störungen im energiestoffwechsel im der bei milchkühen€¦ · veerkamp 2001, roxstrom 2001,...
TRANSCRIPT
-
23. Hülsenberger GesprächeH. Wilhelm Schaumann Stiftung
Lübeck, 2.-4. Juni 2010
Störungen
im
Energiestoffwechsel
im Zyklus
der
Reproduktion
bei
Milchkühen
Juergen Rehage
Klinik für RinderStiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
-
Einleitung
Stoffwechsel
Interaktion Stoffwechsel – Reproduktion
Schlussfolgerungen
-
Durchschnittliche Jahresmilchleistung(Osnabrück Holstein Genetics)
02000400060008000
10000120001400016000
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025year
milk
yie
ld p
er y
ear
(kg) Average herd
Top 10%
-
Annex to the
EFSA Journal (2009) 1143, 41-284
Zwischenkalbezeit
-
Inzidenz/Praevalenz von Produktionskrankheiten
– Milchfieber: 1 bis 20%– Subklinische Ketosen: 2 bis 20%– SARA: 0 bis 50%– Labmagenverlagerung: 0 bis 30%– Lahmheiten: 5 bis 50%– Mastitis: 15 bis 70%
-
Korrelationen zwischen Milchleistung und Produktionskrankheiten
Genetische Korrelationen– Im Durchschnitt etwa 10 – 35%
(Oltenacu et al. 1991, Uribe et al 1996, Dematawewa and Berger 1998, Royal et al. 2000, Pryce and
Veerkamp 2001, Roxstrom 2001, Veerkamp et al. 2003)
Phänotypische Korrelationen– Keine, mit Ausnahme von Mastitis und Ovarcysten
(Mrode and Swanson 1996, Pryce and Brotherstone 1999, Rupp and Boichard 1999, Ingvartsen et al 2003)
-
0 2 4 6 8 10
Verkauf zur Zucht
Alter
Geringe Leistung
Unfruchtbarkeit
Euterkrankheiten
Gliedmaßenerkrankungen
Stoffwechselkrankheiten
Sonstige Krankheiten
Sonstige Gründe
Abgänge in %
Ursachen für Abgänge von Milchkühen aus Herden > 8500 kg Milch(Niedersachsen, Quelle VIT)
-
30
32
34
36
38
40
42
6,5 - 7,5 7,5 - 8,5 > 8,5
Herdenleistung (Milch kg * 1000)
Abg
änge
in %
insgesamtohne Verkauf
Abgänge von Milchkühen (Niedersachsen, Quelle VIT)
-
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6,5 - 7,5 7,5 - 8,5 > 8,5
Abg
änge
in %
Unfruchtbarkeit Euter Lahmheit Sonstige Erkrankungen
Ursachen für Abgänge von Milchkühen (Niedersachsen, Quelle VIT)
Herdenleistung (Milch kg * 1000)
-
Weigel et al. 2003: J. Dairy Sci. 1482 - 1486
Relatives Risiko der Verwertung
-
Strukturwandel in der Milchviehwirtschaft
Abnahme der Zahl der Betriebe
Zunahme der Größe der Betriebe
Ganzjährige Stallhaltung (mit Auslauf)
Abnahme der Zahl qualifizierten Personals pro Kuh
Automatisierung und Computerisierung
-
Genetische Korrelation zwischen Milchleistung und TM Aufnahme: 0,46 -
0,65(Jensen et al. 1991, Persaud
et al. 1991, Svendsen
et al. 1994, Van Arendonk
et al. 1991, Veerkamp
et al. 1995, Veerkamp
& Brotherstone
1997)
Selektion
der
Kühe
nach
Milchleistung
führt
automatisch
auch
zur
Steigerung
der täglichen
TM Aufnahme, aber
nur
etwa
40 -
50 % des gleichzeitig
gesteigerten
Energiebedarfs
werden gedeckt
(Veerkamp, J. Dairy Sci. 1998, 81, 1109-1119)
Genetische
Korrelation
zwischen
Milchleistung
und Energiebilanz: -0,70Daher
führt
höhere
Milchleistung
automatisch
zu
verstärkter
NEB(Svendsen
et al., J. Anim. Sci. 1994, 72, 1441-1449)
NEB erhöht
das Risiko
für
Ketose
und Leberverfettung
Bedeutung
der
Trockensubstanzaufnahme
(TM)
-
Energieaufnahme, Milchleistung, Körperkonditionin Relations zum Laktationsmonat
Kompensation des Energiedefizits:* Lipomobilisation* Proteinolyse* Verminderte extramammäre
Substrat-Utilisation
catabolic anabolicHormonelle Adaptation:
InsulinbGHGlucagonCortisol
Month relative to calving
Adapted from Bell (1995): J. Anim. Sci. 73, 2804-2819
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
feed intakemilk yieldbody condition
-
EUTEREUTER
INSULININSULIN
DEPOTFETTDEPOTFETT
LEBERLEBER MUSKELMUSKEL
Zelluläre Glucoseaufnahme insulinabhängig, Ausnahme: Milchdrüse
-
controls
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
-21 -7 1 7 14 21 35 49 70 105 140 182 189 196 210 224 238 252
days relative to calving
Insu
lin
controls
Plasma Insulin
-
Plasma NEFA während der Transition Period
Days relative to calving
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Plas
ma-
NEF
A [µ
mol
/L)
0
200
400
600
800
1000
N = 24
-
Days relative to calving
-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
Live
r-Tr
igly
cerid
e (m
g/g
FW)
0
10
20
30
40
50
60
70
Hepatischer Triglycerid Gehalt während der Transition Periode
Etwa
50% der
Kühe
entwickeln
mittel-
bis
hochgradige
Leberverfettung(Jorritsma
et al. 2000, 2001)
Hepatischer
TAG Gehalt:Mild: < 50 Moderate: 50 –
100 Hoch : > 100 mg/g FW
-
TAG
Acetoacetate
VLDL
Propionate
Methyl-Malonyl
CoA
Succinyl-CoA
NEFA
Acyl-CoA
Acyl-CoA
CPT-1
Malate
Glucose
OA
Malate
PEP
G-3-P
G-6-P
Glucose
BHBAcetoacetate
Ketone bodies
Acetone
ß-Oxid.Acetyl-CoAOxal-acetat
Krebs cycle
Cytosol
Mitochondrium
GPAT
Hepatischer
Energiestoffwechsel
Insulin wirkt
antilipolytisch
( Vernon 1992, Andersen et al 2002, Kaske
et al 2002)Vermindert
die hepatische
ß-oxidation (Jesse et al 1986, Drackley
et al 1991, Andersen et al 2002)Erhöht
TAG Synthese
(Cadorniga-Valino
et al 1997)
-
TAG
Acetoacetate
VLDL
Propionate
Methyl-Malonyl
CoA
Succinyl-CoA
NEFA
Acyl-CoA
Acyl-CoA
CPT-1
Malate
Glucose
OA
Malate
PEP
G-3-P
G-6-P
Glucose
BHBAcetoacetate
Ketone bodies
Acetone
ß-Oxid.Acetyl-CoAOxal-acetat
Krebs cycle
Cytosol
Mitochondrium
GPAT
Hepatischer
Energiestoffwechsel
Bei
excessiver
Lipomobilization
entwickeln
Kühe
entwederKetose
Typ
1:
Insulin niedrig, Plasma Ketone
hoch, wenig
Leberfett
oderKetose
Typ
2:
Insulin hoch, Plasma Ketone
niedrig, viel
Leberfett(Holtenius& Holtenius
1996, Holtenius
et al 2000)
-
Insulin action
Bio
logi
cal e
ffect
Insulin concentration [ mU/l ]
50%
100%
75%
25%
Sensitivity
Response
-
GLUT 4
Endogenous gluconeogenesis
[PlasmaGlucose]
GLUT 1
Principle of
hyperinsulinemic, euglycemic
Clamps
Insulin
Glucoseinfusion
Glucose clamped
-
Insulin Resistenz bei Milchkühen mit Ketose/Leberverfettung
Kräft
2004
Kühe 2./3. wk p.p.
Kühe mit Ketose(und Hepatosteatose)
Steady-state insulin concentration [ µU / ml ]0 200 400 600 800 1000S
tead
y-st
ate
glu
cose
infu
sion
rate
[ µ
mol
/ k
g /
min
]
0
5
10
15
20
25
30
35
40
-
Insulin-Sentivitätsindex
vs. Rückenfettdicke Kühe 180 Tage pp
backfat thickness (cm)
1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8
ISR II
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Y = a + b * xa = 1,34b = -0,37R² = 0,20
-
Insulinresistenz
Geringe
TM Aufnahme
post partum
Neigung
zu
Schwergeburten
Neigung
zur
Ret. sec
Neigung
zu
Milchfieber
Verfettung
der
Kühe
vermeiden
-
Insulin sensitivity
ratio
-
G/I
Insulin dose [mU/kg/min]
0,1 0,5 2 7,5
SSGIR / SS IC
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
controls CLA 100
-
Subakute Pansenazidose
Prevalence of SARA
14%
40%31%
13%
1%
1%
5,2 - 5,5 5,6 - 5,9 6,0 - 6,3 6,4 - 6,7 6,8 - 7,1 7,1 - 7,4
Kleen et al. 2009
Subakute
Pansenazidose:• Verminderte
pankreatische
Insulinausschüttung
(Oetzel
et al 1998) und vermutlich
auch• Periphere
Insulinresistenz
-
Entzündliche Krankheiten können Insulin Resistenz verursachen
Hepatosteatose
vermindert die hepatische
Endotoxin
Entgiftung
(Andersen et al. 1996)
Endotoxine
führen zu erhöhten TNF-α
Blutspiegeln:NEFA Cortisol
Insulin Resistenz (Ohtsuka
et al. 2001, Kushibiki
et al. 2002)
-
HOMA = Glucose(mmol/l) x Insulin(µU/ml)
HOMA-IR = Glucose(mmol/l) x Insulin(µU/ml) / 22,5
QUICKI = 1/(log(Glucose(mg/dl)) + log(Insulin(µU/ml)))
RQUICKI = 1/(log(Glucose(mg/dl)) + log(Insulin(µU/ml) + log(NEFA(mmol/l)))
QUICKI-BHB (Q-BHB) = 1/(log(Glucose(mg/dl)) + log(Insulin(µU/ml) + log(BHB(mmol/l)))
RQUICKI-BHB (RQ-BHB) = 1/(log(Glucose(mg/dl)) + log(Insulin(µU/ml) + log(NEFA(mmol/l) + log(BHB(mmol/l)))
Indices zur Bestimmung der Insulinsensitivität aus Plasmaparametern
Holtenius
et al 2004
-
y = 0,1604x + 0,3201R2 = 0,7119
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00
ISI II
RQ
uick
i BH
B
Haarstrich et al, unveröffentlicht
RQUICKI-BHB vs ISI aus EHGC: Klinikpatienten
-
Haarstrich et al, unveröffentlicht
RQUICKI-BHB vs ISI aus EHGC: Gesunde laktierende Kühe 180 Tage pp
y = 1,0123x + 0,4552R2 = 0,7138
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80ISI I
RQ
uick
i BH
B
-
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-21 -14 -7 1 7 14 21 35 49 70 105 140 182 189 196 210 224 238 252
days relative to calving
RQui
cki B
HB
controlsCLA100
RQuicki
BHB: CLA induzierte Insulinresistenz
-
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
-21 -14 -7 1 7 14 21 35 49 70 105 140 182 189 196 210 224 238 253
days relative to parturition
IGF1 Controls
CLA100
-
M.G. Diskin
et al. / Animal
Reproduction
Science 96 (2006) 297–311
-
K. Moore and W. W. Thatcher: J. Dairy
Sci. 89 (2006):1254–1266
-
0
10
20
30
40
50
60
70
# o
ocyt
es
I II III
a
bb
a:b
p
-
0
5
10
15
20
25
30
Dev
elop
men
talr
ate
at d
ayin
%
I II III
aa
b
a:b
p
-
A.T. Peter et al. / Theriogenology
71 (2009) 1333–1342
-
JLMR Leroy, G Opsomer, A Van Soom, IGF Goovaerts
and PEJ Bols: Reprod
Dom Anim
43, 612–622 (2008)
-
LM Chagas
et al: J. Dairy
Sci. 90 (2007):4022–4032
-
Huber et al, unveröffentlicht
-
M.G. Diskin
et al. / Animal
Reproduction
Science 96 (2006) 297–311
-
Strategies to improve reproduction performance by fat supplementation
Supplementary fats are likely to affect fertility because fatty acids (FA) are the precursors both of prostaglandins (PG) and, via cholesterol, the steroid hormones (Lucy et al., 1992)
Omega 3 FA increase plasma progesterone (Staples et al, 1997, Petit et al, 2002)
Bergafat sunflower oil linseed oil
Plas
ma
chol
este
rol
[µ
mol
/L]
0
1
2
3
4
5
6
7
8before supplementationafter supplementation
a
b
a
b
a
a
-
Treatments that reduce ovarian and endometrial synthesis of PGF2α
and favour PGF3α
production
may contribute to a reduction in embryonic mortality (Mattos et al., 2000).
Feeding omega3 FA (linseed, maritine FA) increase plasma PGF3α
(Petit et al, 2002)
PGF2α PGF3α
(little
biological
activity)
Strategies to improve reproduction performance by fat supplementation
-
C 16:0 C 18:0 C 18:1n9 C 18:2n6 C 18:3n3
prop
ortio
n of
fatty
aci
ds (%
)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45Bergafat Sunflower Oil Linseed Oil
a
b
c
ab
ba a,b
b
a
b b
Hepatic fatty acid composition of phospholipids after fat supplementation
Portmann et al 2002
-
Bergafat Sunflower Oil Linseed Oil
Cha
nge
toco
pher
ol /
Cho
lest
erol
ratio
to b
asel
ine
valu
es [%
]
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
a
a,b b
Plasma alpha tocopherol / cholesterol ratio
Portmann et al 2002
-
Hepatic alpha tocopherol
Bergafat Sunflower Oil Linseed Oil
chan
ge in
live
r alp
ha to
coph
erol
rela
tive
to b
asel
ine
[%]
-40
-30
-20
-10
0
10
20
a
bb
Portmann et al 2002
-
Liver malondialdehyde (TBARS)
Bergafat Sunflower Oil Linseed Oil
chan
ge in
live
r TB
ARS
rela
tive
to b
asel
ine
[%]
-50
0
50
100
150
200
a a
b
Portmann et al 2002
-
JLMR Leroy, A Van Soom, G Opsomer, IGF Goovaerts
and PEJ Bols: Reprod
Dom Anim
43, 623–632 (2008)
-
I. Martin Sheldon, James Cronin, Leopold Goetze, Gaetano Donofrio, and Hans-Joachim Schuberth: BIOLOGY OF REPRODUCTION 81, 1025–1032 (2009)
-
I. Martin Sheldon, James Cronin, Leopold Goetze, Gaetano Donofrio, and Hans-
Joachim Schuberth: BIOLOGY OF REPRODUCTION 81, 1025–1032 (2009)
-
I. Martin Sheldon, James Cronin, Leopold Goetze, Gaetano Donofrio, and Hans-Joachim Schuberth: BIOLOGY OF REPRODUCTION 81, 1025–1032 (2009)
-
D. Claire Wathes, Zhangrui
Cheng, Waliul
Chowdhury, Mark A. Fenwick, Richard Fitzpatrick, Dermot
G. Morris, Joe Patton, and John J. Murphy: Physiol
Genomics
39: 1–13, 2009
-
K. Moore and W. W. Thatcher: J. Dairy
Sci. 89 (2006):1254–1266
-
Inzidenz: 15 bis
30%Praevalenz: etwa
25%
Durchschnittliche
Dauer einer
Lahmheit
bei
Behandlung:
4 Wochen
Lahmheiten
-
Grundfutter: Anzahl der Mahlzeiten / Tag
Tage
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Anzahl
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60lahme Tiere Kontrolltiere
**
***
* *
*
**** **
***
***
* ****
* * ** *
*
*
Haschka
2009
-
d - 56
Abkalbung
„Far off“ „Close up“ „Early lactation“
d 0d - 21 d + 90
„Trockensteher
d + 21
„Fresh cow“
Produktionskrankheiten in der “Transition Period”bei Milchkühen
Ketose Labmagenverlagerung Leberverfettung MastitisMilchfieber LahmheitNachgeburtsverhaltung MetritisSARA
-
Hohe Milchleistung erhöht die Wahrscheinlichkeit stärkerer und länger anhaltender NEB und die Praevalenz
von Ketose
und Leberverfettung
Insulinsensitivität spielt in der Kompensation der NEB eine zentrale Rolle
Bei Milchkühen ist NEB negativ mit der Wahrscheinlichkeit der erneuten Trächtigkeit zu einem vor 40 Jahren definierten Zeitpunkt korreliert, bisherige Interventionen haben dies nicht nachhaltig geändert.
Niedrige Trächtigkeitsraten 70 bis 80 Tage pp
sind nicht zwingend ein Indikator für eine Verletzung von „Animal
Wellfare“
Fruchtbarkeitsstörungen sind weit überwiegend bedingt durch Management, Fütterung und Haltung
Züchtung muss Fitnessparameter
höher bewerten
-
Insulinsensitivität vs. Milchleistung 180 Tage pp
milk yield [kg]
24 26 28 30 32 34 36 38 40 42
ISR II
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
y = a + b * xa = -0,54b = 0,03R² = 0,33
Foliennummer 1Foliennummer 2Foliennummer 3Foliennummer 4Foliennummer 5Korrelationen zwischen Milchleistung und ProduktionskrankheitenFoliennummer 7Foliennummer 8Foliennummer 9Foliennummer 10Strukturwandel in der MilchviehwirtschaftFoliennummer 12Foliennummer 13Foliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 16Foliennummer 17Foliennummer 18Foliennummer 19Foliennummer 20Insulin actionFoliennummer 22Foliennummer 23Insulin-Sentivitätsindex vs. Rückenfettdicke �Kühe 180 Tage ppFoliennummer 25Insulin sensitivity ratio - G/ISubakute PansenazidoseEntzündliche Krankheiten können Insulin Resistenz verursachenFoliennummer 29Foliennummer 30Foliennummer 31Foliennummer 32Foliennummer 33Foliennummer 34Foliennummer 35Number of collected oocytes / session and cowFoliennummer 37Foliennummer 38Foliennummer 39Foliennummer 40Foliennummer 41Foliennummer 42Strategies to improve reproduction performance by fat supplementationStrategies to improve reproduction performance by fat supplementationFoliennummer 45Foliennummer 46Foliennummer 47Foliennummer 48Foliennummer 49Foliennummer 50Foliennummer 51Foliennummer 52Foliennummer 53Foliennummer 54Foliennummer 55Foliennummer 56Foliennummer 57Foliennummer 58Foliennummer 59Grundfutter: Anzahl der Mahlzeiten / TagFoliennummer 61Foliennummer 62Foliennummer 63Foliennummer 64Insulinsensitivität vs. Milchleistung�180 Tage pp