Determination of subclinical metabolic disorders in transition dairy cows
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Ökologische Agrarwissenschaften | |
| dc.contributor.referee | Sundrum, Albert (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Neumann, Stephan (Prof. Dr.) | |
| dc.date.accessioned | 2017-01-23T12:42:54Z | |
| dc.date.available | 2017-01-23T12:42:54Z | |
| dc.date.examination | 2016-11-08 | |
| dc.date.issued | 2017-01-23 | |
| dc.identifier.uri | urn:nbn:de:hebis:34-2017012351937 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/2017012351937 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights | Urheberrechtlich geschützt | |
| dc.rights.uri | https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | |
| dc.subject | Dairy cows | eng |
| dc.subject | Ketosis | eng |
| dc.subject | SARA | eng |
| dc.subject | Metabolic disorders | eng |
| dc.subject | Fresh cows | eng |
| dc.subject.ddc | 630 | |
| dc.subject.swd | Milchkuh | ger |
| dc.subject.swd | Stoffwechselstörung | ger |
| dc.subject.swd | Frühlaktation | ger |
| dc.subject.swd | Azidose | ger |
| dc.subject.swd | Ketosen | ger |
| dc.title | Determination of subclinical metabolic disorders in transition dairy cows | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Das Gesundheitsmanagement von Milchkühen hat in den vergangenen Jahren auf den landwirtschaftlichen Betrieben an Bedeutung gewonnen. Neben Präventionsmaßnahmen zur Gesunderhaltung der Tiere ist die frühzeitige und systematische Erkennung von Erkrankungen hierbei der Hauptbestandteil. Es zeigt sich vermehrt, dass vor allem Transitkühe verstärkt an Stoffwechselerkrankungen in sowohl klinischer als auch subklinischer Form erkranken. Letztere stellen ein hohes Risiko dar, zum einen weil subklinische Erkrankungen oftmals nur schwer oder gar nicht erkannt werden und zum anderen, weil sie in vielen Fällen die Grundlage für meist schwerwiegendere Folgeerkrankungen sind. In der vorliegenden Studie wird das Thema der Früherkennung von subklinischen Ketosen und der subakuten Pansenazidose behandelt. Verschiedene Methoden wurden unter praktischen Versuchsbedingungen auf ihre Tauglichkeit zur Krankheitserkennung hin geprüft. In einer ersten Studie wurde auf einem konventionellen Milchviehbetrieb ein Ketose-Monitoring bei frischlaktierenden Kühen ab Tag 3 postpartum durchgeführt. Insgesamt 15 Tiere waren an einer subklinischen Ketose erkrankt, was eine Aufkommensrate von 26% in den untersuchten Tieren bedeutete. Die Blutproben von insgesamt 24 Tieren wurden auf ihren IL-6-Gehalt untersucht. Von den untersuchten Tieren waren 14 Tiere erkrankt, 10 Tiere bildeten die gesunde Kontrollgruppe. Interleukin-6 wurde bestimmt, da dem Zytokin IL-6 in anderen Studien in Bezug auf Ketosen eine Rolle zugesprochen wurde. Die erwartete Erhöhung von IL-6 bei erkrankten Tieren konnte nicht festgestellt werden; die erkrankten Kühe zeigten vielmehr die niedrigsten IL-6 Werte der Studiengruppe. Insgesamt waren die IL-6 Konzentrationen auf einem niedrigen Niveau mit 27.2 pg/m l± 10.2. Es zeigte sich, dass die IL-6 Bestimmung im Blut hinsichtlich der Erkennung von subklinischen Ketosen nur eingeschränkt nutzbar ist. Es konnte ausschließlich eine schwache negative Korrelation zwischen Beta- Hydroxybutyrat (BHBA, Goldstandard für den Nachweis einer Ketose) und IL-6 detektiert werden. Zusätzlich zu den Blutanalysen wurde ebenfalls die tägliche Wiederkauaktivität mit dem „DairyCheck“ System bestimmt, welches kontinuierlich die charakteristischen Kaumuskelkontraktionen aufzeichnet und somit die Dauer des Wiederkäuens bestimmt werden kann. Es wurde geprüft, ob sich ketotische Tiere von nicht ketotischen Tieren hinsichtlich der täglichen Wiederkäuzeit unterscheiden. Milchkühe mit einer Ketose kauten im Schnitt 475 min/d ± 56 wieder, nach Genesung 497 min/d ± 48. Sie befanden sich somit im Durchschnitt immer unterhalb der gesunden Kontrollgruppe, welche 521 min/d ± 76 wiederkaute. Eine Korrelation zwischen der Wiederkauzeit und dem BHBA- Gehalt im Blut war nur sehr schwach ausgeprägt, nicht zuletzt da die Tiere generell eine hohe Variabilität in der Wiederkauaktivität zeigten. Bei einer weiteren Studie, ebenfalls auf einem Praxisbetrieb durchgeführt, wurde auf die Erkennung der subakuten Pansensazidose (SARA) fokussiert. Hierbei kam ein drahtloses, kommerziell verfügbares Bolussystem zum Einsatz, welches den pH Wert kontinuierlich im Retikulorumen misst. Es macht die Erkennung einer SARA auch unter Praxisbedingungen ohne invasive Methoden wie der Punktion möglich. Das Bolussystem wurde 24 Milchkühen kurz vor der Abkalbung oral eingegeben, um den pH-Wert während der gesamten Transitphase messen und überwachen zu können. Während in der Trockenstehphase nur vereinzelte SARA Fälle auftraten, erlitt ein Großteil der untersuchten Tiere in der Frühlaktation eine SARA. Auf Grundlage von pH-Werten von laktierenden Milchkühen, wurde zusätzlich eine Sensitivitätsanalyse von verschieden, bereits eingesetzten Nachweismethoden durchgeführt, um die Tauglichkeit für die SARA-Diagnostik zu untersuchen. Es handelte sich hierbei zum einen um einen SARA-Nachweis unter Heranziehung von Einzelwerten, Fress- und Wiederkäuzeiten, sowie ausgewählten Milchinhaltsstoffen und der Milchmenge. Die Analyse ergab, dass nahezu alle Nachweismethoden im Vergleich zur Langzeitmessung nur eingeschränkt zur SARA-Diagnostik nutzbar sind. In einem weiteren Teil der Studie wurde eine Kotfraktionierung bei den gleichen Tieren durchgeführt, um damit SARA-Tiere auch mittels der Kotanalyse erkennen kann. Es konnte gezeigt werden, dass zum einen die Ration einen Einfluss auf die Kotzusammensetzung hat (Trockensteherration versus Ration für Laktierende) zum anderen aber auch, dass eine SARA die Zusammensetzung des Kotes verändert. Hierfür wurden Kotproben ausschließlich von laktierenden Kühen untersucht, sodass der Einfluss der Ration ausgeschlossen werden konnte. Erhöhte Faseranteile im Kot von SARA - Kühen gaben Hinweis auf eine verminderte Verdaulichkeit. Dabei erwies sich vor allem die Hemizellulose als guter Parameter, um auf eine SARA schließen zu können. Die Versuchsbedingungen ließen es ebenfalls zu, die pH-Verläufe der Tiere in der Frühlaktation zu untersuchen. Eine Clusteranalyse von pH-Werten der ersten 12 Tage postpartum zeigte, dass die untersuchten Tiere trotz gleicher Haltungs- und Fütterungsbedingungen unterschiedliche pH-Wert Verläufe entwickelten. So gab es eine Gruppe von Milchkühen, die den pH-Wert stabil halten konnte, während die restlichen pH-Abfälle in verschiedenen Verläufen und Intensitäten aufzeigten. Es konnte ebenfalls aufgezeigt werden, dass Tiere innerhalb der Testherde unterschiedliche Schweregrade der SARA entwickelten. Auch in dieser Studie wurde deutlich, dass Tiere scheinbar unterschiedliche Möglichkeiten haben, auf ihre Umwelt zu reagieren, bzw. suboptimalen Bedingungen entgegenwirken zu können. Zusammengefasst wurden verschiedene Methoden zur Ketose- und SARA- Erkennung geprüft, von denen nur einzelne für die Praxis zu empfehlen sind. Die Variabilität der Tiere, sowohl bei der Ausprägung der Erkrankungen als auch bei den gemessenen Parametern verdeutlicht die Notwendigkeit, diese im Herden- und Gesundheitsmanagement in Zukunft stärker zu berücksichtigen. | ger |
| dcterms.abstract | Health management of dairy cows has become increasingly important at farm level. Alongside preventative measures aimed at maintaining animal health, the main focus here is on early and systematic detection of health disorders. It is increasingly evident that particularly cows in the transition period are more susceptible to metabolic disorders in both clinical and subclinical forms. The latter constitute a high risk on the one hand because subclinical disorders are often difficult to detect or go unnoticed and on the other hand because in many cases they can lead to serious secondary diseases. This thesis examines the issue of early detection of subclinical ketosis and sub-acute rumen acidosis. Different methods were tested under practical trial conditions to establish their suitability in detecting health disorders. In an initial study, ketosis monitoring was conducted on a commercial dairy farm among early lactating cows from day 3 postpartum. A total of 14 animals were found to be suffering from subclinical ketosis, which shows a prevalence rate of 26% in the tested. Blood samples were taken from 14 sick animals and from a healthy control group of 10 animals for analysis of interleukin-6 (IL-6) concentration. Interleukin-6 was selected as other studies have indicated that the pro-inflammatory cytokine IL-6 is regarded as playing a role in ketosis. Contrary to expectations, there was found to be no increased concentration of IL-6 in animals suffering from subclinical ketosis and in fact the lowest values were recorded and were in fact very close to the values recorded in the healthy animals. Overall, the IL-6 concentrations were shown to be at a low level at 27.2 pg/ml ±10.2. It was shown that determination of serum IL-6 is of only limited applicability with regard to diagnosis of subclinical ketosis. It was only possible to detect a weak negative correlation between serum beta- hydroxybutyrate (BHBA, accepted as the “gold standard” in subclinical ketosis diagnosis) and IL-6. In addition to the blood analyses, daily rumination activity was measured using the DairyCheck system, which continuously records the characteristic contractions of the chewing muscles thus enabling calculation of rumination. An investigation was conducted to establish if there were differences between diseased animals suffering from subclinical ketosis and nonketotic animals with regard to length of daily rumination periods. The daily average rumination time in dairy cows suffering from subclinical ketosis was 475 min/d ± 56 and 497 min/d ± 48 for cows that had recovered from the disorder. The average for these animals was thus always below that of cows in the healthy control group with an average rumination time of 521 min/d ± 76. Only a very weak negative correlation between rumination time and serum BHBA was established, largely due to the fact that the animals showed high variability in rumination activity. A further study, also conducted under commercial conditions, focused on the detection of subacute rumen acidosis (SARA). In the investigations, an indwelling, wireless, commercially available bolus system was used, which continuously measures reticuloruminal pH. The system enables SARA to be detected under practical working conditions without the need for invasive methods such as the lancet technique. The bolus system was orally administered to 24 dairy cows shortly before calving to enable measurement and monitoring of reticuloruminal pH values throughout the entire transition phase. Whereas only a few cases of SARA occurred in the dry period, a large proportion of the animals suffered from SARA during early lactation. Based on pH data from lactating dairy cows, a sensitivity analysis was also conducted using different, commonly used diagnosis methods in order to investigate the practicality of the various methods in SARA diagnostics. This involved detecting SARA based on individual values, eating and rumination times as well as specific milk components and milk yield. The analysis showed that in comparison with long-term measurement methods almost all diagnostic methods have only limited practicability with regard to the diagnosis of SARA. In another part of the study, faeces fractionation was carried out for the same animals in order to establish the extent to which bovine faeces analysis can also be used to detect SARA. It was shown on the one hand that the ration influences faecal composition (dry period ration versus ration for lactating cows), while on the other hand there are differences in the composition of faeces from cows suffering from SARA. Thus only faecal samples from lactating cows were analysed in order to exclude the influence of the ration in this respect. An increased amount of fibre components in the faeces of dairy cows with SARA indicated impaired digestibility. Hemicellulose in particular was shown to be a useful parameter in the detection of SARA. The trial conditions also enabled the reticuloruminal pH curves of the animals to be monitored in early lactation. A cluster analysis of pH values during the first 12 days postpartum showed that despite identical herd management and feeding conditions the monitored animals developed different pH curves. Thus there was one group of dairy cows, which was able to maintain stable pH values whereas the others showed drops in pH of varying duration and intensity. It was also shown that animals in the test herd suffered from SARA to varying degrees. As indicated in other studies, this study also clearly showed that individual animals in a herd may differ significantly in their abilities to react to their environment and/or to counteract or adapt to suboptimal conditions. To summarize, a range of different diagnostic methods for the detection of subclinical ketosis and SARA were tested of which only a few can be recommended as being suitable for routine use. Inter-individual variation among animals both with regard to the severity and expression of diseases as well as in the measured health parameters clearly highlights the need for a stronger focus to be placed on these areas within herd and animal health management in the future. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Stein, Sina Katharina |