Der Einfluss von Endotoxinen auf die Gesundheit von Milchkühen

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RESEARCH CENTER

Nicole Reisinger

BIOMIN Research Center Tulln, Österreich

nicole.reisinger@biomin.net

Der Einfluss von Endotoxinen auf

die Gesundheit von Milchkühen

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Endotoxin-assozierte Erkrankungen

• Azidose (Subakute Azidose)

• Mastitis

• Ketose

• Labmagenverlagerung

• Fettmobilisationssyndrom

• Klauenerkrankungen (z.B. Laminitis)

• Erkrankungen der Atemwege

• ……

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RESEARCH CENTER

Endotoxinanalytik Wie gelangen

Endotoxine in den Blutkreislauf?

Warum spielen Endotoxine eine

Rolle?

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Endotoxine …

• … sind Bestandteile von Gram-negativen Bakterien

• … genauer gesagt vom äußeren Teil der Zellmembran

• … Escherichia coli (E. coli), Salmonellen, Shigella, Pseudomonas

• … werden auch als Lipopolysaccharide (LPS) bezeichnet

• … werden hauptsächlich beim Absterben der Bakterien freigesetzt

• … sind Makromoleküle (10 – 20 kDa)

• … sind hitzestabil

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RESEARCH CENTER

Die Endotoxin Struktur

• O-spezifische Polysaccharid-Kette

• Kernregion aus Oligosacchariden

• Lipid A

• Das Lipid A ist der bioaktive Teil des Endotoxin-Moleküls

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Entzündungsantwort im Körper

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RESEARCH CENTER

Leber

Pathogene, Toxine, Stress… Entzündung Zyktokinproduktion

IL-1 IL-6 TNF

Lipopolysaccharide binding

protein (LBP) Haptoglobin

Albumin C-reaktives Protein

Alpha 1 Acid Glycoprotein

Serum amyloid A (SAA)

Akute-Phase Reaktion

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Endotoxinanalytik Wie gelangen

Endotoxine in den Blutkreislauf?

Warum spielen Endotoxine eine

Rolle?

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RESEARCH CENTER

Wann werden Endotoxine bei Milchkühen zum Problem?

LEISTUNG IMMUNSYSTEM

GESUNDES TIER

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Wann werden Endotoxine bei Milchkühen zum Problem?

IMMUNSYSTEM

AUFWAND AN NÄHRSTOFFEN UND ENERGIE + ENDOTOXINE

LEISTUNG

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RESEARCH CENTER Horst EA, Kvidera SK, Mayorga EJ, Shouse CS, Al-Qaisi M, Dickson MJ, Ydstie J, Ramirez Ramirez HA, Keating AF, Dickson

DJ, Griswold KE, Baumgard LH. Effect of chromium on bioenergetics and leukocyte dynamics following

immunoactivation in lactating Holstein cows. J Dairy Sci. 2018 Jun;101(6):5515-5530. doi: 10.3168/jds.2017-13899.

Effekte von Endotoxinen auf die Milchleistung

Negativer Effekt 1:

Signifikante Reduktion der Futteraufnahme durch Endotoxine

Negativer Effekt 2:

Reduzierte Milchsynthese, weil Endotoxine das Immunsystem

aktivieren

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Endotoxinanalytik Wie gelangen

Endotoxine in den Blutkreislauf?

Warum spielen Endotoxine eine

Rolle?

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RESEARCH CENTER

Pansen- und Darmbarriere

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Subakute Azidose (SARA) beim Wiederkäuer

• Energie und Nährstoffbedarf steigt bei hochleistenden Milchkühen

• Abdeckung des Bedarfes durch hohe Kraftfuttermenge

• Negative Auswirkungen auf pH-Wert, Mikrobiota, …

• Endotoxinlast stark erhöht im Pansen und Darm während einer SARA

Gozho et al., 2006, 2007; Li et al., 2012

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RESEARCH CENTER

Pansen- und Darmbarriere

SARA Heat stress Mycotoxins

…

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Pansenbarriere vs. Darmbarriere

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RESEARCH CENTER

Endotoxine und die Lebergesundheit

• Die Leber ist das wichtigste Organ für die Detoxifizierung von Schadstoffen (Munford, 2005; Satoh et al., 2008)

• Beeinträchtigung der Leberfunktion kann dazu führen, dass Endotoxine nicht mehr effektiv detoxifiziert werden

(Andersen et al., 1996; Chang et al., 2015)

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Endotoxin Plasma Disappearance Time

Endotoxin Injektion 25 pg/kg b.w.

Gruppe 1

Gesunde Tiere Gruppe 2

Hepatische Lipidose

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RESEARCH CENTER

EPDT = Endotoxin Plasma Disappearance Time

Gesunde Tiere

Hepatische Lipidose

0 Minuten 5 Minuten 15 Minuten 30 Minuten 360 Minuten

Endotoxin Wert < LOD Endotoxin Wert > LOD

Endotoxin Injektion

Andersen PH, Jarløv N, Hesselholt M, Baek L. Studies on in vivo endotoxin plasma disappearance times in cattle. Zentralbl Veterinarmed A. 1996;43(2):93-101.

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Endotoxinanalytik Wie gelangen

Endotoxine in den Blutkreislauf?

Warum spielen Endotoxine eine

Rolle?

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RESEARCH CENTER

Endotoxinanalytik

• Bestimmung der Endotoxinaktvität vs. Endotoxinkonzentration

• Wahl der passenden Analytik

• Beprobung (z.B. Probengefäße) und Lagerung wichtig

• Probenaufarbeitung

• Interferenzen (z.B. Beta-Glukane)

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Endotoxinanalytik

Limulus amebocyte lysate (LAL) HPLC-MS/MS

Endotoxinkonzentration

Endotoxinaktivität

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RESEARCH CENTER

Matrizen

Blut

Pansensaft Kot

Milch

(Futter)

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Endotoxin Referenzwerte

• Abhängig von der Methode

• Abhängig von der Probenaufarbeitung

• Kein Standardprotokoll vorhanden

• Abhängig von der Spezies

• Starke individuelle Schwankungen

Tiergesundheit ist essentiell für die Risikobewertung

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RESEARCH CENTER

Entzündungs

-geschehen Pansen-

barriere

Leber- gesundheit

Darm- barriere

Endotoxine

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