätze HK5 Ausstülpung des Zitzenkanals mit ausladenden
Fortsätzen MEIN et al.
(2001)
N „no ring“ Zitzenkuppe ohne hyperkeratotische Veränderungen S „smooth“ leicht erhabener Ring, nicht oder nur wenig rau, keine
Fortsatzbildung
R „rough“ erhabener, rauer Ring, vereinzelt Fortsätze VR „very rough“ deutlich erhabener, rauer Ring, raue Fortsätze GLEESON et
al. (2004)
0 normale Zitzenkanalöffnung
1 leichter, glatter Keratinring 1,5 leichter, brüchiger Keratinring 2 etwas erhabener, glatter Keratinring 2,5 etwas erhabener, brüchiger Keratinring 3 großer, erhabener, glatter Keratinring 3,5 großer, brüchiger Keratinring
4 Stark brüchiger Keratinring
GRAFF (2005) 1 keine
2 leicht
3 mittel stark
4 stark
5 fransig
2.6 Beschreibung tierindividueller Merkmale von Holstein Friesian und Deutschen Holsteins in der Literatur
Die Ausgangsrasse für die Entstehung des Deutsche-Holstein-Rindes war das Deutsche Schwarzbunte Rind. Exporte führten zu einer Verbreitung dieser Rasse in vielen Ländern Europas und den USA. Durch die Wiedereinkreuzung von Holstein- Friesian-Tieren aus den USA und Kanada, die seit den 1980er Jahren verstärkt betrieben wurde, wurde der ursprüngliche schwarzbunte Typ fast vollständig verdrängt. Die Rasse Deutsche Holstein unterscheidet sich hinsichtlich ihres Genotyps kaum noch von den amerikanischen Holstein Friesian, so dass sie letztlich als eine Rasse angesehen werden können (BRADLEY u. CUNNINGHAM 1999).
2.6.1 Durchschnittliche Betriebsgröße, Tieralter und Leistung deutscher Betriebe
Im Jahr 2010 betrug die durchschnittliche Kuhzahl pro Betrieb in Niedersachsen, bei den an der Milchkontrolle teilnehmenden Betrieben 68,2. Diese Tiere waren im Durchschnitt 5,0 Jahre alt und hatten eine durchschnittliche Milchleistung von 8809 kg pro Kuh und Jahr, wobei schwarzbunte Holsteins eine durchschnittliche Leistung von 8880 kg pro Kuh und Jahr hatten. 35,4% der Betriebe hielten zwischen 50 und 99 Milchkühe. Damit bildet diese Betriebsgröße die häufigste Fraktion. Nur 0,1% der Betriebe hielten mehr als 500 Kühe (NIEDERSÄCHSISCHES MINISTERIUM FÜR
ERNÄHRUNG, LANDWIRTSCHAFT, VERBRAUCHERSCHUTZ UND
LANDESENTWICKLUNG 2010).
2.6.2 Länge und Durchmesser der Zitze
In Tabelle 4 sind verschiedene Referenzen zur durchschnittlichen Zitzenlänge und zum durchschnittlichen Zitzendurchmesser für Kühe der Rasse Holstein Friesian
dargestellt. Vorderzitzen sind danach im Mittel länger als Hinterzitzen (ROGERS u.
SPENCER 1991; GRAFF 2005; ZWERTVAEGHER et al. 2012). SEYKORA und McDANIEL (1985) unterschieden in ihrer Erhebung nicht zwischen Vorder- und Hinterzitzen. ZWERTVAEGHER et al. (2012) beschreiben eine signifikante Zunahme der Zitzenlänge mit der Laktationsnummer und in der Laktation. Zwischen dem 121.
und dem 180. Laktationstag waren die Zitzen im Mittel am längsten. Den Zitzendurchmesser bestimmten die Autoren auf 75, 50 und 25 % der Zitzenlänge im Verhältnis zur Zitzenspitze. Tabelle 4 gibt den mittleren Durchmesser bei 25 % und bei 50 % der Zitzenlänge an.
Tabelle 4 Durchschnittswerte von Zitzenlänge und Durchmesser für Holstein- Friesian-Kühe in der Literatur (Angaben in Millimeter)
Referenz Länge
Vorderzitze
Länge Hinterzitze
Durchmesser Vorderzitze
Durchmesser Hinterzitze SEYKORA u.
MCDANIEL (1985) 50 21
ROGERS u. SPENCER (1991)
58,7 49,2 25,0 25,8
GRAFF (2005) 54,8 45,1 23,8 23,5
ZWERTVAEGHER et al.
(2012)
54,9 47,2 22,31
25,92
21,81 25,82
1 bei 25 % Zitzenlänge; 2 bei 50 % Zitzenlänge
2.6.3 Zitzenform und Zitzenkuppenform
Zylindrische und leicht trichterförmige Zitzen sind die am häufigsten auftretenden Zitzenformen. Nach Untersuchungen von GRAFF (2005) machen sie 83,3 % der Vorderzitzen und 92,3 % der Hinterzitzen der untersuchten Deutsche Holsteins aus.
Die in der Literatur beschriebenen relativen Häufigkeiten für die einzelnen Zitzenkuppenformen sind in Tabelle 5 aufgeführt. Es wird ersichtlich, dass runde Zitzenkuppen die am häufigsten auftretende Form darstellen. Ansonsten schwanken die gefundenen Werte für die einzelnen Formen zwischen den verschiedenen
Studien deutlich. Die Zitzenkuppenform ist zu einem bestimmten Maß erblich (h2= 0,56) (CHRYSTAL et al. 1999).
Tabelle 5 Relative Häufigkeiten von Zitzenkuppenformen in der Literatur für Holstein-Friesian-Kühe; Angaben in Prozent (%)
Referenz Rund teller-
förmig
trichter- förmig
spitz flach
CHRYSTAL et al. (1999) 74,81 10,4 0,8 7,92 6,1
NEIJENHUIS et al. (2000) 43 13 31 13
GRAFF (2005) vorne 51,7 15,1 15,4 13,7 4,1
hinten 54,2 13,9 15,2 11,8 4,9
1runde Zitzen (42,6 %) + Mischformen mit runder Grundausprägung
2 spitze Zitzen (6,7%) + Mischform mit spitzer Grundausprägung
2.6.4 Prävalenz von Hyperkeratosen
Einen Überblick über die Häufigkeit des Auftretens und den Ausprägungsgrad von Hyperkeratosen in der Population von Tieren der Rasse Holstein Friesian zu erhalten, wird durch die Vielzahl der in den verschiedenen Studien verwendeten unterschiedlichen Beurteilungsschlüssel erschwert. Zitzenkuppen mit leichten bis mittelschweren Hyperkeratosen sind jedoch in der Mehrheit (siehe Tabelle 6).
Schwere und sehr schwere Hyperkeratosen sind in der Regel seltener.
Tabelle 6 Darstellung der Hyperkeratosebefunde für Holstein Friesian in der Literatur (häufigste Befunde fett gedruckt)
Autor (Jahr) Befunde (%) Beschreibung
LEWIS et al. (2000) (n= 2000)
normal 24,7 % normale glatte Zitzenkanalöffnung HK1 31,3 % erhabene Zitzenkanalöffnung ohne
Fortsätze
HK2 22,8 % erhabene Zitzenkanalöffnung, vereinzelt Fortsätze
HK 3 7,2 % erhabene Zitzenkanalöffnung, vollständig von Fortsätzen umgeben
HK4 1,7 % erhabene Zitzenkanalöffnung, ausladende Fortsätze
HK5 0,3 % Ausstülpung des Zitzenkanals mit ausladenden Fortsätzen
NEIJENHUIS et al. (2000) (40 untersuchte Tiere)
A 52,1 % schmaler Ring
B 22,9 % moderater Ring
C 8,2 % starke Ausprägung eines Ringes D 0,4 % extreme Ausprägung eines Ringes GRAFF (2005)
(n = 5665)
1 15,9 % vorne 15,7 % hinten
keine Hyperkeratose 2 25,5 % vorne leichte Hyperkeratose
26,2 % hinten 3 19,2 % vorne
20,4 % hinten
mittel starke Hyperkeratose 4 14,5 % vorne
17,0 % hinten
starke Hyperkeratose 5 (24,8 %) vorne fransige Hyperkeratosen
(20,7 %) hinten POTRAFKI (2005)
(n = 5064)
1 0,65 % glatt, gut verschlossen
1,5 6,50 % glatt, undeutliche Ringbildung 2 34,18 % glatt, deutliche Ringbildung 2,5 29,72 % glatt, sehr deutliche Ringbildung 3 19,53 % geringgradig rauh, undeutliche
Ringbildung
3,5 7,68 % geringgradig rauh, deutliche Ringbildung
4 1,50 % rauh, deutliche Ringbildung 4,5 0,16 % sehr rauh, sehr deutliche
Ringbildung
5 0,08 % Zitzenöffnung ausgefranst
n= Anzahl der untersuchten Tiere
2.7 Beurteilung von Zitzenkonditionsbefunden
Um die Zitzenkonditionssituation einer Milchviehherde einschätzen zu können, empfehlen REINEMANN et al. (2001) bei einer Herdengröße von bis zu 80 Kühen, möglichst alle Tiere zu beurteilen. Bei einer Herdengröße von 80 bis 400 Tieren sollten mindestens 80 Tiere und bei einer Herde mit mehr als 400 Tieren wenigstens 20% der Tiere begutachtet werden. Dabei sollen repräsentative Stichproben aus allen Fütterungs- und Managementgruppen Berücksichtigung finden.
Sind bei mehr als 20 % der Tiere Rötungen oder Zyanosen der Zitzenhaut zu finden oder haben mehr als 20 % der Tiere Zitzen mit palpierbaren Schwellungen an der Zitzenbasis, ist eine nähere Ursachenbetrachtung nötig (MEIN et al. 2001). Gleiches gilt bei einem Befund von mehr als 20 % Tieren mit Zitzen, die Hinweise auf ödematöse Veränderungen an Zitzenschaft oder -kuppe aufweisen (feste Konsistenz, Schwellung) oder wenn bei mehr als 10 % der Tiere petechiale Blutungen auftreten. Für die Beurteilung chronischer Zitzenkonditionsstörungen nach MEIN et al. (2001) gilt, dass nicht mehr als 20 % der Tiere Zitzen mit Hyperkeratosen haben sollten, die als rau oder sehr rau beurteilt werden und weniger als 10 % der Tiere Zitzen aufweisen sollten, deren Hyperkeratosen als sehr rau beurteilt werden.
Offene Läsionen sollen bei weniger als 5 % der Tiere auftreten (Tabelle 7).
Tabelle 7 Richtwerte für die Beurteilung der Zitzenkondition, bei deren
Überschreitung nach MEIN et al. (2001) eine nähere Ursachenforschung empfohlen wird
Zitzenkonditionstörung Richtwerte für die Beurteilung der Zitzenkondition
Kongestionen/ Zitzenhautfarbe mehr als 20 % der untersuchten Tiere haben gerötete oder blaue Zitzen
Ringbildung an der Zitzenbasis mehr als 20 % der untersuchten Tiere haben Zitzen mit einer deutlichen Schwellung oder einem palpierbaren Ring an der Zitzenbasis Ödeme mehr als 20 % der untersuchten Tiere haben
Zitzen, die geschwollen oder fest sind
Petechiale Blutungen mehr als 10 % der untersuchten Tiere haben Zitzen mit petechialen Blutungen
Offene Läsionen mehr als 5 % der untersuchten Tiere haben Zitzen mit offenen Läsionen oder Rissen
Hyperkeratosen mehr als 20 % der untersuchten Tiere haben Zitzen, die schwere oder sehr schwere Hyperkeratosen aufweisen
mehr als 10 % der untersuchten Tiere haben Zitzen, die sehr schwere Hyperkeratosen aufweisen.
3 Material und Methoden 3.1 Studienaufbau
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Studien durchgeführt. In einer Querschnittsstudie wurden zunächst die Prävalenzen von Zitzenkonditionsstörungen und einigen tierindividuellen Faktoren, darunter Zitzenmaße und -formen, Zitzenkuppenformen, Laktationsstadium und Laktationsnummer auf 15 Betrieben einmalig erhoben. Die gesammelten Daten zu Zitzenkondition und tierindividuellen Faktoren wurden anschließend auf Assoziationen zueinander untersucht.
In einer Longitudinalstudie wurden Tiere eines Betriebs ausgewählt und über einen Zeitraum von zehn Monaten regelmäßig auf Zitzenkonditionsstörungen untersucht.
Gleichzeitig wurden Viertelgemelksproben entnommen und der Eutergesundheitsstatus auf Basis der Befunde einer zytobakteriologischen Diagnostik ermittelt. Anschließend wurde das gesammelte Datenmaterial im Hinblick auf Einflüsse der Zitzenkondition auf die Eutergesundheit untersucht.
3.1.1 Betriebe und Tiere der Prävalenzstudie
Die Datenerfassung fand zwischen Mai 2009 und November 2010 statt.
Es wurden 15 Betriebe Nord- und Mitteldeutschlands (Niedersachsen, Nordrhein- Westfalen, Thüringen, Sachsen-Anhalt, Mecklenburg-Vorpommern) ausgewählt. Die Auswahlkriterien umfassten die Bereitschaft des Milcherzeugers oder Betriebsleiters an der Mitarbeit, eine konventionelle Bewirtschaftung, die mehrheitliche Haltung schwarzbunter Tiere der Rasse Deutsche Holstein und ein hohes Leistungsniveau (mindestens 8000 Liter Milch pro Kuh und Jahr). Bei der Auswahl der Betriebe war die Stallhaltung im Boxen-Laufstall die einzig zugelassene. Eine regelmäßige Prüfung der im Betrieb genutzten Melktechnik nach ISO 5707:1996, wobei seit der
letzten Prüfung nicht mehr als ein Jahr vergangen sein sollte, war ebenfalls erforderlich für die Teilnahme an der Studie. Die Betriebsgrößen (melkende Herde mit trockenstehenden Tieren) lagen zwischen 80 und etwa 2000 Tieren und entsprachen damit den regionalen Strukturen. Die ausgewählten Betriebe umfassten sowohl kleine Herden in familiärer Bewirtschaftung als auch genossenschaftlich geführte Großbetriebe. Betrieb G melkte als einziger teilnehmender Betrieb dreimal täglich.
Für die Untersuchung wurden im Melkstand Tiere aller Laktationsstadien und - nummern zufällig ausgewählt. Von der Untersuchung ausgeschlossen waren Tiere, die nicht der Rasse Deutsche Holstein angehörten, Tiere mit klinischen Symptomen einer Euterentzündung (Rötung, Schwellung) oder Tiere, die wegen einer Mastitis behandelt wurden.
3.1.2 Betrieb und Tiere der Longitudinalstudie
Die Longitudinalstudie wurde auf einem Betrieb in Sachen-Anhalt mit durchschnittlich 800 laktierenden Kühen der Rasse Deutsche Holstein durchgeführt. Der Betrieb melkte seine Tiere zweimal täglich im Abstand von 12 Stunden in einem Melkkarussell der Firma Westfalia mit 40 innenliegenden Melkplätzen. Die Melkanlage wurde jährlich nach ISO 5707:1996 geprüft.
Zu Beginn des Versuchs wurde eine Tiergruppe von 140 Tieren ausgewählt, die sich zum ersten Untersuchungszeitpunkt in den ersten 75 Tagen ihrer Laktation befanden. Ausgeschlossen wurden Tiere, die in der angefangenen Laktation bereits wegen einer Mastitis behandelt worden waren, in der letzten Milchleistungsprüfung vor Versuchsbeginn mehr als 250.000 somatische Zellen/ ml Gesamtgemelk hatten oder keine vier funktionsfähigen Drüsenviertel aufwiesen. Tiere mit entzündlich bedingten Euterödemen waren ebenfalls von der Befundung ausgeschlossen.
Euterödeme des peripartalen Zeitraumes wurden durch Palpation festgestellt und als Ja-Nein-Entscheidung (vorhanden = ja; nicht vorhanden = nein) dokumentiert.
3.2 Erfassung der Zitzenkondition
Die Besuche in den Betrieben der Prävalenzstudie erfolgten zu einer Morgen- oder Abendmelkzeit. Die Beurteilung und Dokumentation wurden im Melkstand durchgeführt. Die Untersucher wurden zu Beginn der Erhebungen geschult und arbeiteten stets in Zweierteams, wobei eine Person im Wesentlichen die Palpation und Sichtung der Tiere durchführte, während die zweite Person neben der Sichtung der Tiere auch mit der Dokumentation betraut war. Durch die Arbeit mit zwei Untersuchern, die zu übereinstimmenden Befunden kommen, sollte ein Untersuchereffekt ausgeschlossen werden.
Im Rahmen der Longitudinalstudie erfolgte die Erfassung der unten aufgeführten Parameter in monatlichem Abstand über zehn Monate ebenfalls durch geschulte Untersucher in Zweierteams.
Die vorliegende Studie geht von einer weitgehenden Rechts-Links-Symmetrie des Euters aus. Bei jedem Versuchstier wurden jeweils eine rechte Vorder- und eine rechte Hinterzitze beurteilt. Wichen die linken Euterviertel von diesen Befunden ab, wurde diese Abweichung gesondert dokumentiert. Erfasst wurden das Vorliegen eines Euterödems, die Zitzenlänge, der Zitzendurchmesser, die Zitzenform, die Zitzenkuppenform sowie akute und chronische Zitzenkonditionsstörungen.
3.2.1 Zitzenlänge und Zitzendurchmesser
Die Zitzenmaße wurden durch Messung mit einem Zollstock erfasst. Die Zitzenlänge wurde als Abstand zwischen der Zitzenbasis am Übergang zum Euterboden und der Zitzenspitze gemessen. Der Zitzendurchmesser wurde 1 cm oberhalb der Zitzenspitze erfasst (Abbildung 2). Die Angabe erfolgte in Millimetern.
Abbildung 2 Erfassung von Zitzenlänge- und Durchmesser (Foto: Jan-Hendrik Paduch)
3.2.2 Zitzenform und Zitzenkuppenform
Für die Benennung der Zitzen- und Zitzenkuppenformen wurden die Beschreibungen von GRUNERT (1990) verwendetet. Es wurden sieben Zitzenformen (Tabelle 1) und fünf Zitzenkuppenformen (Tabelle 2) unterschieden. Die Erfassung erfolgte adspektorisch.
3.2.3 Zitzenkonditionsstörungen 3.2.3.1 Akute Zitzenkonditionsstörungen
Die Beurteilung der akuten Zitzenkonditionsstörungen wurde im Anschluss an das Melken, 30 bis 60 Sekunden nach der Melkzeugabnahme und vor der Zitzendesinfektion durchgeführt.
Akute Zitzenkonditionsstörungen wurden als Abweichungen von einer blassrosa oder rosa Zitzenhautfarbe und einer weichen Gewebetextur nach dem Melken erfasst. Die Zitzenhautfarbe diente als Indikator für möglicherweise vorhandene Kongestionen und wurden als Abweichung von blass-rosa (Kategorie „br“) oder rosa („r“) nach rosa-blau („rb“) oder blau („b“) dokumentiert. In der Longitudinalstudie wurden daneben die Ausprägungen blass („bs“) und blass-rosa-blau („brb“) erfasst.
Ödeme wurden durch Palpation der Zitzen erfasst, wenn eine teigige Konsistenz festgestellt wurde. Unterschieden wurden Ödeme der Zitzenspitze (Kategorie „s“), bei denen nur das untere Drittel der Zitze eine teigige Konsistenz hatte, Ödeme der Gesamtzitze („g“), bei denen der gesamte Zitzenschaft eine teigige Konsistenz aufwies, und das Fehlen eines fühlbaren Ödems („n“). Daneben wurde durch Betasten das Vorhandensein eines sogenannten Ringwulstes, also einer fühlbaren teigigen Schwellung im Bereich der Zitzenbasis, geprüft (vorhanden = „ja“, nicht vorhanden = „nein“).
3.2.3.2 Chronische Zitzenkonditionsstörungen
Für die Erfassung chronischer Zitzenkonditionsstörungen (Hyperkeratosen) wurde der Bewertungsschlüssel nach MEIN et al. (2001) verwendet. Anstelle der Buchstabenkürzel wurden die Ziffern von 0 bis 3 verwendet (Tabelle 8; Abbildung 3).
Die Erfassung erfolgte nach der Milchprobenentnahme.
Tabelle 8 Erfassungsschlüssel Hyperkeratosen in Anlehnung an MEIN et al. (2001) Bezeichnung nach MEIN et
al. (2001)
Bezeichnung in der
vorliegenden Studie
Beschreibung
(N) no ring 0 Zitzenkuppe ohne hyperkeratotische
Veränderungen (S) smooth or slightly
rough ring
1 leicht erhabener Ring, nicht oder nur wenig rau, keine Fortsatzbildung
(R) rough 2 erhabener, rauer Ring, vereinzelt Fortsätze
(VR) very rough 3 deutlich erhabener, rauer Ring, raue Fortsätze
Score 1 Score 2 Score 3 Abbildung 3 Hyperkeratosescore 1-3 (Fotos: Jan-Hendrik Paduch)
3.3 Erfassung von Daten der Milchleistungsprüfung und Melkdaten
Neben der Erfassung im Melkstand wurden in Betrieben mit Milchmengenmessung und Tiererkennung Daten aus der monatlichen Milchleistungsprüfung zu Laktationsnummer und -stadium aufgenommen. Mit Hilfe der Tiererkennung ließen sich die entsprechenden Daten den Befunden der Einzeltiere aus dem Melkstand zuordnen. Durch die Milchmengenerfassung konnten die Milchmenge und die Melkdauer der Einzeltiere in der untersuchten Melkzeit erfasst und zugeordnet werden. Die theoretische Melkdauer wurde nach MEIN und HAMANN (1995) berechnet und mit der tatsächlichen verglichen. Die Autoren gehen von einem quasi- linearen Zusammenhang zwischen Melkdauer und Milchmenge aus. Für die Berechnung der theoretischen Melkdauer werden für die ersten 10 Liter eines Gemelks fünf Minuten und für weitere jeweils fünf Liter eine weitere Minute Melkzeit veranschlagt (MEIN u. HAMANN 1995).
3.4 Entnahme und Untersuchung von Viertelgemelksproben
3.4.1. Entnahme der Viertelgemelksproben
Die Entnahme von Viertelgemelksproben im Rahmen der Longitudinalstudie erfolgte, wie auch die Beurteilung der Zitzenkondition, in monatlichen Abständen.
Die in die Studie aufgenommenen Tiere wurden entsprechend der täglichen Melkroutine nach dem Betreten des Melkstandes mit zwei bis drei Strahlen Milch pro Drüsenviertel vorgemolken und so diese Milch für die spätere Probeentnahme verworfen. Anschließend erfolgte eine Vorreinigung mit schleuderfeuchten Baumwolltüchern. Für jedes Tier wurde ein eigenes Tuch verwendet. Die Tücher wurden im Anschluss an die Melkzeit mit desinfizierendem Waschmittel bei 60°C gewaschen.
Nach der Vorreinigung wurden die Zitzenkuppen der Tiere mit 70 %igem Ethanol desinfiziert und Viertelanfangsgemelksproben entsprechend den Leitlinien der Deutschen Veterinärmedizinischen Gesellschaft (DVG 2009) entnommen.
3.4.2 Untersuchung der Viertelgemelksproben
Die Viertelanfangsgemelksproben wurden direkt nach der Entnahme gekühlt und innerhalb von 24 Stunden zur zytobakteriologischen Untersuchung in das Labor der Mikrobiologie der Hochschule Hannover gebracht.
Dort erfolgte der Ausstrich von 10 μl gut durchmischtem Probenmaterial auf dem Viertel einer Äskulin-Blutagar-Platte (Oxoid, Deutschland). Anschließend wurden die Platten bei 37°C unter aeroben Bedingungen inkubiert. Nach 24 Stunden und 48 Stunden erfolgte die Beurteilung nach den Leitlinien der DVG (2009).
Die Koloniebeurteilung erfolgte nach Gramfärbung, Zellmorphologie, Hämolysemuster und Äskulinspaltung.
Gram-positive Kokken wurden mit Wasserstoffperoxidlösung (3 %ig) auf das Vorhandensein von Katalaseaktivität geprüft. Katalase-positive Kokken wurden als Staphylokokken identifiziert. Die weitere Differenzierung erfolgte mit Hilfe des Hämolyseverhaltens und des Nachweises einer Plasmakoagulase (Diamondial StaphPlus Kit, Diamondial, Frankreich) in Koagulase-negative Staphylokokken und S. aureus (β-Hämolyse, Koagulase-positiv). Gram-positive und Katalase-negative Kokken wurden als Streptokokken identifiziert und zunächst anhand ihrer Fähigkeit zum Äskulinabbau in äskulinpositive und äskulinnegative Streptokokken unterteilt.
Die weitere Differenzierung der äskulinspaltenden Streptokokken erfolgte mit Hilfe eines Ausstrichs auf modifiziertem Rambachaggar nach WATTS et al. (1993).
Äskulnispaltende, beta-D-Galactosidase-positive Streptokokken wurden als Sc.
uberis, äskulinspaltende beta-D-Galactosidase-negative Streptokokken als Enterokokken identifiziert. β-hämolysierende Streptokokken wurden mittels eines kommerziell erhältlichen serologischen Tests den Lancefield-Gruppen zugeordnet (Diamondial Strep-Kit, Diamondial, Frankreich). Streptokokken der Serogruppe B wurden als Sc. agalactiae, solche der Serogruppe C als Sc. dysgalactiae identifiziert.
Arcanobacterium (neu: Truperella) pyogenes wurde als grampositives, Katalase- negatives, unregelmäßiges Stäbchen mit β-hämolysierenden Kolonien identifiziert.
Als Coryneforme wurden grampositive, Katalase-positive unregelmäßige Stäbchen in v- oder y-Anordnung bezeichnet. Sie bilden auf Äskulin-Blutagar kleine Kolonien.
Bacillus spp. bildet dagegen große Kolonien auf Äskulin-Blutagar. Die Stäbchen sind ebenfalls grampositiv und Katalase-positiv; sie können Endosporen bilden.
Gram-negative Erreger wurden nach dem Test auf die Oxidaseaktivität (Bactident, Merck, Deutschland) mit dem O/F-Test (OF-Basismedium mit Zusatz von D(+)- Glucose-Monohydrat, Merck, Deutschland) auf ihre Beweglichkeit und ihren Glucosestoffwechsel untersucht und auf ChromoCult-Coliformenagar (Merck, Deutschland) subkultiviert. Die Beurteilung erfolgte nach 24 Stunden aerober Bebrütung bei 37°C. Enterobacteriaceae sind Cytochromoxidase-negativ. Coliforme Bakterien sind stäbchenförmig, Katalase-negativ und fermentativ. E. coli ist beim O/F-Test beweglich und enthält ß-D-Glucoronidase, wodurch die Kolonien auf ChromoCult-Coliformenagar blau erscheinen. Andere Coliforme spalten ß-D-
Galactose. Ihre Kolonien erscheinen daher rosa-rot. Klebsiellen sind beim O/F-Test fermentativ, unbeweglich und wachsen auf ChromoCult-Coliformenagar rosa.
Pseudomanas spp. sind Gram-negative Stäbchen, Katalase-positiv, Cytochromoxidase-positiv und beim O/F-Test oxidativ. Hefen und Prototheken wurden anhand ihres Erscheinungsbildes unter dem Mikroskop identifiziert.
Proben galten als kontaminiert, wenn drei und mehr verschiedene Kolonietypen gefunden wurden. Umweltassoziierte Erreger wurden bei mehr als fünf sichtbaren Kolonien ausgewiesen. Bei den kuhassoziierten Erregern S. aureus und Sc.
agalactiae wurden auch Befunde aus kontaminierten Proben gewertet.
Die Bestimmung der somatischen Zellzahl erfolgte durchflusszytometrisch (Somatoscop Smart®, Deltainstruments, Niederlande). Visuell durch entzündliches Exsudat bereits stark von der Norm abweichende Proben, das bedeutet Proben mit verlorenem Milchcharakter oder Beimengung von Blut oder Flocken, die aus technischen Gründen nicht mit dieser Methode untersucht werden konnten, wurde der Wert 999.000 Zellen/ml zugeordnet.
3.5 Datenanalyse und statistische Auswertung
3.5.1 Prävalenzstudie
Die Datenerfassung und deskriptive Datenanalyse erfolgte mit Hilfe von Excel und Access 2000 (Microsoft Corporation, Office 2007). Nach Prüfung der Daten zu Laktationsstadium, Zitzenlänge und –durchmesser auf Normalverteilung mit SPSS (SPSS 19.0, Chicago USA), wurden die arithmetischen Mittelwerte mit Standardabweichung für diese Daten bestimmt. Sie wurden als Mittelwerte für jeden Einzelbetrieb und für die einzelnen Hyperkeratoseklassen bestimmt. Für die deskriptive Darstellung der Zitzenkonditionsstörungen wurden die relativen Häufigkeiten ihres Auftretens bestimmt und ebenfalls für die Einzelbetriebe
