Tierärztliche Hochschule Hannover
Beeinflussung der Calciumhomöostase peripartaler
Milchkühe durch 25-Hydroxyvitamin D3 in Kombination mit
einer anionenreichen Fütterung
INAUGURAL – DISSERTATION
zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Veterinärmedizin
- Doctor medicinae veterinariae -
vorgelegt von
Imke Cohrs
Soltau
Hannover 2013
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Gerhard Breves
Physiologisches Institut
1. Gutachter: Prof. Dr. Gerhard Breves
Physiologisches Institut
2. Gutachter: Prof. Dr. Jürgen Rehage
Klinik für Rinder
Tag der mündlichen Prüfung: 14.05.2013
Dieses Projekt wurde mit Mitteln von DSM Nutritional Products gefördert.
Teile der vorliegenden Arbeit wurden bereits veröffentlicht bzw. auf folgenden
Tagungen vorgestellt:
Cohrs, I., I. Oberheide, M. Wilkens, E. Azem, B. Schröder, G. Breves (2011)
Influence of feeding anionic salts and 25-hydroxyvitamin D3 as a mineral premix on
periparturient dairy cows’ calcium metabolism with special emphasis on the duration
of application
Vortrag: 65. Tagung der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie
15. 03. - 17. 03. 2011 in Göttingen
Wilkens, M.R., I. Cohrs, A.L. Lifschitz, D. Fraser, K. Olszewski, B. Schröder,
G. Breves (2012)
Is the metabolism of 25-hydroxyvitamin D3 age-dependent in dairy cows?
Poster: 15th Vitamin D Workshop
19.06. - 22.06.2012 in Housten, Texas, Vereinigte Staaten von Amerika
Wilkens, M.R., I. Cohrs, A.L. Lifschitz, D.R. Fraser, K. Olszewski, B. Schröder and
G. Breves (2013)
Is the metabolism of 25-hydroxyvitamin D3 age-dependent in dairy cows?
J.Steroid. Biochem. Mol. Biol. (in press)
Inhaltsverzeichnis I
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis .................................................................................. I
Abkürzungsverzeichnis ....................................................................... V
Verzeichnis der Abbildungen .............................................................VII
Verzeichnis der Tabellen ....................................................................XII
1 Einleitung ......................................................................................... 1
1.1 Aufrechterhaltung der Calciumhomöostase ............................................. 1
1.1.1 Parathormon (PTH) .......................................................................................... 1
1.1.2 1,25-Dihydroxyvitamin D3 (1,25-(OH)2D3) ......................................................... 2
1.1.3 Calcitonin ......................................................................................................... 3
1.2 Peripartale Hypocalcämie der Milchkuh .................................................... 4
1.2.1 Ätiologie ........................................................................................................... 4
1.2.2 Prädisponierende Faktoren .............................................................................. 5
1.2.3 Wirtschaftliche Relevanz .................................................................................. 6
1.2.4 Klinik und Behandlung ...................................................................................... 8
1.2.5 Konzepte zur Stabilisierung der Calciumhomöostase der Milchkuh im peripartalen Zeitraum ....................................................................................... 9
1.2.5.1 Orale Applikation von Calcium zur Abkalbung .............................................. 9
1.2.5.2 Calciumrestriktive Fütterung ante partum ....................................................10
1.2.5.3 Konzept der anionenreichen Fütterung ante partum (DCAD-Konzept) .........11
1.2.5.4 Applikation von Vitamin D ............................................................................13
1.2.5.5 Weiterführende Studien zur Stabilisierung der Calciumhomöstase mit Vitamin D-Metaboliten im peripartalen Zeitraum .........................................................13
1.2.5.5.1 Applikation von 1,25-(OH)2D3 zur Stabilisierung der peripartalen
Calciumhomöostase ...............................................................................14
1.2.5.5.2 Applikation von 25-OHD3 zur Stabilisierung der peripartalen
Calciumhomöostase ...............................................................................14
1.2.5.5.3 Orale Applikation von 25-OHD3 in Kombination mit der Fütterung einer
anionenreichen Diät ...............................................................................15
1.3 Zielsetzung der Arbeit ............................................................................... 16
2 Versuchstiere, Material und Methoden ........................................ 17
2.1 Der Betrieb ................................................................................................. 17
II Inhaltsverzeichnis
2.2 Versuchsdesign ......................................................................................... 18
2.2.1 Versuchsdurchlauf 1 .......................................................................................19
2.2.2 Versuchsdurchlauf 2 .......................................................................................20
2.3 Versuchstiere ............................................................................................. 23
2.3.1 Fütterung der Versuchstiere ............................................................................23
2.3.2 Kontrolle der Futteraufnahme ..........................................................................26
2.3.3 Altersstruktur der Tiere ....................................................................................26
2.3.4 Gesundheitszustand der Tiere ........................................................................26
2.3.5 Bestimmung des Body-Condition-Scores (BCS) ..............................................27
2.4 Probennahme ............................................................................................ 28
2.4.1 Harnproben .....................................................................................................28
2.4.2 Blutproben .......................................................................................................28
2.4.3 Milchproben ....................................................................................................28
2.5 Analytische Methoden .............................................................................. 29
2.5.1 Harnproben .....................................................................................................29
2.5.2 Blutproben .......................................................................................................29
2.5.2.1 Ionisiertes Calcium (Ca2+) im Vollblut ...........................................................29
2.5.2.2 Gesamtcalcium (Cat) und Phosphat (Pi) im Plasma .....................................30
2.5.2.3 25-OHD3 und 1,25-(OH)2D3 im Plasma ........................................................30
2.5.2.4 PTH im Plasma ............................................................................................30
2.5.2.5 Knochenmarker ...........................................................................................32
2.5.2.5.1 Knochenresorptionsmarker CrossLaps im Plasma .................................32
2.5.2.5.2 Knochenformationsmarker Osteocalcin im Plasma ................................33
2.5.3 Milchproben ....................................................................................................34
2.5.3.1 25-OHD3 in der Milch ...................................................................................34
2.6 Berechnung der Halbwertszeit von 25-OHD3 .......................................... 34
2.7 Statistische Auswertung ........................................................................... 35
3 Ergebnisse ..................................................................................... 37
3.1 Futteraufnahme ......................................................................................... 37
3.2 Parameter des Säure-Basen-Haushalts ................................................... 37
3.2.1 pH-Wert und BSQ im Harn ..............................................................................37
3.2.2 pH-Wert im Vollblut .........................................................................................38
3.3 Mineralstoffe im Harn ................................................................................ 40
3.3.1 Calcium im Harn ..............................................................................................40
3.3.2 Magnesium im Harn ........................................................................................40
Inhaltsverzeichnis III
3.3.3 Phosphat im Harn ...........................................................................................40
3.4 Blutparameter im peripartalen Zeitraum ................................................. 42
3.4.1 Vitamin D-Metabolite .......................................................................................42
3.4.1.1 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma ..........................................................42
3.4.1.2 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma ...................................................46
3.4.2 PTH-Konzentrationen im Plasma ....................................................................48
3.4.3 Mineralstoffe ...................................................................................................51
3.4.3.1 Calcium .......................................................................................................51
3.4.3.1.1 Ca2+-Konzentrationen im Vollblut............................................................51
3.4.3.1.2 Cat-Konzentrationen im Plasma .............................................................55
3.4.3.2 Pi-Konzentrationen im Plasma .....................................................................58
3.4.4 Parameter des Knochenstoffwechsels ............................................................60
3.4.4.1 CrossLaps-Konzentrationen im Plasma .......................................................60
3.4.4.2 Osteocalcinkonzentrationen im Plasma .......................................................62
3.5 Blutparameter im weiteren Verlauf der Laktation ................................... 63
3.5.1 Vitamin D-Metabolite .......................................................................................63
3.5.1.1 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma ..........................................................63
3.5.1.2 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma ...................................................66
3.5.2 PTH-Konzentrationen im Plasma ....................................................................68
3.5.3 Mineralstoffkonzentrationen im weiteren Verlauf der Laktation ........................68
3.5.3.1 Mineralstoffkonzentrationen des ersten Versuchsdurchlaufs .......................68
3.5.3.2 Ca2+-, Cat- und Pi-Konzentrationen im Vollblut bzw. im Plasma ...................68
3.5.3.3 Mineralstoffkonzentrationen des zweiten Versuchsdurchlaufs .....................69
3.5.3.3.1 Ca2+-Konzentrationen im Vollblut............................................................69
3.5.3.3.2 Cat-Konzentrationen im Plasma .............................................................70
3.5.3.3.3 Pi-Konzentrationen im Plasma ................................................................71
3.5.4 Parameter des Knochenstoffwechsels ............................................................72
3.5.4.1 CrossLaps-Konzentrationen im Plasma .......................................................72
3.6 Untersuchungsparameter in der Milch .................................................... 73
3.6.1 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch ............................................................73
4 Diskussion ..................................................................................... 75
4.1 Beurteilung der angewandten Methoden ................................................ 75
4.1.1 1,25-(OH)2D3 ...................................................................................................75
4.1.2 PTH .................................................................................................................76
4.2 Einflüsse der Fütterung einer anionenreichen Diät ................................ 76
IV Inhaltsverzeichnis
4.2.1 Futteraufnahme und Mineralstoffversorgung ...................................................76
4.2.2 Einfluss der anionenreichen Fütterung auf den Säure-Basen-Haushalt ...........77
4.2.3 Einfluss der Fütterung einer anionenreichen Diät auf die renale Exkretion von Mineralstoffen .................................................................................................79
4.3 Supplementierung mit Hy-D (25-OHD3) ................................................... 81
4.3.1 Einfluss der Hy-D Supplementierung auf den Säure-Basen-Haushalt .............81
4.3.2 Einfluss der Hy-D Supplementierung auf die renale Exkretion von Mineralstoffen .................................................................................................81
4.3.3 Einfluss der Hy-D Behandlung auf die 25-OHD3-Plasmakonzentrationen ........82
4.3.3.1 Absorption des 25-OHD3 .............................................................................82
4.3.3.2 Ausscheidung und Halbwertszeit des 25-OHD3 ...........................................83
4.4 Auswirkungen auf die Calcium- und Phosphathomöostase ................. 88
4.4.1 Ante partum ....................................................................................................88
4.4.2 Peripartal .........................................................................................................90
4.4.3 Effekt der Dosis und der Behandlungsdauer ...................................................91
4.4.3.1 Ante partum .................................................................................................91
4.4.3.2 Peripartal .....................................................................................................93
4.4.4 Effekt der Laktationsnummer ...........................................................................97
4.4.5 Auswirkungen auf die Calciumhomöostase im weiteren Verlauf der Laktation ... ...................................................................................................................... 100
4.5 Einfluss der Hy-D Behandlung auf die 25-OHD3-Konzentrationen in der
Milch ............................................................................................................ 103
4.6 Schlussfolgerung und Ausblick ............................................................. 104
5 Zusammenfassung ...................................................................... 107
6 Summary ...................................................................................... 109
7 Literaturverzeichnis .................................................................... 111
8 Danksagung ................................................................................. 127
Abkürzungsverzeichnis V
Abkürzungsverzeichnis
Abb. Abbildung ADF acid detergent fiber (engl.), Zahlwert der Gerüstsubstanzen (Zellulose und
Lignin) der Futteranalyse ADL acid detergent lignin (engl.), Lignin a.p. ante partum (lat.); vor der Geburt Aqua dest. Aqua destillata (lat.); destilliertes Wasser BCS Body Condition Score (engl.), System zur Beurteilung der Körperkondition BHV1 Bovines Herpes Virus 1 bzw. beziehungsweise Ca Calcium Ca2+ ionisiertes Calcium Cat Gesamtcalcium CaCO3 Calciumcarbonat Cl- Chlorid Crea Kreatinin C-Zellen Calcitonin bildende Zellen in der Schilddrüse DCAD Dietary Cation Anion Difference (engl.); Kationen-Anionen-Differenz der Diät EDTA Ethylen-Diamin-Tetra-Acetat engl. englisch Eq Äquivalentmasse, Maßeinheit et al. et altera (lat.); und andere Fa. Firma FM Frischmasse g Gramm g Vielfaches der Erd- oder Normalbeschleunigung (gn=9,80665 m·s-2) HWZ Halbwertszeit Hy-D Rovimix®-Hy-D® 1,25%: enthält 1,25% an 25-OHD3
I.E. Internationale Einheiten i.m. intramuskulär i.v. intravenös K+ ionisiertes Kalium Kap. Kapitel kg Kilogramm l Liter lat. lateinisch LKS Landwirtschaftliche Kommunikations-und Servicegesellschaft GmbH ME umsetzbare Energie meq Milliequivalent MJ Megajoule Mg Magnesium ml Milliliter mm Millimeter MW Mittelwert µg Mikrogramm µl Mikroliter n Anzahl der Tiere Na+ ionisiertes Natrium NDF neutral detergent fiber (engl); neutrale Detergenzfaser
VI Abkürzungsverzeichnis
NEL Netto-Energie-Laktation NFC non-fibre-carbohydrats (engl.); Nicht-Faser-Kohlenhydrate NH4+ Ammonium nm Nanometer n.s. nicht signifikant nXP nutzbares Rohprotein 25-OHD3 25-Hydroxyvitamin D3, 25-Hydroxycholecalciferol, Calcidiol 1,25-(OH)2D3 1,25-Dihydroxyvitamin D3, 1,25-Dihydroxycholecalciferol, Calcitriol p p-value engl. von probability; Signifikanzwert,
Überschreitungswahrscheinlichkeit pH negativer dekadischer Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration Pi anorganisches Phosphat PTH Parathormon p.p. post partum (lat.); nach der Geburt r2 Bestimmtheitsmaß RANK receptor activator of NF-kB (engl.) RANKL ligand of receptor activator of NF-kB (engl.) rpm rounds per minute (engl.); Umdrehung pro Minute SEM standard error of the mean (engl.); Standardfehler SID Strong Ion Difference (engl.): Differenz der starken Ionen SO4
2- Schwefel (ionisiert) SP Proteinlöslichkeit Tab. Tabelle TMR total-mixed-ration (engl.): totale Mischration TRPV5 transient-receptor-potential-channel vanilloid-subfamily-member 5 (engl.) TRPV6 transient-receptor-potential-channel vanilloid-subfamily-member 6 (engl.) TS Trockensubstanz UDP undegradable protein (engl.): unabgebaute Proteine V. vena (lat.;) Vene V1 Versuchsdurchlauf 1 V2 Versuchsdurchlauf 2 VDR vitamin D receptor (engl.): Vitamin D-Rezeptor VDRE vitamin D responsive elements (engl.): Elemente in Promotorregionen der
entsprechenden Zielgene, die eine Bindung mit Vitamin D eingehen XA Rohasche XF Rohfaser XL Rohfett XP Rohprotein XS Stärke XX nitrogen free extractives (engl.): stickstofffreie Extraktstoffe XZ water soluble carbohydrate (engl.): wasserlösliche Kohlenhydrate Chemische Elemente wurden nach dem Periodensystem der Elemente abgekürzt.
Verzeichnis der Abbildungen VII
Verzeichnis der Abbildungen
Abbildung 2.1: Schematische Darstellung der Blutentnahmezeitpunkte (Tage) des ersten
Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung. ........................................................ 20
Abbildung 2.2: Schematische Darstellung der Harnprobenentnahmezeitpunkte (Tage / gestrichelte
Linien) des ersten Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung. .......................... 20
Abbildung 2.3: Schematische Darstellung der Blutentnahmezeitpunkte (Tage) des zweiten
Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung. ........................................................ 21
Abbildung 2.4: Schematische Darstellung der Harn- (Tage / gestrichelte Linien) und der
Milchprobenentnahmezeitpunkte (Tage / graue Linien) des zweiten
Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung. ........................................................ 21
Abbildung 3.1: Verlauf des pH-Wertes im Vollblut. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse der 1-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: V1: Zeit (p < 0,001); V2: Zeit (p
< 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen
den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern
angegeben. ................................................................................................................ 39
Abbildung 3.2: Darstellung der linearen Regression der 25-OHD3-Konzentrationen in Abhängigkeit
der Fütterungsdauer beider Versuchsdurchläufe. Die p-Werte geben signifikante
Unterschiede zu 0 an. ................................................................................................ 43
Abbildung 3.3: V1: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse
der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Be-
handlung (p < 0,001), Behandlungsdauer (p = 0,012), Behandlung
* Behandlungsdauer (p = 0,009), Zeit * Behandlungsdauer (p = 0,005), Zeit *
Behandlung (p < 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p = 0,004), Zeit * Behandlung *
Behandlungsdauer (p = 0,002). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern
angegeben. ................................................................................................................ 44
Abbildung 3.4: V2: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der
3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung
(p < 0,001), Behandlungsdauer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p =
0,003), Zeit * Behandlung (p < 0,001), Zeit * Behandlungsdauer (p < 0,001), Zeit *
Laktationsnummer (p < 0,001), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer (p < 0,001).
Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den
Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ........................ 45
Abbildung 3.5: V1: 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergeb-
nisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001),
Behandlung (p = 0,001), Laktationsnummer (p = 0,006), Zeit * Behandlungsdauer (p
= 0,008), Zeit * Laktationsnummer (p = 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder.
Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. .................................................... 47
VIII Verzeichnis der Abbildungen
Abbildung 3.6: V2: 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis
der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001),
Laktationsnummer (p = 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p < 0,001),
Behandlungsdauer (p = 0,060). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl
der Tiere ist in Klammern angegeben. ...................................................................... 48
Abbildung 3.7: V1: PTH-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind die MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert der absoluten PTH-Konzentrationen vor Versuchsbeginn.
Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen:
Behandlungsdauer (p = 0,045). Die Anzahl der Tiere ist Klammern angegeben. .... 49
Abbildung 3.8: V2: PTH-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind die MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert der absoluten PTH-Konzentrationen vor Versuchsbeginn;
Oben: Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer; Unten: Einfluss der
Laktationsnummer; Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit
Messwiederholungen: Laktationsnummer (p < 0,001), Behandlung *
Behandlungsdauer * Laktationsnummer (p = 0,013); Unterschiedliche Buchstaben
geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt
wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ....................................... 50
Abbildung 3.9: V1: Ca2+
-Konzentrationen im Vollblut aller Tiere. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse: Zeit (p < 0,001), Laktationsnummer (p
= 0,011), Zeit * Behandlung (p = 0,053). Unterschiedliche Buchstaben geben
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten
wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ....................................... 51
Abbildung 3.10: V1: Ca2+
-Konzentrationen im Vollblut der Kühe in der 2. Laktation (oben) und der
Tiere in der ≥3. Laktation. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse der 2-faktoriellen
Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Oben: Zeit (p < 0,001) Unten: Zeit (p <
0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den
Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern
angegeben. ................................................................................................................ 52
Abbildung 3.11: V2: Ca2+
-Konzentrationen im Vollblut aller Tiere. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p <
0,001), Behandlung (p = 0,037), Laktationsnummer (p < 0,001), Zeit *
Laktationsnummer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,018),
Behandlung * Laktationsnummer (p = 0,006), Behandlung * Behandlungsdauer *
Laktationsnummer (p = 0,017). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl
der Tiere ist in Klammern angegeben. ...................................................................... 53
Abbildung 3.12: V2: Ca2+
-Konzentrationen im Vollblut der Kühe der zweiten Laktation (oben) und der
Tiere der ≥3. Laktation (unten). Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 2-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Oben: Zeit (p < 0,001); Unten:
Zeit (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,029). Unterschiedliche
Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen
Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ....................... 54
Verzeichnis der Abbildungen IX
Abbildung 3.13: V1: Cat-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse der 3-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Zeit *
Behandlung (p = 0,025). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt
wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ....................................... 56
Abbildung 3.14: V2: Cat-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der
3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Laktations-
nummer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,027), Zeit * Be-
handlung (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede
zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in
Klammern angegeben. .............................................................................................. 56
Abbildung 3.15: V2: Cat-Konzentrationen im Plasma der Tiere der 2. Laktation (oben) und der ≥3.
Laktation (unten). Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 2-faktoriellen
Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Oben: Zeit (p < 0,001), Zeit * Behandlung
(p < 0,001); Unten: Zeit (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,027),
Zeit * Behandlung (p = 0,006). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl
der Tiere ist in Klammern angegeben. ...................................................................... 57
Abbildung 3.16: V1: Pi-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 3-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Zeit *
Laktationsnummer (p = 0,022). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl
der Tiere ist in Klammern angegeben. ...................................................................... 59
Abbildung 3.17: V2: Pi-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 3-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung
(p = 0,002), Zeit * Behandlung (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder.
Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. .................................................... 60
Abbildung 3.18: V1: CrossLaps-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert; Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit
Messwiederholungen: n.s. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ......... 61
Abbildung 3.19: V2: CrossLaps-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert. Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Mess-
wiederholungen: Zeit (p < 0,001), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer (p =
0,042). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den
Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern
angegeben. ................................................................................................................ 61
Abbildung 3.20: V1: Osteocalcinkonzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis
der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001). Die
Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. .......................................................... 62
Abbildung 3.21: V1: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma post partum. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p <
0,001), Behandlung (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,039), Zeit *
X Verzeichnis der Abbildungen
Behandlung (p < 0,001), Zeit * Behandlungsdauer (p < 0,021), Zeit * Behandlungs-
dauer * Laktationsnummer (p = 0,025). Unterschiedliche Buchstaben geben
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten
wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ....................................... 63
Abbildung 3.22: V2: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma post partum. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen (Zeitpunkte:
Tag 1 p.p., Tag 2 p.p.,Tag 4 p.p., Tag 8 p.p., Tag 16 p.p. und Tag 32 p.p.): Zeit (p <
0,001), Behandlung (p < 0,001), Behandlungsdauer (p < 0,001), Laktationsnummer
(p = 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,025), Zeit * Behandlung (p <
0,001), Zeit * Behandlungsdauer (p < 0,021), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer
(p = 0,015), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer * Laktationsnummer (p = 0,006).
Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den
Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern
angegeben. ................................................................................................................ 64
Abbildung 3.23: V2: Darstellung der berechneten Halbwertszeit der 25-OHD3-
Plasmakonzentrationen. Dargestellt sind MW ± SEM.Ergebnis der univariaten 3-
faktoriellen Varianzanalyse: Laktationsnummer (p = 0,005). Sternchen geben
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in
Klammern angegeben. .............................................................................................. 65
Abbildung 3.24 Darstellung der Halbwertszeit der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen in Abhängigkeit
von den Plasmakonzentrationen von 1,25-(OH)2D3, ΔPTH und ΔCrossLaps am
ersten Tag p.p.. Lineare Regressionsanalyse: n.s. ................................................... 66
Abbildung 3.25: 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma post partum. Dargestellt sind MW ± SEM.
Oben: V1:Tag 10 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse:
Behandlung (p = 0,022); Unten: V2: Tag 16 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-
faktoriellen Varianzanalyse: n.s. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante
Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl
der Tiere ist in Klammern angegeben. ...................................................................... 67
Abbildung 3.26: V2: PTH-Konzentrationen im Plasma an Tag 32 p.p. Dargestellt sind MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert. Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse:
n.s. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ............................................. 68
Abbildung 3.27: V1: Mineralstoffkonzentrationen im Vollblut (Ca2+
) bzw. Plasma (Cat und Pi).
Dargestellt sind MW ± SEM. Oben links: Ca2+
-Konzentrationen an Tag 10 p.p.:
Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Behandlung (p = 0,046),
Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,044). Oben rechts: Cat-Konzentrationen an
Tag 10 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Behandlung (p =
0,044), Behandlung * Behandlungsdauer (p < 0,001). Unten: Pi-Konzentrationen an
Tag 10 p.p.; Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: n.s.
Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den
Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. ........................ 69
Abbildung 3.28: V2: Ca2+
-Konzentrationen im Vollblut. Dargestellt sind MW ± SEM der Tage 8 p.p.,
16 p.p., 32 p.p.. Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Tag 8 p.p.:
Behandlungsdauer (p = 0,016); Tag 16 p.p.: Behandlungsdauer (p = 0,005),
Laktationsnummer (p = 0,029); Tag 32 p.p.: Laktationsnummer (p = 0,033);
Verzeichnis der Abbildungen XI
Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen langer und
kurzer Behandlungsdauer wieder. Sternchen geben signifikante Unterschiede
zwischen den Tieren der 2. und den höheren Laktationen wieder. Die Anzahl der
Tiere ist in Klammern angegeben.............................................................................. 70
Abbildung 3.29: V2: Cat-Plasmakonzentrationen der Tage 8 p.p., 16 p.p., 32 p.p. Ergebnis der
univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Tag 8 p.p.: Behandlung (p < 0,001),
Behandlungsdauer (p = 0,031); Tag 16 p.p.: n.s.; Tag 32 p.p.: n.s. Unterschiedliche
Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die
Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. .......................................................... 71
Abbildung 3.30: V2: Pi-Plasmakonzentrationen der Tage 8 p.p., 16 p.p., 32 p.p. Dargestellt sind MW
± SEM. Ergebnisse der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Tag 8 p.p.:
Behandlung * Laktationsnummer (p = 0,017); Tag 16 p.p.: Behandlung (p = 0,017);
Tag 32 p.p.: Behandlung (p = 0,021); Unterschiedliche Buchstaben geben
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in
Klammern angegeben. .............................................................................................. 72
Abbildung 3.31: V2: CrossLaps-Konzentrationen im Plasma an Tag 32 p.p. Dargestellt sind MW ±
SEM der Differenzen zum Basalwert. Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen
Varianzanalyse: Behandlung * Laktationsnummer (p = 0,014). Unterschiedliche
Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die
Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. .......................................................... 73
Abbildung 3.32: V2: 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch des 1. Gemelks und an den Tagen 4, 8,
16 und 32 p.p. Dargestellt sind Scatter-plots mit MW ± SEM. Kruskal-Wallis-test:
Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den
Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. ............................................................... 74
Abbildung 3.33: V2: Darstellung der linearen Regressionen zwischen den 25-OHD3-Konzentrationen
in der Milch und des Blutes zu den jeweiligen Zeitpunkten. ...................................... 74
Abbildung 4.1: V2: Darstellung der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen als Funktion der
Fütterungsdauer der mit 25-OHD3 supplementierten Tiere. Die Steigungen differieren
signifikant voneinander (p < 0,05). Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
................................................................................................................................... 87
Abbildung 4.2: Darstellung der linearen Regression zwischen den Ca2+
- (links) bzw. Cat- (rechts)
Plasmakonzentrationen am zweiten Tag a.p. und Δ Calcium (Differenz zwischen den
Calciumkonzentrationen am zweiten Tag a.p. und zur Abkalbung) aus beiden
Versuchsdurchläufen. Links: Versuchsdurchlauf 1 (V1): r2=0,53; p<0,0001;
Versuchsdurchlauf 2 (V2): r2=0,19; p<0,0001; Rechts: V1: r
2=0,39; p<0,0001; V2:
r2=0,31; p<0,0001; ..................................................................................................... 94
Abbildung 4.3: V2: Darstellung des Zusammenhangs zwischen Ca2+
und ΔCrossLaps am Tag 1
p.p.. Die gestrichelten Hilfslinien dienen der besseren Übersichtlichkeit. ............... 100
Abbildung 4.4 Darstellung der linearen Regression zwischen den 25-OHD3 Konzentrationen und
dem ionisierten Calcium (links) bzw. den Gesamtcalciumkonzentrationen postpartum
beider Versuchsdurchläufe; ..................................................................................... 101
XII Verzeichnis der Tabellen
Verzeichnis der Tabellen
Tabelle 2.1: Gruppeneinteilung des ersten Versuchsdurchlaufs. Die Anzahl der Tiere ist in
Klammern angegeben. .............................................................................................. 20
Tabelle 2.2: Gruppeneinteilung des zweiten Versuchsdurchlaufs. Die Anzahl der Tiere ist in
Klammern angegeben. .............................................................................................. 22
Tabelle 2.3: Rationszusammensetzung: Ergebnisse der Analyse nach Van Soest und der
Mineralstoffanalyse (Mittelwerte) des Futters beider Versuchsdurchläufe. Dietary-
Cation-Anion-Difference berechnet als DCAD [meq*kg-1
TS] = (Na+ + K
+) – (Cl
- +
SO42-
). ........................................................................................................................ 24
Tabelle 2.4: Ergebnisse der Mineralstoffanalyse der Mineralfutter beider Versuchsdurchläufe.
Dietary-Cation-Anion-Difference berechnet als DCAD [meq*kg-1
TS] = (Na+ + K
+) –
(Cl- +SO4
2-)................................................................................................................. 25
Tabelle 2.5: Ergebnisse der anhand der Mineralstoffanalyse der Grundfutterration und der
verschiedenen Mineralfutter kalkulierten Mineralstoffkonzentrationen der kompletten
Futterration a.p. Dietary-Cation-Anion-Difference berechnet als DCAD [meq*kg-1
TS]
= (Na+
+ K+) – (Cl
- +SO4
2-). ........................................................................................ 25
Tabelle 2.6: Altersstruktur der Tiere in den Gruppen beider Versuchsdurchläufe. ....................... 26
Tabelle 2.7: Häufigkeit verschiedener Erkrankungen je Versuchsgruppe (n = 30) von Versuchs-
beginn der Versuchsdurchläufe bis 3 Wochen p.p. (V1) bzw. bis zum Ende des
Beobachtungszeitraums (V2).Fisher’s exact test (V1), Chi-Quadrat-Test (V2): n.s. 27
Tabelle 2.8: Darstellung des BCS (EDMONSON 1989) je Versuchsgruppe (n = 30) zu Ver-
suchsbeginn beider Versuchsdurchläufe, zur Abkalbung und am Tag 16 p.p. des
zweiten Versuchsdurchlaufs. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test; V2: 1-
faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unter-
schiede (p<0,05) zwischen den verschiedenen Zeitpunkten innerhalb einer Gruppe
wieder. ....................................................................................................................... 27
Tabelle 3.1: pH-Werte im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test, 1-faktorielle
Varianzanalyse. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben
geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines Versuches zum
jeweiligen Zeitpunkt wieder: p < 0,05. Sternchen geben signifikante Unterschiede
innerhalb der Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,001: ***, p < 0,001.
................................................................................................................................... 38
Tabelle 3.2: Basen-Säuren-Quotient im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test, 1-
faktorielle Varianzanalyse. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buch-
staben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines Versuches
zum jeweiligen Zeitpunkt wieder: p < 0,05. Sternchen geben signifikante Unter-
schiede innerhalb der Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,001: ***. 38
Verzeichnis der Tabellen XIII
Tabelle 3.3: Ca-Konzentrationen in Relation zu den Creatininkonzentrationen im Harn.
Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test; 1-faktorielle Varianzanalyse (exkl.
post partum) post partum: Mann-Whitney-Test; Kruskal-Wallis-Test. V2: 1-faktorielle
Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede
zwischen den Gruppen eines Versuches zum jeweiligen Zeitpunkt wieder: p < 0,05.
Sternchen geben signifikante Unterschiede innerhalb der Gruppen im Vergleich zum
Basalwert wieder: p < 0,05: *, p < 0,01: **, p < 0,001: ***. ........................................ 41
Tabelle 3.4: Mg-Konzentrationen in Relation zu den Creatininkonzentrationen im Harn.
Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test; 1-faktorielle Varianzanalyse. V2: 1-
faktorielle Varianzanalyse. Sternchen geben signifikante Unterschiede innerhalb der
Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,05: *, p < 0,01: **. .................... 41
Tabelle 3.5: Pi-Konzentrationen in Relation zu den Creatininkonzentrationen im Harn. Dargestellt
sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test, 1-faktorielle Varianzanalyse (exkl. post partum)
post partum: Mann-Whitney-Test; Kruskal-Wallis-Test. V2: 1-faktorielle
Varianzanalyse. ......................................................................................................... 42
1 Einleitung 1
1 Einleitung
1.1 Aufrechterhaltung der Calciumhomöostase
Die Aufrechterhaltung der Calciumhomöostase stellt eine überlebenswichtige
Funktion dar. Das Mengenelement Calcium (Ca) liegt im Körper zu 99% gebunden
im Knochen und zu einem geringen Anteil auch im Plasma, einerseits gebunden an
Proteine, aber auch frei und ionisiert (Ca2+), vor. In dieser Form wird es für
unterschiedlichste physiologische Prozesse wie die Muskelkontraktion, die
Blutgerinnung, die Sekretionstätigkeit verschiedener Drüsen, die präsynaptische
Ausschüttung von Neurotransmittern sowie als second messenger (RAMASAMY
2006) benötigt. Aus diesem Grund haben Wirbeltiere ein komplexes endokrines
System entwickelt, das die Ca-Plasmakonzentrationen in seinen sehr engen
physiologischen Grenzen von 2,1-2,5 mmol*l-1 (GOFF 2006) hält. Diese Regulation
erfolgt hauptsächlich mithilfe der drei Hormone Parathormon (PTH),
1,25-Dihydroxyvitamin D3 (1,25-(OH)2D3) und Calcitonin (GOFF et al. 1991b;
RAMASAMY 2006).
1.1.1 Parathormon (PTH)
PTH, ein Peptidhormon aus 84 Aminosäuren, wird in der Nebenschilddrüse gebildet
und in Sekretgranula gespeichert (LITTLEDIKE u. GOFF 1987). Aus diesen wird es
innerhalb von Sekunden ausgeschüttet, wenn der calcium-sensing-receptor ein
Absinken der Ca2+-Konzentrationen registriert (BROWN u. MACLEOD 2001). PTH
wirkt über membranständige Rezeptoren vor allem an der Niere und am Knochen. Es
steigert beim monogastrischen Tier innerhalb von Minuten die tubuläre Resorption
von Ca (GREGER et al. 1978). Bei nur geringen Belastungen der Ca-Homöostase
kann die Wirkung des PTHs auf die renale Resorption ausreichen, so dass nach
Erreichen der Normocalcämie die PTH-Konzentrationen im Plasma auf das
Basalniveau zurückgehen (GOFF et al. 1991b). Bei länger andauernden bzw.
schweren Belastungen der Ca-Homöostase durch erhöhten Bedarf oder
vermindertes Angebot fördert die andauernde PTH-Sekretion die Freisetzung von
2 1 Einleitung
Ca2+ und Phosphat (Pi) aus dem Knochen. An der Niere aktiviert es die
1α-Hydroxylase (siehe Kapitel 1.1.2) und wirkt somit indirekt auf die intestinale
Ca-Absorption (GOFF et al. 1991b; HOENDEROP et al. 2005).
1.1.2 1,25-Dihydroxyvitamin D3 (1,25-(OH)2D3)
Das Steroidhormon 1,25-(OH)2D3 entsteht über zwei Hydroxylierungsschritte aus
Vitamin D, welches UV-Licht-abhängig in der Haut gebildet (Vitamin D3) oder über
das Futter aufgenommen wird (Vitamin D2 und Vitamin D3). In der Leber wird das
Vitamin D von mitochondrialen Enzymen zu 25-Hydroxyvitamin D (25-OHD)
konvertiert. Ein Großteil des Vitamin D liegt in dieser Form im Körper vor, da die
25-Hydroxylase weitestgehend substratgesteuert ist (RAMASAMY 2006). Der zweite
Hydroxylierungsschritt, der in der Niere am ersten Kohlenstoffatom (C1) des
Vitamin D-Metaboliten stattfindet, ist dagegen sehr eng reguliert. Dabei entsteht das
Steroidhormon 1,25-(OH)2D3 (FRASER u. KODICEK 1970). Das hydroxylierende
Enzym, die 1α-Hydroxylase, wird von PTH (GARABEDIAN et al. 1972),
1,25-(OH)2D3, Calcitonin (MURAYAMA et al. 1999), aber auch direkt von
bestehenden Ca- bzw. Pi-Spiegeln im Plasma (TANAKA u. DELUCA 1973;
TRECHSEL et al. 1979) reguliert.
Das entstandene 1,25-(OH)2D3 bindet an einen spezifischen Vitamin D-Rezeptor
(VDR), einen ligandenaktivierten Transkriptionsfaktor, der in besonders hohen
Konzentrationen im Darm, den Knochen und der Niere vorkommt (RAMASAMY
2006). Nach der Bildung eines Heterodimers mit dem Retinoid X Rezeptor und der
Anlagerung an vitamin D responsive elements (VDRE) in den Promotorregionen der
entsprechenden Zielgene wird die genomische Wirkung vermittelt (BROWN et al.
1999; HOENDEROP et al. 2005).
Im Darm und in der Niere wird die Expression der epithelialen Ca-Kanäle TRPV 6
und TRPV 5, der cytosolischen Transportproteine (Calbindin-D9K und Calbindin-D28k)
und der basolateral gelegenen Ca-Pumpe (Plasma Membrane Calcium ATPase
(PMCA)) bzw. des Natrium-Calcium-Austauschers (NCX) gesteigert und somit die
1 Einleitung 3
aktive intestinale Absorption bzw. die renale Resorption von Ca erhöht
(HOENDEROP et al. 2005).
Am Knochen resultiert eine 1,25-(OH)2D3-VDR-Interaktion in den Osteoblasten in
einer verstärkten Expression des Liganden RANKL. Bindet dieser an einen auf der
Oberfläche von Vorläuferzellen der Osteoklasten befindlichen Rezeptor (RANK),
fördert dies die Reifung und Differenzierung dieser Zellen zu Osteoklasten (DUSSO
et al. 2005). Erhöhte Plasmakonzentrationen von 1,25-(OH)2D3 können je nach
Verfügbarkeit von Ca und Pi im Zusammenspiel mit Calcitonin eine Mineralisierung
des Knochens oder im Zusammenspiel mit PTH die vermehrte Freisetzung von Ca
und Pi aus dem Knochen (BROWN et al. 1999) bewirken.
Ebenso verursacht 1,25-(OH)2D3 VDR-vermittelt eine gesteigerte Expression der
intestinalen und renalen 24-Hydroxylase, die die erste Stufe des
Vitamin D-Katabolismus katalysieren und somit im Sinne eines negativen
Feedback-Mechanismus die aktiven Vitamin D-Formen (25-OHD3 und 1,25-(OH)2D3)
inaktivieren (ENGSTROM et al. 1987).
1.1.3 Calcitonin
Das Peptidhormon Calcitonin, welches aus 32 Aminosäuren besteht, wird in den
C-Zellen der Schilddrüse gebildet und bei ansteigenden Ca-Konzentrationen im
Plasma (LITTLEDIKE u. GOFF 1987), die durch einen in den C-Zellen exprimierten
calcium-sensing-receptor (KANTHAM et al. 2009) erfasst werden, ausgeschüttet.
Zum einen bewirkt das Calcitonin eine Hemmung der Knochenresorption und somit
eine vermehrte Mineralisierung des Knochens (PECHET et al. 1967; WEISBRODE u.
CAPEN 1974). Zum anderen wird postuliert, dass es die renale, tubuläre Resorption
von Ca, Pi und auch Magnesium (Mg) vermindert (LITTLEDIKE u. GOFF 1987).
Somit wird durch die Ausschüttung von Calcitonin in erster Linie eine Hypercalcämie
vermieden. Bei Aufnahme von calciumreichem Futter kann die
Calcitoninausschüttung schon vor dem Ansteigen des Ca-Spiegels im Plasma
ausgeschüttet werden. Auslösende Faktoren sind in diesem Fall intestinale Hormone
(Gastrin, Glukagon und Cholecastokin) (CARE et al. 1970; COOPER et al. 1972).
4 1 Einleitung
1.2 Peripartale Hypocalcämie der Milchkuh
1.2.1 Ätiologie
Bei der Milchkuh treten im peripartalen Zeitraum Probleme bei der Stabilisierung der
Ca-Homöostase auf. In der letzten Phase der Gestation beträgt der Bedarf einer
hochtragenden, trockenstehenden Milchkuh etwa 10-12 g Ca pro Tag für die
Versorgung des Fetus und den Ausgleich des über den Urin und die Faeces
ausgeschiedenen Ca (GOFF et al. 1991b). Dieser Bedarf wird leicht über die
Fütterung gedeckt. Mit dem Einsetzen der Laktation steigt der Bedarf jedoch um ein
Vielfaches an. Ein Kilogramm Milch enthält 1,1 g Ca, Kolostrum sogar
1,7-2,3 g Ca*kg-1 (GOFF 2004). Das bedeutet, dass eine Kuh, die 10 Liter (kg)
Kolostrum gibt, mit nur einem Gemelk bis zu 23 g Ca „verliert“ (GOFF et al. 1991b).
Die Menge des extrazellulär vorhandenen Ca beträgt dagegen nur 9-11 g, von denen
nur 3 g als verfügbarer Ca-Pool im Plasma vorliegen. Dieser Pool muss deshalb
durch vermehrte Freisetzung aus dem Knochen und gesteigerte intestinale
Resorption von Ca mehrfach täglich wiederaufgefüllt werden (REINHARDT et al.
1988; GOFF et al. 1991b).
Da die notwendigen Mechanismen zur Abkalbung nur zu einem geringen Anteil
aktiviert sind (RAMBERG et al. 1984), sinken die Ca-Konzentrationen im Plasma ab
und können hypocalcämische Werte, also Konzentrationen unter 2,0 mmol*l-1,
erreichen. Obwohl ein Großteil der Kühe 24 Stunden a.p. bis 72 Stunden p.p. einen
bestimmten Grad der Hypocalcämie entwickelt (GOFF et al. 1991b), treten aber nur
bei einem Teil der Tiere die klinischen Symptome der hypocalcämischen
Gebärparese (auch Milchfieber, puerperales Festliegen oder peripartale
Hypocalcämie genannt) auf. Warum einige Kühe bei hypocalcämischen
Konzentrationen klinische Symptome zeigen, bei einem Großteil diese Hypocalcämie
aber subklinisch verläuft, ist bis heute nicht geklärt. Innerhalb von 24-48 Stunden
erreichen die vermehrt induzierte intestinale Absorption sowie die Mobilisierung aus
dem Knochen in der Regel ihre volle Leistungsfähigkeit (REINHARDT et al. 1988;
HORST et al. 1994), so dass wieder eine Normocalcämie entsteht.
1 Einleitung 5
1.2.2 Prädisponierende Faktoren
Das Risiko, eine Hypocalcämie im peripartalen Zeitraum zu entwickeln, steigt mit
zunehmendem Alter der Milchkuh. Diese Altersprädisposition beruht auf einer
sinkenden Anzahl an VDR am Darm und Knochen (HORST et al. 1990) und
Osteoklasten sowie einer geringeren resorptiven Knochenoberfläche bei älteren
Tieren (REINHARDT et al. 1988; VAN MOSEL et al. 1993). Als Folge der geringeren
Anzahl an VDR konnte eine verminderte Expression von calciumtransportierenden
Strukturen festgestellt werden (JOHNSON et al. 1995). Zudem ist die Antwort der
1α-Hydroxylase in Ca-Stresssituationen bei älteren Tieren verringert (ARMBRECHT
et al. 1980; GOFF et al. 1991b). Da auch die Milchleistung mit dem Alter positiv
korreliert ist (HARDENG u. EDGE 2001), steigt der Ca-Bedarf der älteren Tiere im
Vergleich zu dem der jüngeren Tiere aber gleichzeitig stärker an. In der Literatur wird
zum einen ein größeres Risiko an Milchfieber zu erkranken bei Tieren mit höherer
Milchleistung beschrieben (PAYNE u. MANSTON 1967), zum anderen aber von
widersprüchlichen Aussagen über den Zusammenhang zwischen Milchleistung und
der Milchfieberinzidenz berichtet (GROHN et al. 1988).
Kühe, deren Ca-Konzentrationen im Plasma schon in früheren Laktationen im
peripartalen Zeitraum auf hypocalcämische Werte absanken, erkranken in den
darauf folgenden Laktationen mit höherer Wahrscheinlichkeit an Milchfieber
(OETZEL 1988).
Ein weiterer, das Hypocalcämierisiko beeinflussender Faktor, ist die
Rassezugehörigkeit des Rindes. Es wurde beobachtet, dass Tiere, die z.B. der
Rasse Jersey (ERB u. MARTIN 1978; GOFF et al. 1995a) bzw. Channel Island
(KUSUMANTI et al. 1993) angehören, häufiger eine Hypocalcämie entwickeln als
Holstein Friesian. Es wird vermutet, dass bei den betroffenen Rinderrassen eine
geringere Anzahl an VDR exprimiert ist (GOFF et al. 1995a).
Auch die Fütterung in der späten Gestationsphase hat einen großen Einfluss auf die
peripartalen Ca-Konzentrationen im Plasma. Die entscheidende Bedeutung hoher
Ca-Konzentrationen sowie hoher Anteile von Kationen in der Ration der
trockenstehenden Kuh werden im Kapitel zur Milchfieberprophylaxe (Kapitel 1.2.5.2
und 1.2.5.3) behandelt.
6 1 Einleitung
Außerdem erhöhen hohe Pi-Plasmakonzentrationen, die z.B. durch Pi-Gehalte von
über 80 g*Tag-1 im Futter auftreten können, die Milchfieberinzidenz (JORGENSEN
1974; JULIEN et al. 1977; REINHARDT u. CONRAD 1980a; REINHARDT et al.
1988) durch die direkte Hemmung der Aktivität der 1α-Hydroxylase (TANAKA u.
DELUCA 1973). In der Folge wird der Anstieg der intestinalen Ca-Absorption durch
die geringere 1,25-(OH)2D3 Bildung vermindert (HORST et al. 1994).
Auch die Mg-Konzentrationen im Plasma beeinflussen die Adaptation an
Ca-Stresssituationen. Eine Hypomagnesiämie, welche z.B. durch kaliumreichen und
sehr magnesiumarmen Weideaufwuchs verursacht werden kann (GOFF 2000),
hemmt zum einen die PTH-Sekretion aus der Nebenschilddrüse bei leichtem Abfall
der Ca-Konzentrationen im Plasma, zum anderen wird die PTH-Sensitivität des
Gewebes vermindert, da Magnesium als Cofaktor ebenso wie PTH an seinem
Rezeptor nötig ist, um die Wirkung zu vermitteln (GOFF 2008).
Es konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass Kühe, die ante partal einen BCS von
> 3,5 aufwiesen häufiger an Milchfieber erkrankten als die mit einem BCS < 3,5
(HEUER et al. 1999).
1.2.3 Wirtschaftliche Relevanz
Die Inzidenz von klinisch manifester hypocalcämischer Gebärparese liegt je nach
Studie zwischen 5% und 10% (DEGARIS u. LEAN 2008; GOFF 2008; MULLIGAN u.
DOHERTY 2008). Für Tiere in der dritten oder einer höheren Laktation, wurde eine
Inzidenz von >10% festgestellt (RADOSITIS 2000). Die Höhe der Inzidenz war dabei
sehr stark herdenabhängig, es konnten Schwankungsbreiten von <1% bis >25% in
unterschiedlichen Herden festgestellt werden (MULLEN 1975).
Deutlich höher ist hingegen das Risiko für die Entwicklung einer subklinischen
Hypocalcämie. Die Inzidenz steigt mit zunehmendem Alter von 25% in der ersten
Laktation bis 54% in der fünften Laktation (REINHARDT et al. 2010).
Für die Betriebe entstehen hohe ökonomische Verluste, zum einen durch die
direkten Kosten der klinischen Milchfieberbehandlung, und zum anderen durch die
Therapie von Folgeerkrankungen für die eine Hypocalcämie, klinisch manifest oder
1 Einleitung 7
subklinisch verlaufend, prädisponierend wirkt. CURTIS et al. (1983) zeigten positive
Korrelationen zwischen peripartaler Hypocalcämie und Dystokien,
Nachgeburtsverhaltung, Mastitiden, Ketose und Labmagenverlagerung, wodurch die
Produktivität der betroffenen Milchkühe verringert wird.
Dystokien und Nachgeburtsverhaltungen wie auch Uterusvorfälle treten häufig als
direkte Folge des durch die Hypocalcämie bedingten verminderten Muskeltonus auf
(CURTIS et al. 1983; GOFF 2008).
Die bei klinisch erkrankten Tieren beobachtete weiter reduzierte Futteraufnahme
(MARQUARDT et al. 1977) verstärkt die Problematik der negativen Energiebilanz im
peripartalen Zeitraum. Eine verminderte Futteraufnahme in Verbindung mit einer
inhibierten Insulinsekretion (LITTLEDIKE et al. 1968) sowie einer erhöhten
Insulinresistenz des Zielgewebes, welche für das Schaf beschrieben wurde
(SCHLUMBOHM et al. 1997), führen zu einer vermehrten Körperfettmobilisation in
der frühen Laktation, was wiederum prädisponierend für die Entwicklung einer
Ketose wirkt (GOFF u. HORST 1997). Aus dem geringeren Füllungsgrad des
Pansens in Verbindung mit einer verminderten Motilität von Pansen und Labmagen
resultiert schließlich ein erhöhtes Risiko, eine Labmagenverlagerung zu entwickeln
(GOFF u. HORST 1997; GOFF 2008).
Darüber hinaus bilden Kühe mit moderater bis schwerer Hypocalcämie eine deutliche
peripartale Immunsuppression aus, die zum einen durch erhöhte
Cortisolkonzentrationen (GOFF u. HORST 1997) und zum anderen durch eine
verminderte Kapazität von Immunzellen, auf Stimuli zu antworten (KIMURA et al.
2006) erklärt werden kann. Das daraus resultierende steigende Infektionsrisiko
prädisponiert diese Kühe für Metritiden (ERB et al. 1985) und, in Zusammenhang mit
einem, aufgrund des niedrigeren Muskeltonus, verringerten Zitzensphinkterschlusses
(GOFF 2008) ebenfalls für Mastitiden. Zusätzlich war häufiger bei Tieren mit klinisch
manifestem Milchfieber eine reduzierte Fertilität festzustellen, selbst, wenn dieses
erfolgreich behandelt wurde (OLTENACU et al. 1983).
Vor diesem Hintergrund ist es nicht erstaunlich, dass als direkte Folge der
Hypocalcämie bzw. deren Sekundärerkrankungen außerdem mit vermehrten
8 1 Einleitung
Abgängen zu rechnen ist (ERB et al. 1985; STEVENSON u. CALL 1988; SEIFI et al.
2010).
1.2.4 Klinik und Behandlung
Die Symptome der klinischen Hypocalcämie beruhen hauptsächlich auf dem
Ausfallen neuromuskulärer Funktionen (GOFF 2006). Es können drei Stadien
voneinander abgegrenzt werden. Das erste Stadium ist geprägt von Nervosität und
erhöhter Erregbarkeit. Äußerlich ist es gekennzeichnet durch Trippeln,
Zähneknirschen (ALLEN u. DAVIES 1981) und tetanische Muskelkrämpfe. Aufgrund
seines kurzen Auftretens von nur einer Stunde wird dieses Stadium oftmals
übersehen (OETZEL 1988). Im zweiten Stadium liegt die Kuh somnolent und mit
schlaffen Lähmungen in Brustlage, häufig in autoauskultatorischer Haltung. Dieses
Stadium dauert eine bis zwölf Stunden an (ALLEN u. DAVIES 1981; OETZEL 1988).
Tiere im dritten und letzen Stadium liegen mit zunehmend getrübtem Bewusstsein
bis hin zum Koma in Seitenlage und überleben ohne eine Behandlung nur noch
wenige Stunden.
An klinisch manifester hypocalcämischer Gebärparese erkrankte Milchkühe sterben
zu 75%, falls eine Behandlung ausbleibt (OETZEL 1988).
Beim Auftreten klinischer Symptome sollte eine Behandlung so früh wie möglich
eingeleitet werden, da durch ein Festliegen in weniger als 4 Stunden der durch das
Gewicht der Kuh erhöhte Druck auf das Gewebe das crush syndrome in den unten
liegenden Gliedmaßen auslösen kann. Die daraus resultierende Ischämie der
Muskeln und Nerven mit eventuell folgenden Nekrosen können zum downer cow
syndrome führen (GOFF 2008).
Die Behandlung der klinischen Hypocalcämie erfolgt üblicherweise mit einer
intravenösen Infusion von Ca-Salzen, meist einer Ca-Boroglukonatlösung (ALLEN u.
DAVIES 1981). Dabei beträgt die Dosierung 2 g Calcium je 100 kg Körpergewicht
(GOFF 2008). Bei der Verabreichung sollten nicht mehr als 1 g Ca*Minute-1 infundiert
werden, um Herzarrhythmien vorzubeugen.
1 Einleitung 9
Die Behandlung einer klinischen Milchfiebererkrankung bewirkt ein Überleben der
erkrankten Tiere bis zur Adaptation der Mechanismen (GOFF 1999b), die zur
Stabilisierung der Ca-Homöostase führen.
1.2.5 Konzepte zur Stabilisierung der Calciumhomöostase der Milchkuh im
peripartalen Zeitraum
Aufgrund der hohen ökonomischen Verluste, die eine Erkrankung an klinisch
manifester, aber auch subklinisch verlaufender peripartaler Hypocalcämie nach sich
zieht, wird seit Jahrzehnten nach Möglichkeiten zur Verringerung der
Erkrankungsrate gesucht.
Nachfolgend werden zum einen Konzepte, die in der Milchfieberprävention
Anwendung finden, aber zum anderen auch weiterführende Studien, die bisher nicht
in der gängigen Praxis durchgeführt werden, vorgestellt.
1.2.5.1 Orale Applikation von Calcium zur Abkalbung
Eine Möglichkeit der Milchfieberprävention ist die orale Verabreichung von Ca zur
Abkalbung, z.B. in Form von Calciumchlorid- oder Calciumpropionatgelen, durch die
die passive, intestinale Absorption erhöht wird (GOFF 2006). Im Gegensatz zu der
aktiven Ca-Aufnahme über den Darm ist diese nicht abhängig von der 1,25-(OH)2D3
Synthese und seiner genomisch vermittelten Wirkung (GOFF 2008), sondern steigt
mit zunehmendem luminalem Ca-Angebot (BREVES et al. 1995). Je nach Dosierung
(40 g-125 g Ca je Verabreichung) werden 2-4 Anwendungen im Zeitraum von 12-24
Stunden a.p. bis 24 Stunden p.p. empfohlen (THILSING-HANSEN et al. 2002b;
GOFF 2008). Durch diese Behandlung steht der Milchkuh zum Zeitpunkt des
erhöhten Bedarfs mehr Ca zur Verfügung. Calciumpropionat hat den zusätzlichen
Vorteil, mit Propionat einen gluconeogenetischen Precursor zu enthalten (PEHRSON
et al. 1998) und wirkt somit der negativen Energiebilanz, die im peripartalen Zeitraum
bei den Tieren bestehen kann, entgegen. Allerdings besteht insbesondere bei der
Verwendung von schnell verfügbarem Calciumchlorid die Gefahr von starken
10 1 Einleitung
Irritationen der gastrointestinalen Mukosa und nicht kompensierten, metabolischen
Acidosen (WENTINK u. VAN DEN INGH 1992), besonders bei Kühen, die ante
partum schon mit sauren Salzen gefüttert wurden (GOFF u. HORST 1993).
Da aufgrund der schnellen Ausscheidung mehrmalige Anwendungen nötig sind
(THILSING-HANSEN et al. 2002b), ist diese Methode der Milchfieberprävention sehr
arbeitsaufwendig. Zusätzlich besteht die Gefahr von Aspirationspneumonien.
1.2.5.2 Calciumrestriktive Fütterung ante partum
Das Prinzip der calciumrestriktiven Fütterung in der späten Trockenstehphase
(mindestens 14 Tage vor der Abkalbung) beruht auf der vermehrten Aktivierung der
Ca-Freisetzung aus dem Knochen und der aktiven, gastrointestinalen Ca-Absorption
(siehe Kapitel 1.1) schon vor dem Einsetzen der Laktation (KICHURA et al. 1982).
Bei einer Diät mit weniger als 20 g Ca je Tag konnte ein Absinken der
Milchfieberinzidenz festgestellt werden (OETZEL 1991; HORST et al. 1997). Durch
den geringen Ca-Gehalt im Futter sinken die Ca-Plasmakonzentrationen, was
wiederum eine vermehrte PTH-Ausschüttung und 1,25-(OH)2D3-Synthese bewirkt
(GREEN et al. 1981). Die Reifung und Differenzierung von Osteoklasten und die
Induktion der Expression der an der aktiven, gastrointestinalen Absorption beteiligten
Strukturen ist die Folge. Mit den bereits aktivierten Regulationsmechanismen können
die Tiere den steigenden Bedarf an Ca zur Abkalbung besser und schneller
kompensieren (HOUE et al. 2001). Allerdings enthalten übliche Grundrationen
deutlich mehr als 20 g Ca (RAMBERG et al. 1984), sodass eine calciumrestriktive
Diät oft nur realisierbar wird, wenn sogenannte Ca-Binder, z.B. Zeolithe A eingesetzt
werden (JORGENSEN et al. 2001; THILSING-HANSEN u. JORGENSEN 2001;
THILSING-HANSEN et al. 2002a). Dabei wurde aber ein weiterer Rückgang der
Futteraufnahme vor der Abkalbung durch den Einsatz von Zeolithe A beobachtet
(GRABHERR et al. 2009).
1 Einleitung 11
1.2.5.3 Konzept der anionenreichen Fütterung ante partum (DCAD-Konzept)
Schon in den 1940er Jahren wurde gezeigt, dass eine metabolische Alkalose Kühe
für Milchfieber und subklinische Hypocalcämie prädisponiert (CRAIGE u. STOLL
1947). Diese kann durch einen hohen Kaliumanteil, also einen hohen Kationenanteil,
in der Futterration der Milchkuh induziert werden (GOFF u. HORST 1997, 2003).
Die Fütterung einer anionenreichen Diät 10-28 Tage a.p. (OETZEL 1993) hatte
dagegen in vielen Studien einen positiven Einfluss auf die Stabilisierung der
Ca-Konzentrationen im peripartalen Zeitraum und konnte somit die Inzidenz für
Milchfieber und subklinische Hypocalcämie senken (ENDER et al. 1971; BLOCK
1984; OETZEL 1988; MOORE et al. 2000; GOFF 2008)
Dabei wird der sogenannte DCAD-Wert, die Dietary Cation Anion Difference,
abgesenkt (OETZEL 1993; HORST et al. 1997). Zur Berechnung des DCAD-Wertes
werden die Kationen und Anionen mit einbezogen, die die Strong Ion Difference
(SID) des Blutes beeinflussen können. Am häufigsten findet die Gleichung zur
Berechnung der DCAD Anwendung, die schon von ENDER et al. (1971) beschrieben
wurde:
Metaanalysen zeigen, dass ein linearer Zusammenhang zwischen der
Milchfieberinzidenz und dem DCAD-Wert besteht (CHARBONNEAU et al. 2006;
LEAN et al. 2006). Die effektivste Milchfieberprävention lässt sich im deutlichen
negativen Bereich erkennen (OETZEL 1993; HORST et al. 1997; MOORE et al.
2000; THILSING-HANSEN et al. 2002b).
Durch die Anreicherung von Anionen in der Diät werden diese vermehrt über den
Darm absorbiert. Nach der so genannten Strong Ion Theory (STEWART 1983), die
von CONSTABLE (1999) vereinfacht wurde, führt ein erhöhtes Vorhandensein von
starken Anionen wie Chlorid und Sulfat durch den Ausgleich von positiven und
negativen Ladungen bei einem gleichbleibenden Anteil von Wasser, der dissoziiert
vorliegt, zum Absinken des pH Wertes im Plasma und somit zu einer metabolischen
12 1 Einleitung
Acidose (FREDEEN et al. 1988b, a; GAYNOR et al. 1989). Diese wird über renale
Mechanismen kompensiert (GELFERT et al. 2007).
Da nach der Fütterung einer anionenreichen Diät bei einer Belastung der
Ca-Homöostase die Knochenresorption erhöht war und die Synthese von
1,25-(OH)2D3 positiv beeinflusst werden konnte (BLOCK 1984; GAYNOR et al. 1989;
GOFF et al. 1991a), wird vermutet, dass bei dem Vorliegen einer kompensierten
metabolischen Acidose die Interaktion zwischen PTH und seinem Rezeptor effektiver
erfolgt und somit die Sensitivität des Gewebes gegenüber PTH erhöht wird. Für
diese Hypothese spricht auch, dass eine metabolische Alkalose die Antwort auf
erhöhte PTH-Konzentrationen (GAYNOR et al. 1989; GOFF et al. 1991a) hemmt. In
vitro Studien zeigen, dass zum einen die Induktion einer metabolischen Acidose zu
einer 1,5-2-fach erhöhten PTH-Bindung und einer 2-fach erhöhten
PTH/PTHrP-Rezeptor mRNA Expression führt (DISTHABANCHONG et al. 2002).
Zum anderen führte die Simulation einer metabolischen Alkalose in Zellkulturen aus
Knochengewebe zu einer reduzierten Ca-Resorptionsaktivität aus dem Knochen
nach Zugabe von PTH (BUSHINSKY 1996).
Problematisch könnte allerdings eine noch zusätzlich verminderte Futteraufnahme
bei den Tieren nach Fütterung einer anionenreichen Diät sein, die in mehreren
Studien beobachtet wurde (BEEDE 1992; OETZEL 1993; GOFF u. HORST 1997;
HOUE et al. 2001). Da so kurz vor der Abkalbung die Futteraufnahme schon
vermindert ist (MARQUARDT et al. 1977; BREVES u. RODEHUTSCORD 2007),
besteht eine zusätzliche Gefahr in eine stärkere negative Energiebilanz zu gelangen.
Andere Autoren konnten keinen Einfluss auf die Futteraufnahme feststellen (BLOCK
1984; OETZEL 1988). Die Reduktion der Futteraufnahme könnte besonders in
Gegenden zum Tragen kommen, in denen das Grundfutter einen sehr hohen K+-
Anteil hat und darum größere Mengen der starken Anionen hinzugefügt werden
müssten.
1 Einleitung 13
1.2.5.4 Applikation von Vitamin D
Eine weitere Möglichkeit zur Milchfieberprävention ist die intramuskuläre Applikation
von 10 Millionen I.E. Vitamin D 2-8 Tage vor der errechneten Abkalbung, durch die
die aktive, intestinale Ca-Absorption erhöht werden soll. Das applizierte Vitamin D
wird in der Leber zu 25-OHD3 konvertiert. Eine weitere Umwandlung in den aktivsten
Vitamin D Metaboliten 1,25-(OH)2D3 findet allerdings erst bei sinkenden
Ca-Plasmaspiegeln statt, da das hydroxylierende Enzym, die 1α-Hydroxylase, eng
durch PTH reguliert ist. Die über 1,25-(OH)2D3 genomisch vermittelte Wirkung, die
erhöhte intestinale Absorption (BRAITHWAITE 1978; GOFF et al. 1988; GOFF 2008)
durch die vermehrte Bildung von an der transzellulären Ca-Aufnahme beteiligten
Strukturen, tritt erst bis zu 24 Stunden später, also nach dem Zeitraum, in dem die
peripartale Hypocalcämie üblicherweise beobachtet wird, ein. Bei einer nicht
termingerechten Abkalbung sollte die Applikation nach acht Tagen wiederholt
werden, da ansonsten eine steigende Milchfieberinzidenz beobachtet wurde (CAPEN
et al. 1966). Zusätzlich problematisch dabei ist, dass die wirksame Dosis sehr nah an
der toxischen Dosis liegt (LITTLEDIKE u. HORST 1982) und es im Falle einer
wiederholten Applikation zu klinischen Symptomen der Vitamin D-Toxikose wie
Anorexie, Verlust von Körpergewicht, Dyspnoe, Tachykardie, Festliegen und
schweren kardiovaskulären (PAYNE u. MANSTON 1967; RADOSITIS 2000) sowie
metastatischen Calcifikationen von Körpergewebe (PETRIE u. BREEZE 1977;
LITTLEDIKE u. HORST 1982) kommen kann.
1.2.5.5 Weiterführende Studien zur Stabilisierung der Calciumhomöstase mit
Vitamin D-Metaboliten im peripartalen Zeitraum
In verschiedenen Studien wurden die hydroxylierten Vitamin D-Metaboliten
1,25-(OH)2D3 und 25-OHD3 zur Milchfieberprophylaxe verwendet, da sie im Vergleich
zu Vitamin D selber eine geringere Halbwertszeit und Toxizität aufweisen. Nachteilig
an der Verwendung von Vitamin D-Metaboliten zur Milchfieberprävention ist ihr hoher
Preis.
14 1 Einleitung
1.2.5.5.1 Applikation von 1,25-(OH)2D3 zur Stabilisierung der peripartalen
Calciumhomöostase
Die Verwendung von 1,25-(OH)2D3 zur Milchfieberprävention hat deutliche Vorteile
gegenüber der Applikation von Vitamin D, da es nicht mehr weiter metabolisiert
werden muss, um aktiv zu werden, sodass es zu einem schnelleren Einsetzen der
Wirkung kommt (HORST et al. 2003). GAST et al. (1979) zeigten, dass durch den
Einsatz von 1,25-(OH)2D3 mittels intramuskulärer Applikation die
Ca-Plasmakonzentrationen innerhalb von 12 Stunden anstiegen und so die
Entwicklung von Milchfieber verhindert werden konnte. Da 1,25-(OH)2D3 eine sehr
kurze Halbwertszeit von nur wenigen Stunden hat, müsste allerdings für eine positive
Wirkung auf die Stabilisierung der Ca-Homöostase der Zeitpunkt des Abkalbens
exakt vorausgesagt werden. In verschiedenen Studien wurden den Kühen
Dosierungen bis zu 600 µg 1,25-(OH)2D3 verabreicht, durch die die Entwicklung von
Milchfieber ohne Anzeichen einer Toxikose verhindert werden konnte (GAST et al.
1979; HOFFSIS et al. 1979; HOVE u. KRISTIANSEN 1982, 1984). Allerdings
beobachteten HOVE u. KRISTIANSEN (1984) 10-14 Tage p.p. hypocalcämische
Ca-Konzentrationen im Plasma in Verbindung mit klinischen Symptomen des
Milchfiebers, die mit einer verminderten Expression der 1α-Hydroxylase durch die
exogene 1,25-(OH)2D3 Zufuhr begründet wurden (LITTLEDIKE et al. 1986; GOFF et
al. 1988).
1.2.5.5.2 Applikation von 25-OHD3 zur Stabilisierung der peripartalen
Calciumhomöostase
Mit der Verwendung von 25-OHD3 zur Milchfieberprävention werden die
Plasmakonzentrationen des Metaboliten erhöht, in dem Vitamin D vorwiegend im
Körper zirkuliert, so dass die Umwandlung in der Leber nicht mehr von statten gehen
muss und so eventuell eine schnellere Wirkung eintreten kann. Allerdings wurden in
verschiedenen Studien unterschiedliche Ergebnisse in Bezug auf die Stabilisierung
der Ca-Homöostase der Milchkuh im peripartalen Zeitraum festgestellt. Zum einen
wurde ein vermindertes Auftreten von Milchfieber bei 3-10-tägiger Verabreichung von
1 Einleitung 15
4-8 mg 25-OHD3, die entweder parenteral oder oral verabreicht wurden, beobachtet
(OLSON et al. 1973; FRANK et al. 1977; JORGENSEN et al. 1978). In anderen
Studien hingegen bewirkte eine orale Applikation von 15 mg 25-OHD3 keine
Veränderungen der Ca-Plasmakonzentrationen (TAYLOR et al. 2008) und eine
tägliche Supplementierung von 3 mg 25-OHD3 sogar negative Auswirkungen auf die
peripartale Ca-Homöostase (WILKENS et al. 2012b). Diese wurden auf eine
insuffiziente Umwandlung von 25-OHD3 in 1,25-(OH)2D3 (TAYLOR et al. 2008) bzw.
möglicherweise auf eine herabgesetzten PTH-Produktion in Verbindung mit einer
geringeren Ansprechbarkeit der Zielgewebe auf PTH (WILKENS et al. 2012b)
zurückgeführt.
1.2.5.5.3 Orale Applikation von 25-OHD3 in Kombination mit der Fütterung
einer anionenreichen Diät
In ihrer Studie zeigten WILKENS et al. (2012b), dass die Kombination einer
anionenreichen Diät mit einer täglichen oralen Supplementierung von 3 mg 25-OHD3
die Stabilisierung der Ca-Homöostase im peripartalen Zeitraum positiv beeinflusste.
Im Vergleich zu Tieren, die nur eine oder keine dieser Behandlungen bekamen,
sanken die Ca-Konzentrationen dieser Tiere zur Abkalbung nicht so stark ab und
stiegen post partum schneller wieder an.
Diese höheren Ca-Konzentrationen wurden zum einen auf eine mögliche direkte
Ansprache des VDR bei supraphysiologischen 25-OHD3-Konzentrationen und die
dadurch erhöhte, gastrointestinale Absorption von Ca durch vermehrte Expression
der beteiligten Strukturen zurückgeführt. Zum anderen wurde eine verbesserte
Ansprechbarkeit des Gewebes auf PTH vermutet, welche durch die Fütterung der
anionenreichen Diät induzierten kompensierten, metabolischen Acidose ausgelöst
wurde. Zusätzlich könnte ein vermehrter Einbau von Ca in den Knochen ante partum
als Folge der höheren 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma zu einem effizienteren
Freisetzen von Ca zum Zeitpunkt des erhöhten Bedarfs geführt haben. Im Gegensatz
zu der bei der ausschließlichen Applikation von Vitamin D oder seinen Metaboliten
erst bis zu 24 Stunden später einsetzenden Wirkung, konnte bei der Interaktion einer
16 1 Einleitung
anionenreichen Diät und der 25-OHD3-Gabe schon zur Abkalbung ein positiver Effekt
auf die Ca-Homöostase vermerkt werden.
1.3 Zielsetzung der Arbeit
Ziel der hier vorliegenden Studie war es, die positiven Effekte auf die
Ca-Homöostase, welche von Wilkens et al. (2012b) beobachtet wurden, mithilfe
eines praxistauglichen Ansatzes zu reproduzieren.
Zu diesem Zweck wurden die anionenreiche Diät sowie das 25-OHD3 den Kühen in
einem Mineralfutterprämix vorgelegt. Dieser ersetzte die arbeits- und zeitaufwendige
Einzeltierbehandlung aus der Studie von Wilkens et al. (2012b), in der jedem Tier
täglich eine Dosis von 3 mg 25-OHD3 in Öl gelöst oral verabreicht wurde. Da durch
den Zusatz von 3 mg 25-OHD3 je Tier und Tag in den Mineralfutterprämix die
positiven Effekte auf die Ca-Plasmakonzentrationen nicht bestätigt werden konnte,
wurde in einem zweiten Versuchsdurchlauf die Dosierung des 25-OHD3 auf 4 bzw.
6 mg je Tier und Tag erhöht.
Um die Auswirkungen auf die Ca- und Pi-Homöostase sowie den Säure-Basen-
Haushalt zu untersuchen wurden in beiden Versuchsdurchläufen sowohl Parameter
in Blut- als auch in Harnproben analysiert.
Während der Beobachtungszeitraum im ersten Versuchsdurchlauf am zehnten Tag
p.p. endete, wurde dieser im zweiten Versuchsdurchlauf bis zum 32. Tag p.p.
verlängert, um pharmakokinetische Berechnungen und die Auswirkungen der
Behandlung im weiteren Verlauf der Laktation mit einzuschließen.
Bei der Auswertung wurde ein besonderes Augenmerk auf den Einfluss der
Dosierung, der Applikationsdauer und der Laktationsnummer gelegt.
2 Versuchstiere, Material und Methoden 17
2 Versuchstiere, Material und Methoden
2.1 Der Betrieb
Beide Versuchsdurchläufe der vorliegenden Studie wurden in der Milchviehanlage
(MVA) Kleinbautzen/Preititz der Budissa Agrarprodukte GmbH (Sachsen,
Deutschland) durchgeführt. Der erste Versuchsdurchlauf fand von Mai bis Juni 2010,
der zweite Versuchsdurchlauf von April bis Juli 2011 statt.
Die Milchkühe (Milchjahr 2009/2010: ø 1978 Tiere; 2010/2011: ø 2012 Tiere), Färsen
(Milchjahr 2009/2010: ø 844 Tiere; 2010/2011: ø 740 Tiere) und Jungrinder der
Rasse Holstein Friesian werden in Gruppen bis zu 50 Tieren in Boxenlaufställen auf
Spaltenboden gehalten. Die Einteilung der Milchkühe erfolgt dabei anhand der
Milchleistung in drei Leistungsgruppen, so dass eine leistungsorientierte Fütterung
der Tiere auch ohne Transponder möglich ist.
Sechs Wochen vor der Abkalbung erfolgt das Trockenstellen der Tiere. Circa drei
Wochen später werden sie in die Transitgruppe überführt, in der sie eine
anionenreiche Fütterung bekommen. Bei den Färsen erfolgt die Überführung in diese
Gruppe etwa zehn Tage vor der errechneten Abkalbung. Kurz vor der Abkalbung
werden die Kühe einzeln in die mit Stroh eingestreuten Abkalbeboxen gebracht, in
der sie bis ca. zwölf Stunden p.p. mit dem Kalb verbleiben. Direkt nach der
Abkalbung wird den Tieren in warmem Wasser gelöstes BoviFit® (Firma Sano) zur
Verfügung gestellt. Dieses Nahrungsergänzungsmittel besteht aus Süßmolkepulver,
Traubenzucker, Leinexpellerfeinmehl, Natriumchlorid und getrockneter Bierhefe.
Nach der Trennung von Mutterkuh und Kalb wird die Kuh etwa 24 Stunden zur
besseren Überwachung in Anbindehaltung aufgestallt, in der sie im Abstand von
zwölf Stunden über eine Eimermelkanlage gemolken wird.
Anschließend verbleiben die Kühe bis zum fünften Tag p.p. in einer separaten
Kolostrumgruppe, bevor sie ihrer Leistung entsprechend auf verschiedene Gruppen
verteilt werden.
Die Milchgewinnung findet in der MVA Kleinbautzen zweimal täglich in einem
gleichmäßigen Abstand statt. Die durchschnittliche Milchleistung je Tier betrug von
18 2 Versuchstiere, Material und Methoden
Oktober 2009 bis September 2010 bzw. von Oktober 2010 bis September 2011 8070
kg bzw. 8367 kg bei 4,2% bzw. 4,14% Fett und 3,47% bzw. 3,42% Eiweiß.
Beginnend mit dem 28. Tag werden regelmäßig Puerperalkontrollen durchgeführt. Ab
dem 42. Tag p.p. werden die Kühe, wenn möglich, erneut belegt. Der
durchschnittliche Besamungsindex lag in beiden Jahren bei 1,7, das
durchschnittliche Erstkalbinnenalter bei 24,2 Monaten im Jahr 2009/2010 bzw. 24,1
Monaten im Jahr 2010/2011. Die durchschnittliche Zwischenkalbezeit betrug in
dieser Zeit allerdings 447 Tage bzw. 444 Tage. Die weiblichen Kälber des Betriebes
werden für die Remontierung verwendet. Die Remontierungsrate betrug 2009/2010
bzw. 2010/2011 37,2% bzw. 34,5%.
2.2 Versuchsdesign
Für die vorliegende Studie wurden hochtragende Milchkühe der Rasse Holstein
Friesian, die mit der bevorstehenden Abkalbung mindestens die zweite Laktation
erreichten, zum jeweiligen Versuchsbeginn in Anbindehaltung aufgestallt.
Die Fütterung der Tiere von Versuchsbeginn bis zur Abkalbung fand täglich zweimal
– um 10 Uhr und um 15 Uhr – in Form einer totalen Mischration (TMR) über eine
computergesteuerte Hochbandfütterung (Firma Kluge) statt. Unter diese Ration
wurden jedem einzelnen Tier 500 g (250 g je Mahlzeit) eines für jede
Versuchsgruppe speziellen Mineralfutters gemischt. Mit diesem Mineralfutter, das auf
Magnesiumchlorid (MgCl2) basierte, sollte der DCAD-Wert von -150 meq*kg-1
Trockensubstanz (TS) erreicht werden. Nach der Abkalbung erhielten alle Tiere über
sechs Mahlzeiten verteilt eine einheitliche TMR.
Vom jeweiligen Versuchsbeginn an bis zur Abkalbung wurde von jedem Tier alle
zwei Tage eine Blutprobe genommen. Nachdem im geburtsnahen Zeitraum die
Blutentnahme in kürzeren Intervallen – also zur Abkalbung, 6, 12 und 24 Stunden
p.p. - stattfanden, erfolgten diese ab dem zweiten Tag p.p. bis zum Ende des
jeweiligen Versuchszeitraums wiederum in größeren Abständen. Aufgrund der
natürlichen Variabilität der Trächtigkeitsdauer kalbten die Tiere nicht immer
termingerecht ab. Da die Blutproben a.p. im Zwei-Tages-Rhythmus genommen
2 Versuchstiere, Material und Methoden 19
wurden, mussten diese retrospektiv neu zugeordnet werden. Also wurden dem
Zeitpunkt Tag 2 a.p. zur statistischen Analyse je nach Abkalbedatum des Einzeltieres
Blutproben vom Tag 1 bzw. Tag 2 a.p. zugeteilt. Folglich wurden dem Zeitpunkt Tag
4 a.p. Blutproben vom Tag 3 oder Tag 4 a.p. usw. zugeordnet.
Außerdem wurden vor der ersten Fütterung im Versuch, am vierten und sechsten
Fütterungstag sowie am sechsten Tag p.p. Harnproben gewonnen. In den
Harnproben wurde der pH-Wert gemessen, der Basen-Säure-Quotient bestimmt und
die renale Ca-, Pi- und Mg-Ausscheidungen in Beziehung zu der
Kreatininausscheidung über die Niere errechnet.
Aufgrund der natürlich vorkommenden Variation der Trächtigkeitsdauer der Milchkuh
waren die an der Studie beteiligten Tiere ante partum unterschiedlich lang im
Versuch bevor sie abkalbten. Deshalb wurden die Kühe retrospektiv in „kurz
behandelte“ und „lang behandelte“ Gruppen eingeteilt.
2.2.1 Versuchsdurchlauf 1
Für den ersten Versuchsdurchlauf wurden 60 trockenstehende Milchkühe am 272.
Trächtigkeitstag, also dem errechneten Tag 8 a.p., aufgestallt und in zwei Gruppen à
30 Tieren eingeteilt.
Dem Mineralfutter der Kontrollgruppe, im Folgenden „DCAD-Gruppe (V1)“ genannt,
waren für die Versuchsgruppe, im Folgenden „DCAD+Hy-D 3 mg Gruppe“ genannt,
zusätzlich 3 mg 25-Hydroxyvitamin D3 (25-OHD3) in Form des Präparats Rovimix®-
Hy-D® 1,25% (Hy-D) je Tier und Tag beigemischt.
Die Blutentnahmezeitpunkte sowie die Zeitpunkte der Harnprobengewinnung im
ersten Versuchsdurchlauf sind in den Abbildungen 2.1 und 2.2 dargestellt.
Die Gruppeneinteilung sowie die retrospektive Aufteilung der Tiere in „kurz“ mit dem
entsprechenden Mineralfutter gefütterte Kühe und „lang“ gefütterte Kühe sind in der
Tabelle 2.1 abgebildet.
20 2 Versuchstiere, Material und Methoden
Abbildung 2.1: Schematische Darstellung der Blutentnahmezeitpunkte (Tage) des ersten Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung.
Abbildung 2.2: Schematische Darstellung der Harnprobenentnahmezeitpunkte (Tage / gestrichelte
Linien) des ersten Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung.
Tabelle 2.1: Gruppeneinteilung des ersten Versuchsdurchlaufs. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
2.2.2 Versuchsdurchlauf 2
Für den zweiten Versuchsdurchlauf wurden 90 trockenstehende Milchkühe am 270.
Trächtigkeitstag, also dem errechneten Tag 10 a.p., aufgestallt und in drei Gruppen à
30 Tieren eingeteilt.
Dem Mineralfutter der Kontrollgruppe, im Folgenden „DCAD-Gruppe (V2)“ genannt,
war der ersten Versuchsgruppe, im Folgenden „DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe“ genannt,
zusätzlich 6 mg 25-OHD3 in Form des Präparats Rovimix®-Hy-D® 1,25% (Hy-D) je
Versuchsgruppe Mineralfutter ante partum/Tier * Tag Retrospektive Aufteilung
DCAD+Hy-D 3 mg
500 g anionenreiches Mineralfutter
+ 3 mg 25-OHD3 (30)
kurze Behandlung: 3-8 Tage (16)
lange Behandlung: 9-16 Tage (14)
DCAD 500 g anionenreiches Mineralfutter (30)
kurze Behandlung: 3-8 Tage (21)
lange Behandlung: 9-16 Tage (9)
2 Versuchstiere, Material und Methoden 21
Tier und Tag, dem der zweiten Versuchsgruppe, im Folgenden „DCAD+Hy-D 4 mg“
genannt, zusätzlich 4 mg 25-OHD3 in Form des Präparats Hy-D je Tier und Tag
beigemischt.
Zusätzlich wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten Milchproben gesammelt. In
diesen wurden die 25-OHD3-Konzentrationen analysiert.
Die Blutentnahmezeitpunkte sowie die Zeitpunkte der Gewinnung der Harn- und
Milchproben im zweiten Versuchsdurchlauf sind in den Abbildungen 2.3 und 2.4
dargestellt.
Die Gruppeneinteilung sowie die retrospektive Aufteilung in Gruppen der „kurz“ mit
dem jeweiligen Mineralfutter gefütterten Tiere und der „lang“ mit dem jeweiligen
Mineralfutter gefütterten Tiere sind in der Tabelle 2.2 aufgeführt.
Abbildung 2.3: Schematische Darstellung der Blutentnahmezeitpunkte (Tage) des zweiten Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung.
Abbildung 2.4: Schematische Darstellung der Harn- (Tage / gestrichelte Linien) und der Milchprobenentnahmezeitpunkte (Tage / graue Linien) des zweiten Versuchsdurchlaufs in Relation zur Abkalbung.
22 2 Versuchstiere, Material und Methoden
Tabelle 2.2: Gruppeneinteilung des zweiten Versuchsdurchlaufs. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
Versuchsgruppe Mineralfutter ante partum/Tier * Tag Retrospektive Aufteilung
DCAD+Hy-D 6 mg
500 g anionenreiches Mineralfutter
+ 6 mg 25-OHD3 (30)
kurze Behandlung: 3-10 Tage (17)
lange Behandlung: 11-16 Tage (13)
DCAD+Hy-D 4 mg 500 g anionenreiches Mineralfutter
+ 4 mg 25-OHD3 (30)
kurze Behandlung: 3-10 Tage (17)
lange Behandlung: 11-16 Tage (13)
DCAD 500 g anionenreiches Mineralfutter (30)
kurze Behandlung: 3-10 Tage: (20)
lange Behandlung: 11-16 Tage (10)
2 Versuchstiere, Material und Methoden 23
2.3 Versuchstiere
2.3.1 Fütterung der Versuchstiere
Während der Versuchsphase wurden ante partum im Zweitagesrhythmus
Futterproben des Grundfutters genommen und analysiert. Die Mittelwerte der
Ergebnisse der Analyse nach Van Soest und der Mineralstoffanalyse sind in Tabelle
2.3 aufgeführt. Tabelle 2.4 beinhaltet die Ergebnisse der Mineralstoffanalyse der
verschiedenen Mineralfutter der unterschiedlichen Gruppen beider
Versuchsdurchläufe.
In der Tabelle 2.5 sind die aus den Grundfutter- und den Mineralfuttermittelanalysen
kalkulierten Mineralstoffgehalte der gesamten Ration aufgeführt.
Alle Futtermittelanalysen wurden von der Landwirtschaftlichen Kommunikations- und
Servicegesellschaft (LKS) mbH durchgeführt.
Die Kalkulation des DCAD-Wertes erfolgte bei einer Futtervorlage von 10 (V1)
bzw.11 (V2) kg TS anhand der Formel:
Nach der Abkalbung erhielten alle Kühe eines Versuchsdurchlaufs ein einheitliches
Futter (siehe Tab. 2.3).
24 2 Versuchstiere, Material und Methoden
Tabelle 2.3: Rationszusammensetzung: Ergebnisse der Analyse nach Van Soest und der Mineralstoffanalyse (Mittelwerte) des Futters beider Versuchsdurchläufe. Dietary-Cation-Anion-Difference berechnet als DCAD [meq*kg
-1 TS] = (Na
+ + K
+) – (Cl
- +
SO42-
).
Komponenten der Ration
Versuch 1 Versuch 2
TMR a.p. TMR p.p. TMR a.p. TMR p.p.
TS (g*kg-1
FM) 324 369 397 412
XA (g*kg-1
TS) 73 67 79 73
XP (g*kg-1
TS) 152 145 148 148
XF (g*kg-1
TS) 222 187 228 200
XL (g*kg-1
TS) 40 31 32 25
XX (g*kg-1
TS) 514 571 513 554
XZ (g*kg-1
TS) 26 33 27 35
XS (g*kg-1
TS) 101 209 136 178
MJ ME 11 10,9 10,3 10,3
MJ NEL 6,5 6,6 6,2 6,2
nXP (g*kg-1
TS) 147 150 148 145
UDP % 23 26 30 26
SP % 52 44 37 43
NDF (g*kg-1
TS) 446 410 461 406
ADF (g*kg-1
TS) 247 217 258 218
ADL (g*kg-1
TS) 26 36 36 39
NFC (g*kg-1
TS) 319 377 318 376
K (g*kg-1
TS) 15,9 11,9 14,8 14,5
Ca (g*kg-1
TS) 5,1 5,7 5,7 6,2
P (g*kg-1
TS) 3,6 4,3 4,1 3,7
Na (g*kg-1
TS) 1,6 2,3 1,1 2,5
Mg (g*kg-1
TS) 2,1 2,7 2,6 2,8
Cl (g*kg-1
TS) 3,4 4,4 3,0 4,7
S (g*kg-1
TS) 2,4 2,3 2,6 2,1
DCAD (meq*kg-1
TS) 228 137 176 218
2 Versuchstiere, Material und Methoden 25
Tabelle 2.4: Ergebnisse der Mineralstoffanalyse der Mineralfutter beider Versuchsdurchläufe. Dietary-Cation-Anion-Difference berechnet als DCAD [meq*kg
-1 TS] = (Na
+ + K
+) –
(Cl- +SO4
2-).
Tabelle 2.5: Ergebnisse der anhand der Mineralstoffanalyse der Grundfutterration und der verschiedenen Mineralfutter kalkulierten Mineralstoffkonzentrationen der kompletten Futterration a.p. Dietary-Cation-Anion-Difference berechnet als DCAD [meq*kg
-1 TS] = (Na
+ + K
+) – (Cl
- +SO4
2-).
Komponenten des Mineralfutters
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD DCAD+Hy-D
6 mg DCAD+Hy-D
4 mg DCAD
K ( g*kg-1
TS) 2,5 3 4,1 4,8 4,6
Ca (g*kg-1
TS) 59,8 58,7 44,4 48,2 41,8
P (g*kg-1
TS) 2,4 2,5 4,2 4,8 4.5
Na (g*kg-1
TS) 25,2 27,2 31,6 32,3 31,4
Mg (g*kg-1
TS) 77,6 86,3 109 103,2 102,4
Cl (g*kg-1
TS) 261,8 284,3 335,4 336,9 314,8
S (g*kg-1
TS) 5,8 3,6 1,3 1,3 1,3
DCAD (meq*kg-1
TS) -6584 -6982 -8060 -8054 -7475
Komponenten der kompletten Ration
(TMR+Mineralfutter)
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD DCAD+Hy-D
6 mg DCAD+Hy-D
4 mg DCAD
K ( g*kg-1
TS) 15,2 15,3 14,3 14,3 14,3
Ca (g*kg-1
TS) 7,8 7,8 7,5 7,6 7,3
P (g*kg-1
TS) 3,5 3,5 4,1 4,1 4,1
Na (g*kg-1
TS) 2,8 2,9 2,5 2,5 2,5
Mg (g*kg-1
TS) 5,9 6,3 7,4 7,2 7,1
Cl (g*kg-1
TS) 16,3 17,4 18,1 18,2 17,2
S (g*kg-1
TS) 2,6 2,5 2,5 2,5 2,5
DCAD (meq*kg-1
TS) -113 -133 -198 -198 -172
26 2 Versuchstiere, Material und Methoden
2.3.2 Kontrolle der Futteraufnahme
Für die Abschätzung der Futteraufnahme der am Versuch beteiligten Tiere vor der
Abkalbung wurden in beiden Versuchsdurchläufen regelmäßig randomisierte
Futtereinwaagen und –rückwaagen von Einzeltieren durchgeführt. Aus den
erhobenen Daten wurde die durchschnittlich aufgenommene Trockensubstanz je Tier
und Tag vor der Abkalbung berechnet.
2.3.3 Altersstruktur der Tiere
In Tabelle 2.6 ist die Altersstruktur der an der vorliegenden Studie beteiligten Tiere
aufgeführt. Aufgrund der geringeren Tierzahlen in den ≥ 3. Laktationen, wurden diese
für die statistische Analyse zusammengefasst.
Tabelle 2.6: Altersstruktur der Tiere in den Gruppen beider Versuchsdurchläufe.
2.3.4 Gesundheitszustand der Tiere
In beiden Versuchsdurchläufen wurden Häufigkeiten von Erkrankungen von
Versuchsbeginn bis drei Wochen p.p. (V1) bzw. bis zum Ende des
Beobachtungszeitraums (V2: bis Tag 32 p.p.) für die unterschiedlichen
Behandlungsgruppen dokumentiert (Tab. 2.7). Die Diagnosestellung erfolgte dabei
Anzahl der Tiere
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD DCAD+Hy-D
6 mg DCAD+Hy-D
4 mg DCAD
2. Laktation 11 14 22 19 21
3. Laktation 8 5 3 5 2
4. Laktation 7 6 3 2 4
5. Laktation 2 2 1 4 2
6. Laktation 1 1 - - -
7. Laktation - 1 - - -
8. Laktation 1 1 1 - 1
2 Versuchstiere, Material und Methoden 27
durch die betriebseigenen Tierärzte. Bei der statistischen Analyse konnten keine
signifikanten Unterschiede festgestellt werden.
Tabelle 2.7: Häufigkeit verschiedener Erkrankungen je Versuchsgruppe (n = 30) von Versuchsbeginn der Versuchsdurchläufe bis 3 Wochen p.p. (V1) bzw. bis zum Ende des Beobachtungszeitraums (V2).Fisher’s exact test (V1), Chi-Quadrat-Test (V2): n.s.
2.3.5 Bestimmung des Body-Condition-Scores (BCS)
In beiden Versuchsdurchläufen wurde am ersten Versuchstag (V1: 272.
Trächtigkeitstag; V2: 270. Trächtigkeitstag) sowie zusätzlich im zweiten
Versuchsdurchlauf unmittelbar nach der Abkalbung und am Tag 16 p.p. der BCS der
Tiere nach dem von EDMONSON (1989) beschriebenen System festgestellt
(Tab. 2.8).
Tabelle 2.8: Darstellung des BCS (EDMONSON 1989) je Versuchsgruppe (n = 30) zu Versuchsbeginn beider Versuchsdurchläufe, zur Abkalbung und am Tag 16 p.p. des zweiten Versuchsdurchlaufs. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test; V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede (p<0,05) zwischen den verschiedenen Zeitpunkten innerhalb einer Gruppe wieder.
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD DCAD+Hy-D
6 mg DCAD+Hy-D
4 mg DCAD
Milchfieber 3 2 0 2 0
Nachgeburts-verhaltung
4 1 5 5 3
Mastitis 7 8 13 16 14
Labmagen-verlagerung
2 2 0 1 0
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD DCAD+Hy-D
6 mg DCAD+Hy-D
4 mg DCAD
BCS a.p. 3,12 ± 0,11 3,32 ± 0,1 3,18 ± 0,08 a
3,25 ± 0,1 a
3,13 ± 0,08 a
BCS partum - - 2,88 ± 0,05 b
2,94 ± 0,07 b
2,77 ± 0,05 b
BCS p.p. - - 2,74 ± 0,04 b
2,73 ± 0,04 b
2,62 ± 0,05 b
28 2 Versuchstiere, Material und Methoden
Der Vergleich der bestimmten BCS zwischen den Gruppen des jeweiligen Zeitpunkts
ergab keine signifikanten Unterschiede. Innerhalb der Gruppen des zweiten
Versuchsdurchlaufs wurden zur Abkalbung und am Tag 16 p.p. im Mittel signifikant
niedrigere BCS-Werte als zu Beginn des Versuchsdurchlaufs bestimmt.
2.4 Probennahme
2.4.1 Harnproben
Für die Harnproben wurde bevorzugt Spontanharn verwendet, in zwei Fällen erfolgte
die Harngewinnung mithilfe eines Harnkatheters. Etwa 50 ml jeder Harnprobe
wurden mit Bronopol konserviert und bis zur Versendung an die LKS bei +4°C
gekühlt. Zusätzlich wurden jeweils zwei 1,5 ml Reaktionsgefäße (Plastibrand®, Micro
Tubes, Firma Brand) mit Harn gefüllt und ohne Konservierungsmittel bei -18°C
eingefroren.
2.4.2 Blutproben
Die Blutentnahme wurde an der Schwanzvene (Vena coccygia) vorgenommen.
Dabei wurden eine Einmalkanüle (1.2 x 40 mm; Sterican®, Firma B. Braun
Melsungen AG), eine Lithium Heparin Monovette® (9 ml LH, Firma Sarstedt) und eine
EDTA Monovette® (9 ml EDTA, Firma Sarstedt) verwendet. Die Blutproben wurden
bei 5500 rpm (MLW, Janetzki T30) zentrifugiert und das gesamte Plasma auf
mehrere 1,5 ml Reaktionsgefäße (Plastibrand®, Micro Tubes, Firma Brand) verteilt
und bei -18 °C eingefroren.
2.4.3 Milchproben
Bei den Milchproben handelt es sich um Proben des Anfangsgemelks. Jeweils 50 ml
der Milchproben wurden bei -18°C eingefroren.
2 Versuchstiere, Material und Methoden 29
2.5 Analytische Methoden
2.5.1 Harnproben
Die Messung des pH-Wertes (pH-Meter: Firma Jürgens; Messelektrode: Inlab®,
Firma Mettler Toledo, Typ Inlab Routine) erfolgte unmittelbar nach der
Harngewinnung.
Die weitere Untersuchung der mit Bronopol konservierten Harnproben erfolgte durch
das Labor der Landwirtschaftlichen Kommunikations- und Servicegesellschaft
(LKS) mbH. Die Bestimmung der Konzentrationen von Ca, Pi und Mg fand mittels
ICP-OES (optischer ICP-Emissionsspektrometrie) statt. Durch Titrationsmethoden
wurden die Anteile an Säuren, Ammonium und Basen im Harn bestimmt und anhand
dieser Daten der Basen-Säuren-Quotient (= Basen in mmol*l-1/ (Säuren in mmol*l-1 +
NH4+ in mmol*l-1) errechnet.
Die bei -18 °C gelagerten Harnproben wurden über Nacht im Kühlschrank aufgetaut,
bei 5150 g für 10 Minuten zentrifiugiert (Biofuge pico, Heraeus INSTRUMENTS,
Jürgens) und mit destilliertem Wasser 1:5 verdünnt. Durch das Klinische Labor der
Klinik für Rinder der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover wurde die
Kreatininkonzentration photometrisch bestimmt.
2.5.2 Blutproben
2.5.2.1 Ionisiertes Calcium (Ca2+) im Vollblut
Im ersten Versuchsdurchlauf wurde die Konzentration des Ca2+ unmittelbar nach der
Entnahme mit einer ionensensitiven Elektrode im Blutgasanalysegerät RAPID LAB
348® (Firma Siemens Healthcare Diagnostics, Deerfield, USA) im lithium-
heparinisierten Vollblut gemessen und unter Berücksichtigung des pH-Wertes im Blut
berechnet. Im zweiten Versuchsdurchlauf wurde das Gerät RAPID LAB 500® (Firma
Siemens Healthcare Diagnostics, Deerfield, USA) verwendet, welches die
Ca2+-Konzentration nach demselben Prinzip misst.
30 2 Versuchstiere, Material und Methoden
2.5.2.2 Gesamtcalcium (Cat) und Phosphat (Pi) im Plasma
Die Konzentrationen von Cat und Pi im lithium-heparinisierten Plasma wurden durch
das Klinische Labor der Klinik für Rinder der Stiftung Tierärztliche Hochschule
bestimmt. Dafür tauten die Proben über Nacht im Kühlschrank auf und wurden
anschließend bei 990 g für 10 Minuten (Biofuge pico, Heraeus INSTRUMENTS, Fa
Jürgens) zentrifugiert. Zur Bestimmung der Cat-Konzentrationen wurde das Plasma
mit Methylthymolblau (MTB) versetzt, die Absorption bei 578 nm photometrisch
gemessen und die Konzentration anhand eines Standards kalkuliert. Um die
Pi-Konzentrationen zu berechnen, wurden dem Plasma Ammoniummolybdat und
Schwefelsäure hinzugegeben und die Extinktion bei 340 nm gemessen.
2.5.2.3 25-OHD3 und 1,25-(OH)2D3 im Plasma
Die 25-OHD3-Konzentrationen im lithium-heparinisierten Plasma wurden durch das
Labor im Analytical Research Center der Firma DSM Nutritional Products in
Kaiseraugst (Schweiz) mithilfe einer High-Pressure-Liquid-Chromatography-
Massenspektometrie (LAURIDSEN et al. 2010) bestimmt. Im ersten
Versuchsdurchlauf fand die Analyse der 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im lithium-
heparinisierten Plasma mittels eines standardisierten Radioimmunoassays
Anwendung. Durchgeführt wurde diese Untersuchung von den IDEXX Laboratories
Inc., Diavet Labor AG in Bäch (Schweiz).
Die lithium-heparinisierten Plasmaproben des zweiten Versuchsdurchlaufs wurden
vom Labor des Analytical Research Center der Firma DSM Nutritional Products in
Kaiseraugst (Schweiz) auf enthaltene 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen hin untersucht.
Die Bestimmung wurde mit einem Immunoassay mit 1,25-(OH)2D3-d6, das als
interner Standard diente, durchgeführt.
2.5.2.4 PTH im Plasma
Im ersten Versuchsdurchlauf wurden für die Bestimmung der PTH-Konzentrationen
nur Plasmaproben von Tieren der zweiten Laktation hinzugezogen (DCAD+Hy-D
2 Versuchstiere, Material und Methoden 31
3 mg: n = 10; DCAD V1: n = 8). Im zweiten Versuchsdurchlauf wurden
Plasmaproben von je 20 Tiere aus beiden mit Hy-D supplementierten Gruppen sowie
von 10 der ausschließlich mit einer anionenreichen Diät gefütterten Tiere für die
Bestimmung der PTH-Konzentrationen verwendet. Dabei waren aus jeder
Versuchsgruppe sowohl lang als auch kurz behandelte Tiere sowie Kühe beider
Altersgruppen vertreten.
Aufgrund der kostenaufwendigen Analyse fand diese nur für Proben ausgewählter
Zeitpunkte (Versuchsdurchlauf 1: erster Tag des Experiments als Basalwert, Tag 2
a.p., zwölf Stunden p.p., Tag 1 p.p. und Tag 2 p.p.; Versuchsdurchlauf 2: erster Tag
des Experiments als Basalwert, Tag 2 a.p., Tag 1 p.p., Tag 8 p.p. und Tag 32 p.p)
statt.
Die ausgewählten EDTA-Plasmaproben wurden über Nacht im Kühlschrank
aufgetaut und bei 990 g für zehn Minuten (Biofuge pico, Heraeus INSTRUMENTS,
Firma Jürgens) zentrifugiert.
Für die Analyse wurde ein kommerziell erhältlicher ELISA der Firma Immutopics, Inc.
(Bovine Intact PTH ELISA Kit) verwendet, welcher nach dem Prinzip eines
Sandwich-ELISAs funktioniert und nach Herstellerangaben durchgeführt wurde.
Die Standardlösungen und die Kontrollen wurden nach Herstellerangaben
vorbereitet. In die jeweilige Kavität einer mit Streptavidin beschichteten
Mikrotiterplatte wurden je 50 µl des Standards, der Kontrollen und der unbekannten
Probe im Doppelansatz pipettiert. Hinzugefügt wurden je 50 µl einer
Antikörperlösung, die zu gleichen Teilen aus biotinyliertem und
Meerrettichperoxidase-konjugiertem Antikörper gegen PTH bestand. Die Inkubation
fand unter Lichtausschluss für 3 Stunden auf einem Horizontalschüttler
(Thermomixer comfort 1,5, Firma Eppendorf) bei 300 rpm statt. Nach dieser
Inkubationsphase wurden die Kavitäten geleert und in 5 Schritten gewaschen. Je
Waschschritt wurden je Kavität 350 µl einer Waschlösung (Washer: HydroFlexTM,
Firma Tecan) verwendet. Nach vollständiger Leerung der Kavitäten erfolgte die
Zugabe von 100 µl Tetramethylbenzidin (Substrat der Meerrettichperoxidase). Die
anschließende Inkubation fand wiederum unter Lichtausschluss für 30 min auf einem
Horizontalschüttler (Thermomixer comfort 1,5 Firma Eppendorf) bei 300 rpm statt.
32 2 Versuchstiere, Material und Methoden
Nach Ablauf der Inkubationsphase wurden in jede Kavität 50 µl der Stopp-Lösung
(Schwefelsäure, 1 M) pipettiert und die Extinktion bei 620 nm und 450 nm mittels
eines Photometers (NanoQuant infinite M200, Firma Tecan) gemessen. Die PTH-
Plasmakonzentration wurde anhand der gemessenen Extinktion mithilfe des
Programms Magellan 7.0 errechnet.
2.5.2.5 Knochenmarker
2.5.2.5.1 Knochenresorptionsmarker CrossLaps im Plasma
Für die Analyse des Knochenresorptionsmarkers CrossLaps beider
Versuchsdurchläufe wurden die gleichen Tiere und Zeitpunkte ausgewählt wie bei
der Bestimmung der PTH-Plasmakonzentrationen (siehe Kap. 2.5.2.4.).
Die ausgesuchten lithium-heparinisierten Plasmaproben tauten über Nacht im
Kühlschrank auf und wurden bei 990 g für zehn Minuten (Biofuge pico, Heraeus
INSTRUMENTS, Jürgens) zentrifugiert.
Für die Analyse fand ein kommerziell erhältlicher ELISA (Serum CrossLaps® ELISA,
Firma immunodiagnosticsystems (ids)) Anwendung. Dieser Test funktioniert nach
dem Prinzip des Sandwich-ELISA, dessen zwei monoklonale Antikörper spezifisch
für die β-isomerisierte Aminosäuresequenz (EKAHD-β-GGR) des C-terminalen
Telopeptids des Kollagen Typ I sind.
Es wurden je 50 µl der Standardlösungen, der Kontrollen bzw. der unbekannten
Probe im Doppelansatz in die dafür vorgesehenen mit Streptavidin beschichteten
Kavitäten der Mikrotiterplatte pipettiert. Hinzu kamen je 150 µl der Antikörperlösung,
die aus dem biotinylierten Antikörper, dem peroxidase-konjugierten Antikörper und
dem Inkubationspuffer im Verhältnis 1:1:100 bestand. Die Inkubation fand auf einem
Horizontalschüttler (Thermomixer comfort 1,5 Firma Eppendorf) bei 22 °C und 300
rpm für 120 min statt. Nach der Inkubationszeit wurden die Kavitäten entleert und in
fünf Waschschritten mit je 300 µl Waschpuffer im Washer (HydroFlexTM, Firma
Tecan) gewaschen. Vor der Füllung der Kavitäten mit je 100 µl chromogener
Substratlösung (Tetramethylbenzidin) wurden diese vollständig entleert. Es folgte
eine Inkubation unter Lichtausschluss für 15 min auf dem Horizontalschüttler
2 Versuchstiere, Material und Methoden 33
(Thermomixer comfort 1,5 Firma Eppendorf) bei 22° C und 300 rpm. Die
Farbreaktion wurde durch die Zugabe von je 100 µl Schwefelsäure (0,18 mol*l-1)
gestoppt. Die Messung der Absorption erfolgte bei 450 nm und 650 nm als Referenz.
Anhand der gemessenen Extinktion konnten die Plasmakonzentrationen des
Knochenresorptionsmarkers CrossLaps mittels des Programms Magellan V 7.0
kalkuliert werden.
2.5.2.5.2 Knochenformationsmarker Osteocalcin im Plasma
Die Bestimmung der Osteocalcinkonzentrationen im Plasma fand nur im ersten
Versuchsdurchlauf statt. Dafür wurden Proben derselben Tiere und Zeitpunkte wie
zur Bestimmung der PTH-Konzentration (siehe Kap. 2.5.2.4.) hinzugezogen.
Die ausgesuchten EDTA-Plasmaproben wurden über Nacht im Kühlschrank
aufgetaut und bei 990 g für zehn Minuten (Biofuge pico, Heraeus INSTRUMENTS,
Jürgens) zentrifugiert.
Die Analyse wurde mit einem kommerziell erhältlichen kompetetiven Bindungstests
(MICROVUETM Bone Health Osteocalcin EIA Kit (Firma Quidel Corporation))
durchgeführt.
Die Kavitäten der Mikrotiterplatte waren mit humanem Osteocalcin beschichtet. Die
Standardlösungen, die Kontrollen, der Waschpuffer, das Enzymkonjugat und die
Substratlösung wurden nach Herstellerangaben vorbereitet. In die entsprechenden
Kavitäten wurden im Doppelansatz je 25 µl der Standardlösungen, der Kontrollen
bzw. der unbekannten Probe pipettiert. Nach der Zugabe von 125 µl anti-Osteocalcin
(muriner, monoklonaler, gegen Osteocalcin gerichteter Antikörper), folgte eine
Inkubation auf einem Horizontalschüttler (Thermomixer comfort 1,5 Firma Eppendorf)
für 120 Minuten bei 20-25 °C. Während dieser Zeit konkurrierte das auf der Platte
vorhandene Osteocalcin mit dem aus den Proben um die Bindung an den Antikörper.
Nach der Inkubationsphase wurde jede Kavität in drei Schritten mit je 300 µl des
Waschpuffers gewaschen (Washer: HydroFlexTM, Firma Tecan). Dadurch wurden die
Probenosteocalcin-Antikörper-Komplexe entfernt. Anschließend wurden je 150 µl
Enzymkonjugat (mit alkalischer Phosphatase konjugierter capriner Antikörper, der
34 2 Versuchstiere, Material und Methoden
gegen den murinen anti-Osteocalcin-Antikörper gerichtet ist) in jede Kavität pipettiert
und erneut 60 Minuten auf einem Horizontalschüttler (Thermomixer comfort 1,5
Firma Eppendorf) bei 20-25° C inkubiert. In der folgenden Waschphase wurde jede
Kavität in drei Schritten jeweils mit 300 µl Waschpuffer gewaschen und anschließend
vollständig entleert. Um das Antigen nun indirekt sichtbar zu machen, fand eine
Inkubation der Proben im weiteren Verlauf mit je 150 µl p-Nitrilphenylphosphat für
35-40 Minuten und 20-25 °C auf dem Horizontalschüttler statt, was zu einem
Farbumschlag führte, der je nach Konzentration des Antigens unterschiedlich stark
ausgeprägt war. Zum Abstoppen dieser Reaktion wurden 50 µl der Stopplösung
(0,5 M NaOH) beigefügt. Die Absorption wurde mittels eines Photometers
(NanoQuant infinite M200, Firma Tecan) bei 405 nm gemessen. Dabei besteht eine
negative Korrelation zwischen der Osteocalcinkonzentration einer Probe und der
gemessenen Extinktion. Um die Osteocalcinkonzentrationen zu bestimmen, wurden
die gemessenen Werte anhand eines Standards interpoliert und mithilfe des
Programms Magellan V 7.0 kalkuliert.
2.5.3 Milchproben
2.5.3.1 25-OHD3 in der Milch
Die Bestimmung von 25-OHD3 in der Milch des zweiten Versuchsdurchlaufs wurde
mittels High-Pressure-Liquid-Chromatography-Massenspektrometrie nach Verseifung
der Milchprobe mit ethanolischer Natronlauge durch das Analytical Research Center
der Firma DSM Nutritional Products in Kaiseraugst (Schweiz) durchgeführt.
2.6 Berechnung der Halbwertszeit von 25-OHD3
Zur Berechnung der Halbwertszeit von 25-OHD3 im Plasma der mit Hy-D
behandelten Kühe wurden die 25-OHD3-Konzentrationen ab dem ersten Tag p.p. mit
herangezogen. Von den nicht mit Hy-D supplementierten Kühen wurde für jeden
Zeitpunkt der Mittelwert der 25-OHD3-Konzentationen errechnet. Dieser wurde
2 Versuchstiere, Material und Methoden 35
jeweils bei den mit Hy-D supplementierten Tieren abgezogen, so dass die
Halbwertszeit theoretisch nur von dem über die Versuchsfütterung zugeführten
25-OHD3 errechnet werden konnte. Für die Bestimmung der Halbwertszeit von
25-OHD3 fand die folgende Formel Anwendung:
Y0= 25-OHD3-Konzentration am ersten Tag p.p.
k= Eliminationskonstante
2.7 Statistische Auswertung
Zur statistischen Auswertung der Daten wurden die Programme GraphPad Prism 5.0
(GraphPad Software, San Diego, California, USA) für Windows und SPSS 19.0 (IBM,
Armonk, New York, USA) für Windows verwendet.
Zur Bestimmung der Normalverteilung aller Parameter fand der Kolmogorow-
Smirnow-Test Anwendung. Bei der statistischen Analyse der Urinparameter fanden
unterschiedliche statistische Tests Anwendung, da die Werte nicht zu jedem
Zeitpunkt normalverteilt waren. Im ersten Versuchsdurchlauf wurden die Mittelwerte
zwischen den Gruppen mithilfe des ungepaarten Student’s t-test verglichen. Zu den
Zeitpunkten, zu denen keine Normalverteilung vorlag, wurde der nicht parametrische
Mann-Whitney-Test zur statistischen Analyse herangezogen. Im zweiten
Versuchsdurchlauf wurden die Mittelwerte zwischen den Gruppen mithilfe der
1-faktoriellen Varianzanalyse verglichen. Als Post-Tests wurde Tukeys Post-Test (für
den Gruppenvergleich) bzw. der Dunnett’s Muliple Comparison Test (für den
Vergleich der Werte der unterschiedlichen Zeitpunkte zum Wert zu Versuchsbeginn)
gewählt. Zum Vergleich der Mittelwerte des vierten und sechsten Fütterungstags
sowie Tag 6 p.p. zu den Basalwerten innerhalb einer Gruppe wurde in beiden
Versuchsdurchläufen zu den normal verteilten Zeitpunkten eine 1-faktorielle
Varianzanalyse, zu den nicht normal verteilten Zeitpunkten der nicht parametrische
Kruskal-Wallis-Test verwendet.
Für Blutparameter im peripartalen Zeitraum wurde eine 3-faktorielle Varianzanalyse
mit Messwiederholungen und einem gesättigten Modell der festen Faktoren
36 2 Versuchstiere, Material und Methoden
„Behandlung“, „Behandlungsdauer“ und „Laktationsnummer“ verwendet. Es wurde
unterschieden zwischen einer kurzen Behandlungsdauer (V1: 3-8 Tage bzw. V2:
3-10 Tage) und einer langen Behandlung (V1: 9-16 Tage bzw. V2: 11-16 Tage).
Tiere, die in der 3. oder einer höheren Laktation waren, wurden in einer Gruppe
zusammengefasst. Zur Bestimmung der Sphärizität fand der Mauchly’s Test
Verwendung. Bei Verletzung dieser wurde die Huynh Feldt (HF) Korrektur
berücksichtigt, um Innersubjekteffekte (Zeit und ihre Interaktionen) aufzuzeigen.
Zwischensubjekteffekte (Behandlung, Behandlungsdauer und Laktationsnummer)
wurden mit Typ III Quadratsummen bestimmt. Um für jeden Zeitpunkt die
geschätzten Randmittel jeder Gruppe zu vergleichen, fand der Fisher LSD Test
(Least Significant Difference) Anwendung.
Die Analyse der Blut-pH-Werte wurde eine 1-faktorielle Varianzanalyse mit
Messwiederholungen angewendet. Auch hier wurde zum Vergleich der geschätzten
Randmittel jeder Gruppe zu den einzelnen Zeitpunkte der Fisher LSD test
durchgeführt.
Post partum wurden für die untersuchten Blutparameter für jeden Zeitpunkt eine
univariate 3-faktorielle Varianzanalyse mit den festen Faktoren „Behandlung“,
„Behandlungsdauer“ und „Laktationsnummer“ verwendet.
Zur Analyse des 25-OHD3 in der Milch wurde der nicht parametrische Kruskal-Wallis-
test durchgeführt.
Zur Feststellung signifikanter Unterschiede zwischen den durchschnittlichen
Futteraufnahmen, den bestimmten Body-Condition-Scores wurde eine 1-faktorielle
Varianzanalyse mit Tukey‘s Post Test verwendet.
Für die Bestimmung signifikanter Unterschiede zwischen den Häufigkeiten der
peripartalen Erkrankungen der unterschiedlichen Gruppen wurde der nicht
parametrische Fisher’s exact test durchgeführt.
Zur Feststellung von Korrelationen fanden lineare Regressionsanalysen Anwendung.
3 Ergebnisse 37
3 Ergebnisse
3.1 Futteraufnahme
Die zur Bestimmung der Futteraufnahme durchgeführten Stichproben bei
Einzeltieren ergaben für beide Gruppen im ersten Versuchsdurchlauf eine
durchschnittliche Futteraufnahme von 5,7 ± 0,33 kg TS je Tier und Tag von Beginn
des Versuchs, dem 272. Tag der Trächtigkeit, bis zur Abkalbung.
Im zweiten Versuchsdurchlauf konnte von Beginn des Versuchs, dem 270.
Trächtigkeitstag, bis zur Abkalbung eine errechnete durchschnittliche
Futteraufnahme von 6,9 ± 0,47 kg TS (DCAD+Hy-D 6 mg), 7,4 ± 0,32 kg TS
(DCAD+Hy-D 4 mg) und 7,9 ± 0,56 kg TS (DCAD) je Tier und Tag festgestellt
werden. Die statistische Analyse ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen
den Gruppen.
3.2 Parameter des Säure-Basen-Haushalts
3.2.1 pH-Wert und BSQ im Harn
Zu Beginn der Versuche, also vor der Fütterung der sauren Salze, am 4. und 6.
Fütterungstag und am Tag 6 p.p., wurden Harnproben gewonnen. Dabei wurden
nicht zu jedem Zeitpunkt alle Tiere beprobt.
In allen Gruppen beider Versuchsdurchläufe sanken die Harn-pH-Werte nach Beginn
der Fütterung der anionenreichen Diät signifikant im Vergleich zum Ausgangswert ab
und stiegen nach der Futterumstellung, die mit der Abkalbung erfolgte, wieder an
(Tab. 3.1).
Im ersten Versuchsdurchlauf wurden signifikant niedrigere pH-Werte in der
ausschließlich mit einer anionenreichen Diät gefütterten Tiere im Vergleich zu den
mit Hy-D supplementierten Kühe am vierten Tag nach Beginn der Versuchsfütterung
festgestellt. Diese Unterschiede konnten im zweiten Versuchsdurchlauf nicht
beobachtet werden (Tab. 3.1).
Mithilfe des errechneten Basen-Säuren-Quotienten konnten diese Ergebnisse
bestätigt werden (Tab. 3.2).
38 3 Ergebnisse
Tabelle 3.1: pH-Werte im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test, 1-faktorielle Varianzanalyse. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines Versuches zum jeweiligen Zeitpunkt wieder: p < 0,05. Sternchen geben signifikante Unterschiede innerhalb der Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,001: ***, p < 0,001.
pH im Harn
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3mg
DCAD DCAD+Hy-D
6mg DCAD+Hy-D
4mg DCAD
Versuchs-beginn
8,21 ± 0,08 (n = 10)
8,24 ± 0,09 (n = 8)
8,42 ± 0,06 (n = 10)
8,32 ± 0,09 (n = 11)
8,4 ± 0,05 (n = 11)
4.Fütterungs-tag
7,25 ± 0,16
a **
(n = 29) 6,77
± 0,16
b***
(n = 29) 6,39 ± 0,25 ***
(n = 10) 6,96 ± 0,26 ***
(n = 11) 6,84 ± 0,26 ***
(n = 11)
6.Fütterungs-tag
6,64 ± 0,23 *** (n = 12)
6,02 ± 0,31 *** (n = 8)
6,3 ± 0,29 *** (n = 10)
6,46 ± 0,33 *** (n = 9)
6,63 ± 0,33 *** (n = 7)
6 Tage p.p.
7,98 ± 0,12 (n = 28)
8,07 ± 0,09 (n = 28)
8,1 ± 0,11 (n = 10)
7,94 ± 0,2 (n = 10)
8,18 ± 0,05 (n = 10)
Tabelle 3.2: Basen-Säuren-Quotient im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test, 1-faktorielle Varianzanalyse. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines Versuches zum jeweiligen Zeitpunkt wieder: p < 0,05. Sternchen geben signifikante Unterschiede innerhalb der Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,001: ***.
BSQ
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD DCAD+Hy-D
6 mg DCAD+Hy-D
4 mg DCAD
Versuchs-beginn
1,82 ± 0,2 (n = 10)
1,88 ± 0,16 (n = 8)
2,23 ± 0,14 (n = 10)
2,14 ± 0,16 (n = 11)
2,32 ± 0,15 (n = 11)
4.Fütterungs-tag
1,08 ± 0,06a***
(n = 29) 0,87 ± 0,05
b***
(n = 29) 0,82 ± 0,04***
(n = 10) 1,02 ± 0,12***
(n = 11) 0,94 ± 0,1***
(n = 11)
6.Fütterungs-tag
0,94 ± 0,15*** (n = 12)
0,66 ± 0,80*** (n = 8)
0,81 ± 0,05*** (n = 10)
0,9 ± 0,09*** (n = 9)
0,82 ± 0,06*** (n = 7)
6 Tage p.p.
1,5 ± 0,11 (n = 28)
1,54 ± 0,11 (n = 28)
2,76 ± 0,9 (n = 10)
1,78 ± 0,18 (n = 10)
1,48 ± 0,08 (n = 10)
3.2.2 pH-Wert im Vollblut
In Abbildung 3.1 ist der Verlauf des pH-Wertes im Vollblut für beide
Versuchsdurchläufe von Beginn der Versuchsfütterung bis zur Abkalbung dargestellt.
3 Ergebnisse 39
Nach dem Beginn der Fütterung sank dieser in allen Gruppen leicht ab, blieb aber
während des gesamten Beobachtungszeitraums im physiologischen Bereich.
pH-Werte im VollblutVersuchsdurchlauf 1
0 2 4 6 80
77.3
7.4
7.5
7.6
DCAD+Hy-D 3 mg (14) DCAD V1 (9)
a
b
Fütterungstage
pH
pH-Werte im VollblutVersuchsdurchlauf 2
0 2 4 6 807
7.3
7.4
7.5
7.6
DCAD+Hy-D 6 mg (21) DCAD+Hy-D 4 mg (18)
a
b
DCAD V2 (15)
a
Fütterungstage
pH
Abbildung 3.1: Verlauf des pH-Wertes im Vollblut. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse der 1-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: V1: Zeit (p < 0,001); V2: Zeit (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
Durch die statistische Analyse konnte ein signifikanter Einfluss der Zeit in beiden
Versuchsdurchläufen dargestellt werden. Ebenso wurden am 8. Fütterungstag
signifikante pH-Wert-Unterschiede im Vollblut gemessen. Während im ersten
Versuchsdurchlauf bei der ausschließlich mit sauren Salzen gefütterten Gruppe die
40 3 Ergebnisse
niedrigsten Werte gemessen wurden, waren im zweiten Versuchsdurchlauf die der
DCAD+Hy-D 4 mg-Gruppe signifikant niedriger als die der anderen beiden Gruppen.
3.3 Mineralstoffe im Harn
3.3.1 Calcium im Harn
Von Versuchsbeginn bis zum 6. Fütterungstag stiegen die Ca-Ausscheidungen über
den Harn in beiden Versuchen fortwährend an und sanken nach Beendigung der
Fütterung der anionenreichen Diät wieder ab (Tab. 3.3). Signifikant höhere Werte im
Vergleich zum Basalwert konnten innerhalb der Gruppen am 4. und/oder 6. Tag
festgestellt werden. Zusätzlich wurden bei den mit Hy-D supplementierten Tieren am
4. und 6. Fütterungstag höhere renale Ca-Exkretionen im Vergleich zu den nicht mit
Hy-D behandelten Tieren gemessen. Statistisch signifikant war der Unterschied
zwischen der DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe und der DCAD Gruppe im zweiten Versuch
am 4. Fütterungstag.
3.3.2 Magnesium im Harn
In allen Gruppen stiegen in beiden Versuchsdurchläufen die renalen Mg-Exkretionen
aller Gruppen bis zum 6. Fütterungstag im Vergleich zum Ausgangswert an.
Aufgrund der hohen Streuungen waren diese Unterschiede jedoch nicht immer
statistisch signifikant. Nach der Abkalbung sanken die Werte wieder auf das
Ausgangsniveau ab (Tab. 3.4).
3.3.3 Phosphat im Harn
Bei den renalen Pi-Ausscheidungen konnten weder zu den untersuchten Zeitpunkten
zwischen den Gruppen eines Versuchsdurchlaufs, noch innerhalb einer jeden
Gruppe über den Versuchszeitraum hinweg signifikante Unterschiede festgestellt
werden (Tab. 3.5).
3 Ergebnisse 41
Tabelle 3.3: Ca-Konzentrationen in Relation zu den Creatininkonzentrationen im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test; 1-faktorielle Varianzanalyse (exkl. post partum) post partum: Mann-Whitney-Test; Kruskal-Wallis-Test. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen eines Versuches zum jeweiligen Zeitpunkt wieder: p < 0,05. Sternchen geben signifikante Unterschiede innerhalb der Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,05: *, p < 0,01: **, p < 0,001: ***.
Ca*Crea-1
[mmol*mmol
-1]
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3mg
DCAD DCAD+Hy-D
6mg DCAD+Hy-D
4mg DCAD
Versuchs-beginn
0,39 ± 0,13 (n = 10)
0,21 ± 0,05 (n = 8)
0,23 ± 0,05 (n = 10)
0,27 ± 0,06 (n = 11)
0,20 ± 0,04 (n = 11)
4.Fütterungs-tag
0,98 ± 0,13** (n = 29)
0,73 ± 0,11* (n = 29)
0,95 ±0,15
a,b **
(n = 10) 1,03
± 0,23
a **
(n = 11) 0,44 ± 0,10
b
(n = 11)
6.Fütterungs-tag
1,45 ± 0,25*** (n = 12)
0,96 ± 0,29** (n = 8)
1,41 ± 0,18*** (n = 10)
1,11 ± 0,26 ** (n = 9)
0,92 ± 0,11** (n = 7)
6 Tage p.p.
0,28 ± 0,06 (n = 28)
0,24 ± 0,05 (n = 28)
0,43 ± 0,12 (n = 10)
0,39 ± 0,14 (n = 10)
0,42 ± 0,14 (n = 10)
Tabelle 3.4: Mg-Konzentrationen in Relation zu den Creatininkonzentrationen im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test; 1-faktorielle Varianzanalyse. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse. Sternchen geben signifikante Unterschiede innerhalb der Gruppen im Vergleich zum Basalwert wieder: p < 0,05: *, p < 0,01: **.
Mg*Crea-1
[mmol*mmol-1
]
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3mg
DCAD DCAD+Hy-D
6mg DCAD+Hy-D
4mg DCAD
Versuchs-beginn
1,06 ± 0,16 (n = 10)
0,91 ± 0,14 (n = 8)
1,21 ± 0,17 (n = 10)
1,17 ± 0,14 (n = 11)
1,4 ± 0,13 (n = 11)
4.Fütterungs-tag
1,91 ± 0,15 ** (n = 29)
1,93 ± 0,28 (n = 29)
1,88 ± 0,26 (n = 10)
1,73 ± 0,28 (n = 11)
1,87 ± 0,19 (n = 11)
6.Fütterungs-tag
1,75 ± 0,15 * (n = 12)
1,60 ± 0,23 (n = 8)
1,94 ± 0,20 (n = 10)
1,94 ± 0,28 * (n = 9)
2,20 ± 0,30 (n = 7)
6 Tage p.p.
0,69 ± 0,09 (n = 28)
0,78 ± 0,15 (n = 28)
1,19 ± 0,21 (n = 10)
1,02 ± 0,11 (n = 10)
1,14 ± 0,25 (n = 10)
42 3 Ergebnisse
Tabelle 3.5: Pi-Konzentrationen in Relation zu den Creatininkonzentrationen im Harn. Dargestellt sind MW ± SEM. V1: Student’s t-test, 1-faktorielle Varianzanalyse (exkl. post partum) post partum: Mann-Whitney-Test; Kruskal-Wallis-Test. V2: 1-faktorielle Varianzanalyse.
P*Crea-1
[mmol*mmol-1
]
Versuch 1 Versuch 2
DCAD+Hy-D 3mg
DCAD DCAD+Hy-D
6mg DCAD+Hy-D
4mg DCAD
Versuchs-beginn
0,05 ± 0,007 (n = 10)
0,06 ± 0,009 (n = 8)
0,05 ± 0,002 (n = 10)
0,05 ± 0,004 (n = 11)
0,05 ± 0,006 (n = 11)
4.Fütterungs-tag
0,04 ± 0,002 (n = 29)
0,04 ± 0,002 (n = 29)
0,04 ± 0,002 (n = 10)
0,04 ± 0,003 (n = 11)
0,05 ± 0,005 (n = 11)
6.Fütterungs-tag
0,05 ± 0,011 (n = 12)
0,04 ± 0,003 (n = 8)
0,09 ± 0,046 (n = 10)
0,06 ± 0,014 (n = 9)
0,05 ± 0,005 (n = 7)
6 Tage p.p.
0,06 ± 0,021 (n = 28)
0,05 ± 0,008 (n = 28)
0,05 ± 0,005 (n = 10)
0,05 ± 0,006 (n = 10)
0,04 ± 0,003 (n = 10)
3.4 Blutparameter im peripartalen Zeitraum
3.4.1 Vitamin D-Metabolite
3.4.1.1 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma
Während in den mit Hy-D supplementierten Gruppen die mittleren
25-OHD3-Plasmakonzentrationen nahezu linear bis zum Ende der Applikation
anstiegen, blieben die der ausschließlich mit sauren Salzen gefütterten Tiere in
beiden Versuchsdurchläufen über den gesamten Beobachtungszeitraum hinweg
konstant zwischen 47 ng*ml-1 und 58 ng*ml-1 (V1) bzw. 33 ng*ml-1 und 50 ng*ml-1
(V2) (Abb. 3.2).
Die Abbildungen 3.3 und 3.4 zeigen die mittleren 25-OHD3-Plasmakonzentrationen
der Tiere beider Versuchsdurchläufe in zeitlicher Relation zur Abkalbung.
In den mit Hy-D behandelten Gruppen des ersten Versuchsdurchlaufs und den
DCAD+Hy-D 4 mg Gruppen des zweiten Versuchsdurchlaufs fielen die 25-OHD3
Werte nach der Abkalbung vorerst ab (DCAD+Hy-D 3 mg: ~10% bzw. DCAD+Hy-D 4
mg: ~20%), bevor innerhalb des ersten Tages p.p. Maximalkonzentrationen erreicht
wurden. In den DCAD+Hy-D 6 mg Gruppen wurden ebenfalls Höchstwerte an
25-OHD3 innerhalb eines Tages p.p. erreicht, allerdings ohne vorheriges Absinken
3 Ergebnisse 43
nach der Abkalbung. Dabei wurden höhere 25-OHD3-Konzentrationen in den höher
mit Hy-D dosierten Gruppen festgestellt als in den Gruppen mit geringerer Hy-D
Dosierung (Abb. 3.3 oben und 3.4 oben). Nach dem Erreichen der
Maximalkonzentrationen 12 Stunden p.p. bzw. einen Tag p.p. sanken die 25-OHD3
Konzentrationen stetig bis zum Ende des Beobachtungszeitraums.
Der Einfluss der Laktationsnummer auf die 25-OHD3-Plasmakonzentrationen ist in
den Abbildungen 3.3 unten und 3.4 unten dargestellt. Während ante partum nur in
der 4 mg Gruppe die 25-OHD3-Konzentrationen der Tiere in der zweiten
Laktationsperiode numerisch höher waren als die der älteren Tiere, konnte dies ab
dem ersten Tag post partum bei allen Dosierungen beobachtet werden. Statistisch
signifikante Unterschiede innerhalb der Dosierungsgruppen konnten im ersten
Versuchsdurchlauf am vierten Tag post partum, im zweiten Versuchsdurchlauf am
25-OHD3 im Plasma
Ante partum
1 3 5 7 9 11 13 15 17 190
50
100
150
200
250
DCAD+Hy-D 3 mg
DCAD V1
DCAD+Hy-D 6 mg
DCAD+Hy-D 4 mg
DCAD V2
Fütterungstage
25-O
HD
3 [
ng
*ml-1
]
Abbildung 3.2: Darstellung der linearen Regression der 25-OHD3-Konzentrationen in Abhängigkeit der Fütterungsdauer beider Versuchsdurchläufe. Die p-Werte geben signifikante Unterschiede zu 0 an. DCAD+Hy-D 6 mg (V2): y = (14,2 ± 0,6)x + (27,5 ± 4,1); r
2 = 0,79; p < 0,001;
DCAD+Hy-D 4 mg (V2): y = (9,7 ± 0,5)x + (29,6 ± 3,5); r2 = 0,71; p < 0,001;
DCAD+Hy-D 3 mg (V1): y = (8,0 ± 0,8)x + (43,7 ± 4,3); r2 = 0,46; p < 0,001;
DCAD (V2): y = (0,1 ± 0,2)x + (39,7 ± 1,4); r2 < 0,01; p > 0,5.;
DCAD (V1): y = (0,1 ± 0,3)x – (51,3 ± 1,9); r2 < 0,01; p > 0,5.
44 3 Ergebnisse
ersten Tag post partum (DCAD+Hy-D 6 mg) bzw. am zweiten Tag post partum
(DCAD+Hy-D 4 mg) festgestellt werden.
25-OHD3-Konzentrationen
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0
50
100
150
200
250
300
-4 -2 0 2 4
DCAD+Hy-D 3mgkurze Behandlung (16)
DCAD+Hy-D 3mglange Behandlung (14)
DCAD
lange Behandlung (9)DCAD
kurze Behandlung (21)
b
b,c
c
a
a a a aa
a
b
b bb
bb
a
cc cc c b
cc cc c c b
c
basal
a
Tage um die Geburt
25-O
HD
3[n
g*m
l-1]
25-OHD3-Konzentrationen
Einfluss der Laktationsnummer auf die mit Hy-D behandelten Gruppen
0
50
100
150
200
250
300
-4 -2 0 2 4
DCAD+Hy-D 3 mg 3. Laktation (19)
basal
a
b
DCAD+Hy-D 3 mg 2. Laktation (11)
Tage um die Geburt
25-O
HD
3[n
g*m
l-1]
Abbildung 3.3: V1: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse
der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung (p < 0,001), Behandlungsdauer (p = 0,012), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,009), Zeit * Behandlungsdauer (p = 0,005), Zeit * Behandlung (p < 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p = 0,004), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,002). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3 Ergebnisse 45
25-OHD3-Konzentrationen
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0
50
100
150
200
250
300
-4 -2 0 2 4
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (17)
DCAD lange Behandlung (10)
DCAD kurze Behandlung (20)
basal
a
b
c
d
ee
a
b
b
c
d
d
a
b
c
c
d
d
a
b
b
c
d
d
a
b
b
c
d
d
a
a
a
b
c
c
a
b
b
c
d
d
a
bb
c
d
d
Tage um die Geburt
25-O
HD
3 [
ng
*ml-1
]
25-OHD3-Konzentrationen
Einfluss der Laktationsnummer auf die mit Hy-D behandelten Gruppen
0
50
100
150
200
250
300
-4 -2 0 2 4
DCAD+Hy-D 4 mg; 3.Laktation (11)
basal
a
a,b
DCAD+Hy-D 4 mg; 2.Laktation (19)
a
b
a
b
DCAD+Hy-D 6 mg; 2. Laktation (22)
DCAD+Hy-D 6 mg; 3. Laktation (8)
aa,ba,b
b
a
a
a,b
b
a
a,b
b,c
c
a
a,ba,b
b
a
a,b
b,c
c
aa,b
b,c
c
b,c
c
a,b
c
b,c
c
Tage um die Geburt
25-O
HD
3[n
g*m
l-1]
Abbildung 3.4: V2: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis
der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung (p < 0,001), Behandlungsdauer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,003), Zeit * Behandlung (p < 0,001), Zeit * Behandlungsdauer (p < 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p < 0,001), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
46 3 Ergebnisse
3.4.1.2 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma
Die im ersten Versuchsdurchlauf ermittelten mittleren
1,25-(OH)2D3-Plasmakonzentrationen sind in der Abbildung 3.5 dargestellt. Sie
blieben in allen Gruppen von Versuchsbeginn bis zum Tag 2 a.p. relativ stabil bei
etwa 100 pg*ml-1.
Anschließend wurde in allen Gruppen ein zunächst moderater, nach der Abkalbung
aber ein starker Anstieg festgestellt. Während in den nicht supplementierten DCAD-
Gruppen die Maximalwerte zwölf Stunden nach der Abkalbung gemessen werden
konnten, stiegen die Konzentrationen in den DCAD+Hy-D Gruppen weiter an, so
dass die höchsten Konzentrationen erst 24 Stunden p.p. erreicht wurden. Nicht nur
diese Maximalwerte, sondern auch die 1,25-(OH)2D3-Plasmakonzentrationen waren
bei den mit Hy-D behandelten Tieren bis zum Ende des Beobachtungszeitraums
signifikant höher.
Zusätzlich hatte die Laktationsnummer der Kühe einen signifikanten Einfluss auf die
1,25-(OH)2D3-Plasmakonzentrationen im peripartalen Zeitraum. Von Tag 2 a.p. bis
zu Tag 2 p.p. wurden signifikant höhere 1,25-(OH)2D3-Werte bei Tieren in der 3. bis
8. Laktationsperiode im Vergleich zu Tieren der 2. Laktationsperiode festgestellt.
In Abbildung 3.6 sind die mittleren 1,25-(OH)2D3-Plasmakonzentrationen der Tiere
des zweiten Versuchsdurchlaufs dargestellt. Werte, die unter der Nachweisgrenze
von 20 pg*ml-1 lagen, wurden auf 20 pg*ml-1 festgelegt. Von Versuchsbeginn bis Tag
2 a.p. kam es zu geringen Anstiegen in den mit Hy-D behandelten Gruppen im
Vergleich zu den unbehandelten Gruppen.
Wie im ersten Versuch stiegen die 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen zwischen Tag 2
a.p. bis zur Abkalbung erst langsam, nach der Abkalbung aber stärker an. Die
höchsten Maximalkonzentrationen wurden in der lang behandelten
DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe erreicht, welche sich signifikant von denen der nicht mit
Hy-D behandelten Gruppen unterschieden (Abb. 3.6 oben). Auch im zweiten Versuch
wurden bei den älteren Tieren (3. bis 8. Laktation) signifikant höhere 1,25-(OH)2D3-
Plasmakonzentrationen im peripartalen Zeitraum festgestellt als bei Tieren in der 2.
Laktationsperiode (Abb. 3.6 unten).
3 Ergebnisse 47
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0
100
200
300
400
-4 -2 0 2 4
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (16)
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (14)
DCAD
kurze Behandlung (21)DCAD
lange Behandlung (9)
basal
a
a,b
b
b
a
a,b
a,b
b
a
a
b
bab
bb
Tage um die Geburt
1,2
5-(
OH
) 2D
3[p
g*m
l-1
]
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen
Einfluss der Laktationsnummer
0
100
200
300
400
-4 -2 0 2 4basal
a
b
a
b
a
b
2. Laktation (25) 3. Laktation (35)
a
a
a
b
bb
Tage um die Geburt
1,2
5-(
OH
) 2D
3[p
g*m
l-1
]
Abbildung 3.5: V1: 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung (p = 0,001), Laktationsnummer (p = 0,006), Zeit * Behandlungsdauer (p = 0,008), Zeit * Laktationsnummer (p = 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
48 3 Ergebnisse
#: DCAD+Hy-D 4 mg lange Behandlung: a;
DCAD+Hy-D 6 mg kurze Behandlung, DCAD+Hy-D 6 mg lange Behandlung, DCAD+Hy-D 4 mg kurze Behandlung: a,b;
DCAD kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung: b
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0
20
40
60
80
-2 0 2 4
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (13)
DCAD kurze Behandlung(20)
DCAD lange Behandlung(10)
basal
a
c
b,cb,c
a,b,ca,b
bb
bb
a,b
a
a
a
a,b
b,cb,c
c
#
#
Tage um die Geburt
1,2
5-(
OH
) 2D
3[p
g*m
l-1
]
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen
Einfluss der Laktationsnummer
0
20
40
60
80
-2 0 2 4
2. Laktation (62) 3. Laktation (28)
basal
a
a
a
b
b
b
Tage um die Geburt
1,2
5-(
OH
) 2D
3[p
g*m
l-1
]
Abbildung 3.6: V2: 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Laktationsnummer (p = 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p < 0,001), Behandlungsdauer (p = 0,060). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.4.2 PTH-Konzentrationen im Plasma
Aufgrund der hohen individuellen Variabilität der PTH-Konzentrationen wurden die
absoluten Werte zum Basalwert der einzelnen Tiere in Beziehung gesetzt. Während
3 Ergebnisse 49
im ersten Versuchsdurchlauf die Fütterungsdauer der anionenreichen Diät
unabhängig von der Supplementierung mit Hy-D der ausschlaggebende Faktor war,
der die PTH-Konzentrationen beeinflusste (Abb. 3.7), konnte im zweiten
Versuchsdurchlauf neben einem Effekt der Interaktion aus Behandlung,
Behandlungsdauer und Laktationsnummer zusätzlich ein starker Einfluss der
Laktationsnummer beobachtet werden (Abb. 3.8). Da im ersten Versuchsdurchlauf
nur Tiere der 2. Laktationsperiode untersucht wurden, konnte der Alterseinfluss nur
im zweiten Versuchsdurchlauf dargestellt werden (Abb. 3.8 unten)
Die PTH-Konzentrationen der lang behandelten Tiere stiegen im Vergleich zu denen
der kurz behandelten Tiere im peripartalen Zeitraum nicht so stark an (V2) bzw.
sanken sogar leicht ab (V1). Im zweiten Versuchsdurchlauf traf dieses hingegen nur
bei den mit Hy-D supplementierten Tieren zu.
PTH - Differenzen zum BasalwertEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
-2 -1 0 1 2
0
100
200
300
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (5)
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (4)
DCADkurze Behandlung (5)
DCADlange Behandlung (4)
a
a,b
a,b
b
Tage um die Geburt
P
TH
[p
g*m
l-1]
Abbildung 3.7: V1: PTH-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind die MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert der absoluten PTH-Konzentrationen vor Versuchsbeginn. Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Behandlungsdauer (p = 0,045). Die Anzahl der Tiere ist Klammern angegeben.
50 3 Ergebnisse
PTH - Differenzen zum BasalwertEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
-2 0 2 4 6 8
0
100
200
300
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (10)
DCAD kurze Behandlung (5)
DCAD lange Behandlung (5)
a
a,ba,b
a,ba,b
b
Tage um die Geburt
P
TH
[p
g*m
l-1]
PTH - Differenzen zum BasalwertEinfluss der Laktationsnummer
-2 0 2 4 6 8
0
100
200
300
2.Laktation (31) 3.Laktation (19)
b
ba
a
Tage um die Geburt
P
TH
[p
g*m
l-1]
Abbildung 3.8: V2: PTH-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind die MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert der absoluten PTH-Konzentrationen vor Versuchsbeginn; Oben: Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer; Unten: Einfluss der Laktationsnummer; Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Laktationsnummer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer * Laktationsnummer (p = 0,013); Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3 Ergebnisse 51
3.4.3 Mineralstoffe
3.4.3.1 Calcium
3.4.3.1.1 Ca2+-Konzentrationen im Vollblut
Die im ersten Versuchsdurchlauf im Vollblut aller Tiere gemessenen mittleren
Ca2+-Konzentrationen sind in Abbildung 3.9 abgebildet.
Ca2+-KonzentrationenEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (16)
DCAD
kurze Behandlung (21)DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (14)
DCAD
lange Behandlung (9)
basal
a
b
aa,b
bb
#
a
bbb
b
b
#: DCAD kurze Behandlung: a DCAD+Hy-D lange Behandlung, DCAD lange Behandlung: a,b DCAD+Hy-D kurze Behandlung: b
Tage um die Geburt
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Abbildung 3.9: V1: Ca
2+-Konzentrationen im Vollblut aller Tiere. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse: Zeit (p < 0,001), Laktationsnummer (p = 0,011), Zeit * Behandlung (p = 0,053). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
In der lang behandelten DCAD+Hy-D Gruppe wurden vier und zwei Tage a.p.
signifikant höhere Konzentrationen als in den übrigen Gruppen festgestellt. Zur
Abkalbung fand in allen vier Gruppen ein unterschiedlich stark ausgeprägter Abfall
der Ca2+-Werte statt. Zu diesem Zeitpunkt waren die Werte der kurz behandelten
DCAD Gruppe ohne Supplementierung signifikant höher als die der kurz behandelten
DCAD+Hy-D Gruppe. Post partum stiegen die Ca2+-Konzentrationen in allen
Gruppen wieder an. Während in den beiden nicht mit Hy-D supplementierten
Gruppen die Ca2+-Konzentrationen bis zwölf Stunden p.p. anstiegen und im
Folgenden auf einem relativ stabilen Niveau verweilten, stiegen die Ca2+-Werte in
den mit Hy-D supplementierten Gruppen bis zum Tag 2 p.p. (kurze Behandlung)
52 3 Ergebnisse
bzw. bis zum Tag 4 p.p. (lange Behandlung) an. An Tag 4 p.p. wurden in der lang
behandelten DCAD+Hy-D Gruppe signifikant höhere Ca2+-Konzentrationen als in der
kurz behandelten DCAD+Hy-D Gruppe und der lang behandelten DCAD Gruppe
festgestellt.
Ca2+-Konzentrationen; Tiere der 2. LaktationEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (6)
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (5)
DCAD
kurze Behandlung (10)DCAD
lange Behandlung (4)
basal
a
ba,b
a
b
a,b
b
a
a,b
b
b
a,b
Tage um die Geburt
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
#: DCAD+Hy-D lange Behandlung: a DCAD lange Behandlung: a,b DCAD+Hy-D kurze Behandlung, DCAD kurze Behandlung: b
Ca2+-Konzentrationen; Tiere der 3. LaktationEinfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (9)
DCAD
kurze Behandlung (11)DCAD
lange Behandlung (5)
basal
a
b
a,ba,b
a
a,ba,b
b
#
Tage um die Geburt
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Abbildung 3.10: V1: Ca
2+-Konzentrationen im Vollblut der Kühe in der 2. Laktation (oben) und der
Tiere in der ≥3. Laktation. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse der 2-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Oben: Zeit (p < 0,001) Unten: Zeit (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3 Ergebnisse 53
Da das Alter der Tiere einen starken Einfluss auf die peripartalen
Ca2+-Konzentrationen hatte, sind die Behandlungseffekte in der Abbildung 3.10 noch
einmal separat für die Kühe der zweiten und höheren Laktationsnummern dargestellt.
Deutlich wird, dass bei den jüngeren Tieren die Ca2+-Konzentrationen zur Abkalbung
in allen Gruppen nah beieinander lagen, bei den älteren Tieren führte die
Supplementierung mit Hy-D zur Abkalbung zu niedrigeren Ca2+-Konzentrationen als
die ausschließliche Fütterung einer anionenreichen Diät.
bb
Ca2+-KonzentrationenEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D4 mglange Behandlung (13)
DCAD kurze Behandlung(20)
DCAD lange Behandlung(10)
b
b
b
b
#
#: DCAD kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung,
DCAD+Hy-D 4 mg kurze Behandlung: a
DCAD+Hy-D 6 mg kurze Behandlung,
DCAD+Hy-D 6 mg lange Behandlung: a,b
DCAD+Hy-D 4 mg lange Behandlung: b
$
$: DCAD+Hy-D 6 mg lange Behandlung: a
DCAD kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung,
DCAD+Hy-D 4 mg kurze Behandlung,
DCAD+Hy-D 6 mg kurze Behandlung: a,b
DCAD+Hy-D 4 mg lange Behandlung: b
bb
ba,b
aa
a,baa
a,ba
a,b
Tage um die Geburt
Ca
2+ [m
mol*
l-1]
Abbildung 3.11: V2: Ca
2+-Konzentrationen im Vollblut aller Tiere. Dargestellt sind MW ± SEM.
Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung (p = 0,037), Laktationsnummer (p < 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,018), Behandlung * Laktationsnummer (p = 0,006), Behandlung * Behandlungsdauer * Laktationsnummer (p = 0,017). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
In Abbildung 3.11 sind die während des zweiten Versuchsdurchlaufs ermittelten
mittleren Ca2+-Konzentrationen aller Tiere dargestellt.
Wie im ersten Versuch führte die Supplementierung mit Hy-D zu höheren
Ca2+-Konzentrationen vor der Abkalbung. Das peripartale Absinken der
Ca2+-Konzentrationen war in der lang behandelten DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe am
stärksten ausgeprägt.
54 3 Ergebnisse
Ca2+-Konzentrationen; Tiere der 2. LaktationEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.00.5
-4 -2 0 2 4
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (9)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (11)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (8)
DCAD kurze Behandlung(14)
DCAD lange Behandlung(7)
bb
a
a,ba,b
a
Tage um die Geburt
Ca
2+ [m
mol*
l-1]
Ca2+-Konzentrationen; Tiere der 3. LaktationEinfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0.00.5
-4 -2 0 2 4
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (4)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (4)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (6)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (5)
DCAD kurze Behandlung(6)
DCAD lange Behandlung(3)
a
b
b
b
b
a
b
b
b
a
b
a,b
a,b
#
#: DCAD+Hy-D 6 mg lange Behandlung: a DCAD+Hy-D 6 mg kurze Behandlung, DCAD kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung: a,b DCAD+Hy-D 4 mg kurze Behandlung, DCAD+Hy-D 4 mg lange Behandlung: b
a,b
bb
a
bbb
bb
a,ba,b
a
a,b
a,b
a
b
b
Tage um die Geburt
Ca
2+ [m
mol*
l-1]
Abbildung 3.12: V2: Ca
2+-Konzentrationen im Vollblut der Kühe der zweiten Laktation (oben) und
der Tiere der ≥3. Laktation (unten). Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 2-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Oben: Zeit (p < 0,001); Unten: Zeit (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,029). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
Post partum stiegen in allen Gruppen die Ca2+-Konzentrationen wieder an, wobei für
die lang behandelte DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe ab sechs Stunden nach der
Abkalbung bis zum Tag 4 p.p. die höchsten Werte ermittelt werden konnten.
3 Ergebnisse 55
Signifikant unterschieden sie sich an den Tagen 2 und 4 p.p. von den Werten der
nicht mit Hy-D supplementierten Gruppen bzw. der lang behandelten, niedrig
dosierten Gruppe.
In der Abbildung 3.12 sind die Behandlungseffekte noch einmal separat für die Kühe
der 2. und höheren Laktationsnummern dargestellt. Es wird deutlich, dass die
beobachteten Effekte, also die höheren Ca2+-Konzentrationen in den Hy-D Gruppen
a.p., den deutlichen Abfall der in der lang behandelten 4 mg Hy-D Gruppe und die
konstant höheren Ca2+-Konzentrationen in der lang behandelten 6 mg Hy-D Gruppe,
vor allem bei Kühen höherer Laktationsnummern auftraten.
3.4.3.1.2 Cat-Konzentrationen im Plasma
Die mittleren Gesamtcalciumkonzentrationen (Cat) der Tiere des ersten
Versuchsdurchlaufs sind in Abbildung 3.13 dargestellt. An Tag 2 a.p. führte die Hy-D
Supplementierung in der lang behandelten Gruppe zu signifikant höheren Cat-
Konzentrationen als bei Tieren, die nur 3-8 Tage ausschließlich eine anionenreiche
Diät erhielten (kurze Behandlung). Nach einem Absinken der Cat-Konzentrationen in
allen Gruppen zur Abkalbung auf etwa 2,0 mmol*l-1, fanden unterschiedlich schnelle
Wiederanstiege der Cat-Werte in den verschiedenen Gruppen statt, so dass sechs
Stunden p.p. signifikant höhere Cat-Konzentrationen in beiden DCAD Gruppen im
Vergleich der kurz behandelten DCAD+Hy-D Gruppe gemessen werden konnten.
Nach stetigem Anstieg in der lang behandelten DCAD+Hy-D Gruppe, wurden in
dieser Gruppe an Tag 4 p.p. signifikant höhere Cat-Konzentrationen festgestellt als
in den nicht mit Hy-D supplementierten Gruppen.
In Abbildung 3.14 sind die mittleren Cat-Konzentrationen aller Kühe des zweiten
Versuchsdurchlaufs im peripartalen Zeitraum dargestellt. Nach initial höheren Cat-
Konzentrationen in beiden nicht mit Hy-D supplementierten Gruppen, führte die Hy-D
Behandlung an Tag 4 a.p. (DCAD+Hy-D 4 mg, kurze Behandlung) bzw. an Tag 2 a.p.
(beide lang mit Hy-D behandelte Gruppen) zu signifikant höheren Cat-Werten. Wie
schon bei den Ca2+-Konzentrationen beobachtet wurde, fand in der lang behandelten
4 mg Hy-D Gruppe zur Abkalbung der stärkste Abfall der Cat-Konzentrationen statt.
56 3 Ergebnisse
Cat- Konzentrationen
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
01
-4 -2 0 2 4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (16)
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (14)
DCAD
kurze Behandlung (21)DCAD
lange Behandlung (9)
basal
a
a,ba,b
b
##
#
#: DCAD+Hy-D lange Behandlung: a DCAD+Hy-D kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung: a,b
DCAD kurze Behandlung: b
##: DCAD kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung: a DCAD+Hy-D lange Behandlung: a,b
DCAD+Hy-D kurze Behandlung: b
Tage um die Geburt
Ca
t[m
mol
*l-1
]
Abbildung 3.13: V1: Cat-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnisse der
3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Zeit * Behandlung (p = 0,025). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den unterschiedlichen Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
Cat-Konzentrationen
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (13)
DCAD kurze Behandlung(20)
DCAD lange Behandlung(10)
basal
aabbbb
aa,ba,b
a,bbb
aa
a,bb,cb,c
c a
aa,b
a,b,cb,c
c
aaaa
a,bb
# ##
#: DCAD+Hy-D 6mg lange Behandlung: a DCAD+Hy-D 4mg kurze Behandlug, DCAD+Hy-D 6mg kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung, DCAD kurze Behandlung: a,b DCAD+Hy-D 4mg lange Behandlung: b
##: DCAD+Hy-D 6mg lange Behandlung: a DCAD lange Behandlung, DCAD+Hy-D 4mg kurze Behandlung; DCAD+Hy-D 6mg kurze Behandlung, DCAD+Hy-D 4mg lange Behandlung: a,b DCAD kurze Behandlung: b
Tage um die Geburt
Ca
t[m
mo
l*l-1
]
Abbildung 3.14: V2: Cat-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der
3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Laktationsnummer (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,027), Zeit * Behandlung (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3 Ergebnisse 57
Cat-Konzentrationen; Tiere der 2. Laktation
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (9)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (11)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (8)
DCAD kurze Behandlung(14)
DCAD lange Behandlung(7)
basal
aabbbb
a
a,b
b
bbb
aa,b
b,c
a,b,c
b,c
caa
a,ba,b
bb
aa
a,b
a,ba,b
b
#
#: DCAD lange Behandlung, DCAD kurze Behandlung: a
DCAD+Hy-D 4mg lange Behandlung,
DCAD+Hy-D 4mg kurze Behandlung: a,b
DCAD+Hy-D 6mg lange Behandlung: b,c
DCAD+Hy-D 6mg kurze Behandlung: c
Tage um die Geburt
Ca
t[m
mol
*l-1
]
Cat-Konzentrationen; Tiere der 3. Laktation
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
2.8
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (4)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (4)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (6)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (5)
DCAD kurze Behandlung(6)
DCAD lange Behandlung(3)
basal
a
bb,cb,c
cc
a
a,bbbbb
aa,ba,bb,c
b,cc
a
aa,b
a,ba,b
b
aa
a,ba,ba,b
b
Tage um die Geburt
Ca
t[m
mo
l*l-1
]
Abbildung 3.15: V2: Cat-Konzentrationen im Plasma der Tiere der 2. Laktation (oben) und der ≥3.
Laktation (unten). Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 2-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Oben: Zeit (p < 0,001), Zeit * Behandlung (p < 0,001); Unten: Zeit (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,027), Zeit * Behandlung (p = 0,006). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
Post partum stiegen die Cat-Konzentrationen in den verschiedenen Gruppen
unterschiedlich schnell an.
58 3 Ergebnisse
In der lang behandelten DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe wurden zwölf Stunden p.p. und
an Tag 2 p.p. signifikant höhere Cat-Konzentrationen festgestellt als in der lang
behandelten DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe (12 h p.p.) bzw. der kurz behandelten DCAD
Gruppe (Tag 2 p.p.). An Tag 4 p.p. führte die Hy-D Behandlung in allen Gruppen zu
signifikant höheren Konzentrationen im Vergleich zur kurz behandelten, nicht mit
Hy-D supplementierten Gruppe.
In der Abbildung 3.15 sind die mittleren Cat-Konzentrationen noch einmal separat für
die Tiere der zweiten und höheren Laktationen des zweiten Versuchsdurchlaufs
aufgetragen. Wie schon bei den Ca2+-Konzentrationen beschrieben, konnte auch hier
eine stärkere Ausprägung der beobachteten Effekte, also die höheren Cat-
Konzentrationen a.p. der mit Hy-D behandelten Gruppen, den deutlichen Abfall in der
lang behandelten DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe sowie der schnellere Anstieg und die ab
sechs Stunden p.p. konstant höheren Cat-Konzentrationen in der lang behandelten
DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe, bei den Tieren in der 3. bis 8. Laktationsperiode
festgestellt werden.
3.4.3.2 Pi-Konzentrationen im Plasma
In der Abbildung 3.16 sind die mittleren Pi-Plasmakonzentrationen der Tiere des
ersten Versuchsdurchlaufs dargestellt. Diese sanken zur Abkalbung in allen Gruppen
beträchtlich ab und stiegen im Anschluss sofort wieder an. Die Supplementierung mit
Hy-D sowie die Behandlungsdauer hatten keinen signifikanten Einfluss auf die Höhe
und den Verlauf der Pi-Plasmakonzentrationen.
Der Einfluss der Laktationsnummer konnte zwölf Stunden p.p. und am Tag 4 p.p.
gezeigt werden. Hier wiesen Tiere in der zweiten Laktation signifikant höhere
Pi-Konzentrationen auf als Kühe in höheren Laktationen (Abb. 3.16 unten).
Im Gegensatz dazu konnte im zweiten Versuchsdurchlauf kein Einfluss der
Laktationsnummer auf die Pi-Plasmakonzentrationen festgestellt werden. Allerdings
wurde hier ein deutlicher Behandlungseffekt beobachtet (Abb. 3.17). Die tägliche
Supplementierung mit 4 mg Hy-D hatte signifikant höhere Pi-Konzentrationen an Tag
3 Ergebnisse 59
4 a.p. und an Tag 2 a.p. und signifikant niedrigere Pi-Konzentrationen in der lang
behandelten Gruppe zur Abkalbung zur Folge.
Pi-Konzentrationen
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (16)
DCAD
kurze Behandlung (21)DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (14)
DCAD
lange Behandlung (9)
basal
Tage um die Geburt
Pi[m
mol*
l-1
]
Pi-Konzentrationen
Einfluss der Laktationsnummer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
basal
a
b
a
b
2. Laktation (25) 3. Laktation (35)
Tage um die Geburt
Pi [m
mol*
l-1]
Abbildung 3.16: V1: Pi-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 3-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Zeit * Laktationsnummer (p = 0,022). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
60 3 Ergebnisse
Pi-Konzentrationen
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.0
0.5
-4 -2 0 2 4
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (13)
DCAD kurze Behandlung(20)
DCAD lange Behandlung(10)
basal
aa
a.b
a
bb
a
a,b
b,c,d
d
aa
a,b
b,c
a,b
c
aa
a,ba,ba,b
b
a
a
a,ba,ba,b
b
#
#: DCAD+Hy-D 6 mg kurze Behandlung: a DCAD+Hy-D 6 mg lange Behandlung, DCAD+Hy-D 4 mg kurze Behandlung: a,b DCAD+Hy-D 4 mg lange Behandlung: b,c DCAD kurze Behandlung, DCAD lange Behandlung: c
c,d
a,b,c
Tage um die Geburt
Pi [m
mo
l*l-1
]
Abbildung 3.17: V2: Pi-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis der 3-
faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung (p = 0,002), Zeit * Behandlung (p < 0,001). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.4.4 Parameter des Knochenstoffwechsels
3.4.4.1 CrossLaps-Konzentrationen im Plasma
Für die Darstellung der CrossLaps-Konzentrationen beider Versuchsdurchläufe
wurden die absoluten Werte zu den jeweiligen Basalwerten in Beziehung gesetzt und
als Differenzen zum Basalwert aufgetragen.
Im ersten Versuchsdurchlauf konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede
ermittelt werden (Abb. 3.18). Die CrossLaps-Konzentrationen ante partum blieben in
den Hy-D Gruppen vom ersten Fütterungstag zum zweiten Tag a.p. nahezu konstant
oder sanken gar ab, während sie in den nicht mit Hy-D supplementierten Gruppen
schon zu diesem Zeitpunkt angestiegen waren.
Im zweiten Versuchsdurchlauf (Abb. 3.19) stiegen die CrossLaps-Konzentrationen an
Tag 2 a.p. in der kurz behandelten DCAD Gruppe signifikant stärker an als in der
lang behandelten DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe.
3 Ergebnisse 61
CrossLaps - Differenzen zum BasalwertEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
-2 -1 0 1 2
0.0
0.5
1.0
1.5
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (5)
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (5)
DCADkurze Behandlung (6)
DCADlange Behandlung (4)
Tage um die Geburt
C
rossL
ap
s [
ng
*ml-1
]
Abbildung 3.18: V1: CrossLaps-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert; Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: n.s. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
CrossLaps-Differenzen zum BasalwertEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
-2 0 2 4 6 8-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (10)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (10)
DCAD lange Behandlung(5)
DCAD kurze Behandlung(5)
aa,ba,ba,ba,b
b
aa,ba,b
b
a,ba,b
a
a,b
a,b
b
a,b
a,b
Tage um die Geburt
C
rossL
ap
s [
ng
*ml-1
]
Abbildung 3.19: V2: CrossLaps-Konzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM der
Differenzen zum Basalwert. Ergebnisse der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,042). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
62 3 Ergebnisse
Post partum wurden in der lang behandelten DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe die
niedrigsten CrossLaps-Konzentrationen gemessen, die sich signifikant von denen
der kurz behandelten DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe unterschieden (Abb. 3.19).
3.4.4.2 Osteocalcinkonzentrationen im Plasma
Von Versuchsbeginn des ersten Versuchsdurchlaufs an sanken die mittleren
Plasmakonzentrationen des Osteocalcins bis zum Tag 2 a.p. ab. Zwölf Stunden p.p.
wurden Minimalkonzentrationen zwischen 10 und 15 ng*ml-1 erreicht.
Anschließend stiegen die Osteocalcinwerte im Plasma wieder an (exkl. DCAD lange
Behandlung). Gruppenunterschiede wurden dabei nicht beobachtet (Abb. 3.20).
Im zweiten Versuchsdurchlauf wurden die Osteocalcinkonzentrationen nicht
bestimmt.
OsteocalcinkonzentrationenEinfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0
20
40
60
-2 -1 0 1 2basal
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (5)
DCAD
kurze Behandlung (5)DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (5)
DCAD
langeBehandlun(4)
Tage um die Geburt
Os
teo
ca
lcin
[n
g*m
l-1]
Abbildung 3.20: V1: Osteocalcinkonzentrationen im Plasma. Dargestellt sind MW ± SEM. Ergebnis
der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001). Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3 Ergebnisse 63
3.5 Blutparameter im weiteren Verlauf der Laktation
3.5.1 Vitamin D-Metabolite
3.5.1.1 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma
In den Abbildungen 3.21 und 3.22 oben ist der Einfluss von
Behandlung * Behandlungsdauer auf die 25-OHD3-Konzentrationen im weiteren
Verlauf beider Versuche bis zum jeweiligen Ende des Beobachtungszeitraums
dargestellt.
Ausgehend von je nach Dosierung und Behandlungsdauer unterschiedlich hohen
25-OHD3-Konzentrationen am ersten Tag p.p., sanken diese in allen mit Hy-D
supplementierten Gruppen bis zum letzten Blutentnahmezeitpunkt der jeweiligen
Versuche ab, erreichten aber in keiner der Gruppen die Basalwerte vor der
Supplementierung, die im ersten Versuch zwischen 60 ng*ml-1 und 62 ng*ml-1 und im
zweiten Versuch zwischen 37 ng*ml-1 und 44 ng*ml-1 lagen.
25-OHD3-Konzentrationen post partum
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110
50
100
150
200
250
DCAD+Hy-D 3 mglange Behandlung (14)
DCADkurze Behandlung (21)
DCADlange Behandlung (9)
DCAD+Hy-D 3 mgkurze Behandlung (16)
a
b
c
c
a
b
c
c
a
b
c
c
a
b
c
c
a
a
b
b
a
a
b
b
Tage post partum
25-O
HD
3 [
ng
*ml-1
]
Abbildung 3.21: V1: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma post partum. Dargestellt sind MW ±
SEM. Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen: Zeit (p < 0,001), Behandlung (p < 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,039), Zeit * Behandlung (p < 0,001), Zeit * Behandlungsdauer (p < 0,021), Zeit * Behandlungsdauer * Laktationsnummer (p = 0,025). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zu den jeweiligen Zeitpunkten wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
64 3 Ergebnisse
25-OHD3-Konzentrationen post partum
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0 2 4 6 80
50
100
150
200
250
16 32
DCAD+Hy-D 6 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 6 mglange Behandlung (13)
DCAD+Hy-D 4 mgkurze Behandlung (17)
DCAD+Hy-D 4 mglange Behandlung (13)
DCAD kurze Behandlung(20)
DCAD lange Behandlung(10)
a
a
a
c
c
b
a
b
b
d
c
a
b
b
d
d
a
b
b
c
d
a
b
b
d
c
d
a
b
b,c
d
c
dd
c
d
Tage um die Geburt
25-O
HD
3 [
ng
*ml-1
]
25-OHD3 - Konzentrationen der mit Hy-D behandelten Gruppen
Einfluss der Laktationsnummer post partum
0 2 4 6 80
50
100
150
200
250
16 32
DCAD+Hy-D 2.Laktation (41) DCAD+Hy-D 3.Laktation (19)
a aa
aa
ab
bb
bb
b
Tage um die Geburt
25-O
HD
3 [
ng
*ml-1
]
Abbildung 3.22: V2: 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma post partum. Dargestellt sind MW ±
SEM. Ergebnis der 3-faktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholungen (Zeitpunkte: Tag 1 p.p., Tag 2 p.p.,Tag 4 p.p., Tag 8 p.p., Tag 16 p.p. und Tag 32 p.p.): Zeit (p < 0,001), Behandlung (p < 0,001), Behandlungsdauer (p < 0,001), Laktationsnummer (p = 0,001), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,025), Zeit * Behandlung (p < 0,001), Zeit * Behandlungsdauer (p < 0,021), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,015), Zeit * Behandlung * Behandlungsdauer * Laktationsnummer (p = 0,006). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
In Abbildung 3.22 unten ist zusätzlich der Einfluss der Laktationsnummer auf die
25-OHD3-Konzentrationen im postpartalen Zeitraum der Tiere des zweiten
Versuchsdurchlaufs dargestellt.
3 Ergebnisse 65
Ausgehend von den Maximalkonzentrationen am ersten Tag p.p. bis zum Ende des
Beobachtungszeitraums wurden signifikant höhere 25-OHD3-Konzentrationen im
Plasma der jüngeren Kühe (2. Laktation) festgestellt als bei den Kühen höherer
Laktationsnummern.
Dieser Einfluss spiegelt sich auch in der berechneten Halbwertszeit (HWZ) des
25-OHD3 wieder (Abb. 3.23). Es wurden dort keine signifikanten Unterschiede
zwischen den verschiedenen Behandlungsgruppen festgestellt, wohl aber kürzere
Halbwertszeiten von 25-OHD3 bei den Tieren in der ≥ 3. Laktationsnummer als bei
den jüngeren Tieren.
Abbildung 3.23: V2: Darstellung der berechneten Halbwertszeit der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen. Dargestellt sind MW ± SEM.Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Laktationsnummer (p = 0,005). Sternchen geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
In Abbildung 3.24 ist die Halbwertszeit des 25-OHD3 im Plasma in Abhängigkeit zu
den 1,25-(OH)2D3-, ΔPTH- und ΔCrossLaps-Konzentrationen an Tag 1 p.p.
dargestellt. Es konnte kein Einfluss dieser Parameter auf die Halbwertszeit ermittelt
werden.
Halbwertszeit 25-OHD 3
Einfluss von Behandlung und Laktationsnummer
0
10
20
30
402. Laktation
3. Laktation
(22) (8) (19) (11)
*
*
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
HW
Z (
Ta
ge
)
66 3 Ergebnisse
0 50 100 150 2000
20
40
60
1,25-(OH)2D3 [pg*ml-1
]
HW
Z (
Tag
e)
-200 0 200 400 600 800
20
40
60
PTH (pg*mmol-1
)
HW
Z (
Tag
e)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50
20
40
60
CrossLaps (ng*mmol-1
)
HW
Z (
Tag
e)
HWZ in Abhängigkeit von 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen, PTH und
CrossLaps am Tag 1 p.p.
Abbildung 3.24 Darstellung der Halbwertszeit der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen in
Abhängigkeit von den Plasmakonzentrationen von 1,25-(OH)2D3, ΔPTH und ΔCrossLaps am ersten Tag p.p.. Lineare Regressionsanalyse: n.s.
3.5.1.2 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma
In der Abbildung 3.25 sind die mittleren 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen am Tag 10
p.p. des ersten Versuchsdurchlaufs (Abb. 3.25 oben) und am Tag 16 p.p. (Abb. 3.25
unten) des zweiten Versuchsdurchlaufs dargestellt. Während am zehnten Tag p.p. im
ersten Versuchsdurchlauf die mit Hy-D supplementierten Tiere noch signifikant
höhere Werte aufwiesen als die Tiere, die nur saure Salze gefüttert bekamen, war an
Tag 16 p.p. im zweiten Versuchsdurchlauf kein signifikanter Unterschied zwischen
den Gruppen nachzuweisen.
3 Ergebnisse 67
Abbildung 3.25: 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma post partum. Dargestellt sind MW ± SEM. Oben: V1:Tag 10 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Behandlung (p = 0,022); Unten: V2: Tag 16 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: n.s. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen an Tag 10 p.p.
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
DCAD+Hy-D 3 mg DCAD0
50
100
150
200
(16) (14) (21) (9)
a
a
b
b
kurze Behandlung
lange Behandlung
1,2
5-(
OH
) 2D
3[p
g*m
l-1
]
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen an Tag 16 p.p.
Einfluss der Behandlung und der Behandlungsdauer
0
10
20
30
40kurze Behandlung
lange Behandlung
(17) (13) (20) (10)(17) (13)
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
1,2
5-(
OH
) 2D
3[p
g*m
l-1
]
68 3 Ergebnisse
3.5.2 PTH-Konzentrationen im Plasma
In Abbildung 3.26 sind die PTH-Konzentrationen an Tag 32 p.p. des zweiten
Versuchs in Beziehung zum jeweiligen Basalwert dargestellt. Es konnten keine
statistisch signifikanten Unterschiede festgestellt werden.
Abbildung 3.26: V2: PTH-Konzentrationen im Plasma an Tag 32 p.p. Dargestellt sind MW ± SEM der Differenzen zum Basalwert. Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: n.s. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.5.3 Mineralstoffkonzentrationen im weiteren Verlauf der Laktation
3.5.3.1 Mineralstoffkonzentrationen des ersten Versuchsdurchlaufs
3.5.3.2 Ca2+-, Cat- und Pi-Konzentrationen im Vollblut bzw. im Plasma
In der Abbildung 3.27 sind die mittleren Ca2+-, Cat- und Pi-Plasmakonzentrationen an
Tag 10 p.p. des ersten Versuchsdurchlaufs dargestellt. Sowohl für Ca2+ als auch für
Cat wurden in der lang mit Hy-D (3 mg) supplementierten Gruppe die höchsten
Plasmakonzentrationen gemessen. Diese unterschieden sich signifikant von denen
der mit Hy-D (3 mg) supplementierten kurz behandelten Gruppe (Ca2+ und Cat)
sowie von denen der lang behandelten DCAD Gruppe (Cat). In den Pi-
Konzentrationen fanden sich keine signifikanten Unterschiede.
PTH - V2: Tag 32 p.p.Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0
50
100
150
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
(10) (10) (10) (10) (5) (5)
kurze Behandlung
lange Behandlung
P
TH
[p
g*m
l-1]
3 Ergebnisse 69
Ca2+-Konzentrationen; V1: Tag 10 p.p.Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
DCAD+Hy-D 3 mg DCAD0.00.5
1.20
1.25
1.30
1.35
b
a
a,ba,b
(16) (14) (21) (9)
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Cat-Konzentrationen; V1: Tag 10 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
DCAD+Hy-D 3 mg DCAD0.00.5
2.05
2.10
2.15
2.20
2.25
2.30
bb
a
a,b
(16) (14) (21) (9)
Ca
t[m
mo
l *
l-1]
Pi-Konzentrationen; V1: Tag 10 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
DCAD+Hy-D 3 mg DCAD0.00.51.3
1.4
1.5
1.6
1.7kurze Behandlung
lange Behandlung
(16) (14) (21) (9)
Pi[m
mol*
l-1
]
Abbildung 3.27: V1: Mineralstoffkonzentrationen im Vollblut (Ca
2+) bzw. Plasma (Cat und Pi).
Dargestellt sind MW ± SEM. Oben links: Ca2+
-Konzentrationen an Tag 10 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Behandlung (p = 0,046), Behandlung * Behandlungsdauer (p = 0,044). Oben rechts: Cat-Konzentrationen an Tag 10 p.p.: Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Behandlung (p = 0,044), Behandlung * Behandlungsdauer (p < 0,001). Unten: Pi-Konzentrationen an Tag 10 p.p.; Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: n.s. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.5.3.3 Mineralstoffkonzentrationen des zweiten Versuchsdurchlaufs
3.5.3.3.1 Ca2+-Konzentrationen im Vollblut
In Abbildung 3.28 sind die mittleren Ca2+-Plasmakonzentrationen im weiteren Verlauf
der Laktation des zweiten Versuchsdurchlaufs dargestellt. An den Tagen 8 p.p. und
16 p.p. hatte die Behandlungsdauer unabhängig von der Supplementierung mit Hy-D
einen signifikanten Einfluss auf die Ca2+-Konzentrationen. An den Tagen 16 p.p. und
32 p.p. wurde ein signifikanter Einfluss der Laktationsnummer festgestellt.
70 3 Ergebnisse
Ca2+-Konzentrationen; V2: Tag 8 p.p.Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
kurze Behandlung lange Behandlung0.00.5
1.20
1.25
1.30
1.35
DCAD+Hy-D 6 mg DCAD+Hy-D 4 mg DCAD
(17) (17) (20) (13) (13) (10)
a
b
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Ca2+-Konzentrationen; V2: Tag 16 p.p.Einfluss von Behandlungsdauer und Laktationsnummer
kurze Behandlung lange Behandlung0.00.5
1.20
1.25
1.30
1.35
a
b
*
*
2. Laktation 3. Laktation
(38) (16) (24) (12)
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Ca2+-Konzentrationen; V2: Tag 32 p.p.Einfluss von Behandlung und Laktationsnummer
2. Laktation 3. Laktation0.00.5
1.20
1.25
1.30
1.35
DCAD+Hy-D 6 mg DCAD+Hy-D 4 mg DCAD
b
(22) (19) (21) (8) (11) (9)
a
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Abbildung 3.28: V2: Ca
2+-Konzentrationen im Vollblut. Dargestellt sind MW ± SEM der Tage 8 p.p.,
16 p.p., 32 p.p.. Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Tag 8 p.p.: Behandlungsdauer (p = 0,016); Tag 16 p.p.: Behandlungsdauer (p = 0,005), Laktationsnummer (p = 0,029); Tag 32 p.p.: Laktationsnummer (p = 0,033); Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen langer und kurzer Behandlungsdauer wieder. Sternchen geben signifikante Unterschiede zwischen den Tieren der 2. und den höheren Laktationen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.5.3.3.2 Cat-Konzentrationen im Plasma
In der Abbildung 3.29 sind die mittleren Cat-Konzentrationen im Plasma der Tiere
des zweiten Versuchsdurchlaufs dargestellt. Lediglich am achten Tag p.p. konnten
signifikante Einflüsse von Behandlung und Behandlungsdauer festgestellt werden.
An diesem Tag wiesen die lange hochdosiert mit Hy-D supplementierten Tiere
signifikant höhere Cat-Konzentrationen auf als die niedrig mit Hy-D und nicht
supplementierten Tiere.
3 Ergebnisse 71
Cat-Konzentrationen; V2: Tag 8 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.00.5
2.35
2.45
2.55
2.65
a,b
a
b
bb
b
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
(17) (13) (17) (13) (20) (10)
Ca
t[m
mo
l*l-1
]
Cat-Konzentrationen; V2: Tag 16 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.00.5
2.35
2.45
2.55
2.65
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
(17) (13) (17) (13) (20) (10)
Ca
t[m
mo
l*l-1
]
Cat-Konzentrationen; V2: Tag 32 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.00.5
2.35
2.45
2.55
2.65
DCAD+Hy-D
6 mgDCAD+Hy-D
4 mg
DCAD
kurze Behandlung
lange Behandlung
(17) (13) (17) (13) (20) (10)
Ca
t[m
mo
l*l-1
]
Abbildung 3.29: V2: Cat-Plasmakonzentrationen der Tage 8 p.p., 16 p.p., 32 p.p. Ergebnis der
univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Tag 8 p.p.: Behandlung (p < 0,001), Behandlungsdauer (p = 0,031); Tag 16 p.p.: n.s.; Tag 32 p.p.: n.s. Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.5.3.3.3 Pi-Konzentrationen im Plasma
Die in der Abbildung 3.30 dargestellten mittleren Pi-Plasmakonzentrationen des
zweiten Versuchsdurchlaufs wurden signifikant beeinflusst durch die Behandlung
(Tag 16 p.p. und Tag 32 p.p.) bzw. die Behandlung in Kombination mit der
Laktationsnummer (Tag 8 p.p. und Tag 16 p.p.).
72 3 Ergebnisse
Pi-Konzentrationen; V2: Tag 8 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.00.51.4
1.6
1.8
2.0 a
b
(22) (19) (21)(8) (11) (9)
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
a,b
a,ba,b
a,b
Pi[m
mol*
l-1
]
Pi-Konzentrationen; V2: Tag 16 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.00.51.4
1.6
1.8
2.0
(22) (19) (21)(8) (11) (9)
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
Pi[m
mol*
l-1
]
Pi-Konzentrationen; V2: Tag 32 p.p.
Einfluss von Behandlung und Behandlungsdauer
0.0
0.51.4
1.6
1.8
2.0
(22) (19) (21)(8) (11) (9)
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
a
b
a,ba,b
a,b
a,b
2. Laktation
3. Laktation
Pi[m
mol*
l-1
]
Abbildung 3.30: V2: Pi-Plasmakonzentrationen der Tage 8 p.p., 16 p.p., 32 p.p. Dargestellt sind
MW ± SEM. Ergebnisse der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Tag 8 p.p.: Behandlung * Laktationsnummer (p = 0,017); Tag 16 p.p.: Behandlung (p = 0,017); Tag 32 p.p.: Behandlung (p = 0,021); Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.5.4 Parameter des Knochenstoffwechsels
3.5.4.1 CrossLaps-Konzentrationen im Plasma
In der Abbildung 3.31 sind die CrossLaps-Konzentrationen an Tag 32 p.p. des
zweiten Versuchs zu den jeweiligen Basalwerten in Beziehung gesetzt und unter
dem Einfluss von Behandlung und Laktationsnummer dargestellt. Während sich die
Mittelwerte der Differenzen zum Basalwert der Gruppen am achten Tag p.p.
zwischen 0,47 ng*ml-1 und 0,94 ng*ml-1 bewegten, stiegen sie zum Tag 32 p.p. bei
allen Tieren deutlich an und erreichten im Mittel Werte zwischen 1,4 ng*ml-1 und
3,07 ng*ml-1. Die höchsten Konzentrationen wurden in der nicht mit Hy-D
behandelten Gruppe in Tieren der 3.-8. Laktationsperiode festgestellt.
3 Ergebnisse 73
Abbildung 3.31: V2: CrossLaps-Konzentrationen im Plasma an Tag 32 p.p. Dargestellt sind MW ± SEM der Differenzen zum Basalwert. Ergebnis der univariaten 3-faktoriellen Varianzanalyse: Behandlung * Laktationsnummer (p = 0,014). Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen wieder. Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben.
3.6 Untersuchungsparameter in der Milch
3.6.1 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch
In der Abbildung 3.32 sind die 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch der Tiere des
zweiten Versuchsdurchlaufs dargestellt. Dabei wurden Milchproben von den acht
Tieren der mit Hy-D supplementierten Gruppen und von den fünf Tieren der nicht mit
Hy-D supplementierten Gruppe untersucht, die zum Zeitpunkt der Abkalbung die
höchsten 25-OHD3-Konzentrationen im Blut aufwiesen. Vom ersten Gemelk bis zum
Gemelk des 32. Laktationstags nahmen diese Konzentrationen in der Milch im Mittel
fortwährend ab. Am vierten Tag p.p. konnten keine signifikanten Unterschiede
festgestellt werden.
In Abbildung 3.33 sind die linearen Regressionen der 25-OHD3-Konzentrationen in
der Milch zu denen im Plasma dargestellt. Eine positive Korrelation konnte für das
erste Gemelk gezeigt werden. Die Steigungen der linearen Regressionen nehmen
mit zunehmendem Laktationstag ab (Abb. 3.33).
CrossLaps - Versuch 2: Tag 32 p.p.Einfluss von Behandlung und Laktationsnummer
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.52. Laktation
3. Laktation
DCAD+Hy-D6 mg
DCAD+Hy-D4 mg
DCAD
(12) (8) (13) (7) (6) (4)
bb a,b
b a,b
a
C
ros
sL
ap
s [
ng
*ml-1
]
74 3 Ergebnisse
25-OHD3 in der Milch
1.Gemelk
DCAD+Hy-D 6mg
DCAD+Hy-D 4mgDCAD
0
1500
3000
4500
6000a a,b
b
25-O
HD
3 [
ng
*l-1
]
25-OHD3 in der Milch
Tag 4 p.p.
DCAD+Hy-D 6mg
DCAD+Hy-D 4mgDCAD
0
1500
3000
4500
6000
25-O
HD
3 [
ng
*l-1
]
25-OHD3 in der Milch
Tag 8 p.p.
DCAD+Hy-D 6mg
DCAD+Hy-D 4mgDCAD
0
500
1000
1500
2000
a
a
b25-O
HD
3 [
ng
*l-1
]
25-OHD3 in der Milch
Tag 16 p.p.
DCAD+Hy-D 6mg
DCAD+Hy-D 4mgDCAD
0
200
400
600
800
1000
a
bb
25-O
HD
3 [
ng
*l-1
]
25-OHD3 in der Milch
Tag 32 p.p.
DCAD+Hy-D 6mg
DCAD+Hy-D 4mgDCAD
0
100
200
300
400
a,b
a
b
25-O
HD
3 [
ng
*l-1
]
Abbildung 3.32: V2: 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch des 1. Gemelks und an den Tagen 4, 8,
16 und 32 p.p. Dargestellt sind Scatter-plots mit MW ± SEM. Kruskal-Wallis-test: Unterschiedliche Buchstaben geben signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen zum jeweiligen Zeitpunkt wieder.
Abbildung 3.33: V2: Darstellung der linearen Regressionen zwischen den 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch und des Blutes zu den jeweiligen Zeitpunkten.
0 100 200 300 400
0
1000
2000
3000
4000
Tag +16: y= (1,3±0,7)x + (33,1±89,9);
p < 0,1; r2 = 0,16
1.Gemelk: y= (8,7±3,0)x + (413,6617,1);
p < 0,05; r2 = 0,31
Tag +4: y= (6,3± 3,6)x + (36,2±686,8);
p < 0,1; r2 = 0,15
Tag +8: y= (2,5±1,2)x + (23,9±182,6);
p < 0,1; r2 = 0,19
Tag +32: y= (0,2±0,3)x + (80,4±29,3);
p > 0,1; r2 = 0,01
25-OHD3 im Blut [ng*ml-1
]
25-O
HD
3 i
n d
er
Mil
ch
[n
g*l
-1]
4 Diskussion 75
4 Diskussion
4.1 Beurteilung der angewandten Methoden
4.1.1 1,25-(OH)2D3
Die in beiden Versuchsdurchläufen der vorliegenden Studie festgestellten mittleren
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im Plasma unterschieden sich deutlich voneinander.
Da im zweiten Versuchsdurchlauf eine andere Methode zur Analyse durchgeführt
wurde, kann die Ursache dieser Unterschiede im Wechsel der Methode gesucht
werden. Die niedrigeren 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen im zweiten
Versuchsdurchlauf werfen die Frage auf, ob bei der hier verwendeten Methode
möglicherweise zu geringe Konzentrationen gemessen wurden oder ob bei der im
ersten Versuchsdurchlauf verwendeten Methode eventuell zusätzlich auch noch
andere Vitamin D-Metabolite das Ergebnis der Analyse erhöht haben könnten. Die in
der Literatur angegebenen 1,25-(OH)2D3-Referenzplasmakonzentrationen von bis zu
20 pg*ml-1 bei nichttragenden Kühen, die in der späten Trächtigkeit auf 20-50 pg*ml-1
ansteigen (REINHARDT et al. 1988) sprechen allerdings dafür, dass die im ersten
Versuchsdurchlauf gemessenen 1,25-(OH)2D3-Basalwerte von 100 pg*ml-1 deutlich
zu hoch angesiedelt waren, während im zweiten Versuchsdurchlauf vergleichbare
Werte detektiert wurden. Die in beiden mit Hy-D supplementierten Gruppen des
ersten Versuchsdurchlaufs nach der Abkalbung noch etwa zwölf Stunden länger
ansteigenden 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen deuten ebenfalls darauf hin, dass noch
weitere Vitamin D-Metabolite mit gemessen wurden.
Im zweiten Versuchsdurchlauf lag ein Großteil der ante partum gemessenen
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze. Da post partum fast
ausschließlich Tiere der nicht mit Hy-D supplementierten Gruppen davon betroffen
waren, war die Aussagekraft dieser Analyse aber nur geringgradig eingeschränkt.
Bedingt durch die unterschiedliche Höhe der 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen beider
Versuchsdurchläufe war kein direkter Vergleich zwischen den Versuchsdurchläufen
möglich.
76 4 Diskussion
4.1.2 PTH
Die Anstiege der PTH-Konzentrationen im Plasma unterschieden sich ebenfalls
deutlich in den beiden Versuchsdurchläufen. In beiden Fällen fand die Analyse im
Anschluss an den praktischen Versuch statt. Möglicherweise könnte z.B. eine
unterschiedliche Affinität des verwendeten Antikörpers bei verschiedenen Chargen
des in beiden Versuchsdurchläufen verwendeten ELISA eine Rolle dabei gespielt
haben. Da der verwendete Antikörper gegen humanes PTH gerichtet war und nach
Herstellerangaben nur eine ca. 10%ige Affinität zu bovinem PTH hatte, könnten
durch die Verwendung unterschiedlicher Chargen deutliche Unterschiede in der
Analyse zustande gekommen sein.
4.2 Einflüsse der Fütterung einer anionenreichen Diät
4.2.1 Futteraufnahme und Mineralstoffversorgung
Die Fütterung einer anionenreichen Diät führte in vorangegangenen Studien zu einer
verminderten Futteraufnahme aufgrund der geringen Schmackhaftigkeit der
sogenannten „sauren Salze“ (GAYNOR et al. 1989; VAGNONI u. OETZEL 1998;
MOORE et al. 2000). In anderen Studien wurde die Futteraufnahme allerdings nicht
von der Fütterung einer anionenreichen Diät beeinflusst (BLOCK 1984; OETZEL
1988; WILKENS et al. 2012b).
MARQUARDT et al. (1977) beobachteten eine abnehmende Futteraufnahme bei
Kühen in der Spätträchtigkeit. Diese sank je nach Laktationsnummer stetig von
7,5 - 9,4 kg TS je Tier (Tag 14 a.p.) auf 6,4 - 6,7 kg TS je Tier (Tag 1 a.p.). Am Tag
der Abkalbung betrug die Futteraufnahme sogar nur 2,3 - 4,9 kg TS. Dabei war die
Abnahme der Futteraufnahme abhängig vom Alter der Kühe. Während bei jungen
Kühen (erste und zweite Laktation) die Futteraufnahme von Tag 14 a.p. bis zur
Abkalbung um durchschnittlich 24,5% sank, konnte bei älteren Tieren (≥ 3.Laktation)
eine Reduktion um durchschnittlich 52% festgestellt werden.
Die errechnete Futteraufnahme des zweiten Versuchsdurchlaufs entspricht mit
6,9-7,9 kg TS je Tier und Tag der von MARQUARDT et al. (1977) beobachteten,
4 Diskussion 77
während die des ersten Versuchsdurchlaufs mit 5,7 kg TS je Tier und Tag darunter
lag. Von einer geringeren Schmackhaftigkeit des Futters als Ursache der geringeren
Futteraufnahme im ersten Versuchsdurchlauf kann nicht ausgegangen werden, weil
in beiden Versuchsdurchläufen MgCl2 und CaCO3 die Grundlage der anionenreichen
Diät bildeten. Da die Stichproben für die Kalkulation der Futteraufnahme nach dem
Zufallsprinzip erfolgten, besteht die Möglichkeit, dass im ersten Versuchsdurchlauf
Proben von Tieren genommen wurden, deren Abkalbung schon näher bevor stand,
was schon durch die kürzere Versuchsdauer ante partal in diesem im Vergleich zum
zweiten Versuchsdurchlauf bedingt gewesen sein könnte. Aufgrund der höheren
Anzahl von älteren Tieren im ersten Versuchsdurchlauf, könnten die Proben zufällig
vermehrt von diesen genommen worden sein, was eine verminderte Futteraufnahme
zur Folge gehabt haben könnte.
Da in der vorliegenden Studie alle Tiere eine anionenreiche Fütterung bekamen,
konnte nicht beurteilt werden, inwieweit die niedrigeren TS-Aufnahmen auf DCAD
bzw. Stadien der Trächtigkeit zurückzuführen waren.
Da innerhalb der Versuchsdurchläufe keine signifikanten Unterschiede bei der
Futteraufnahme auftraten, kann angenommen werden, dass die Einmischung von
Hy-D in das Mineralfutter keine Auswirkungen auf die Höhe der Futteraufnahme
hatte.
4.2.2 Einfluss der anionenreichen Fütterung auf den Säure-Basen-Haushalt
Zur Senkung der Milchfieberinzidenz werden DCAD-Werte im deutlichen negativen
Bereich empfohlen (OETZEL 1993; HORST et al. 1997; MOORE et al. 2000). Um
den in der vorliegenden Studie angestrebten DCAD-Wert von -150 meq*kg TS-1 zu
erreichen, wurde MgCl2 als saures Salz verwendet, da Chloride eine Diät stärker
ansäuern können als Sulfate (TUCKER et al. 1991; GOFF et al. 2004).
In beiden Versuchsdurchläufen wurden nach Beginn der anionenreichen Fütterung
im Vergleich zu den Ausgangswerten (8,21 - 8,42) abgesenkte pH-Werte im Harn
(6,39 - 7,25 am 4. Fütterungstag und 6,02 - 6,64 am 6. Fütterungstag) festgestellt.
Absenkungen des pH-Wertes dieser Größenordnung wurden in verschiedenen
78 4 Diskussion
Studien zur DCAD-Fütterung bereits beschrieben (GOFF et al. 1991a; JOYCE et al.
1997; GOFF u. HORST 1998; VAGNONI u. OETZEL 1998; MOORE et al. 2000;
GOFF et al. 2004; GELFERT et al. 2007; ROCHE et al. 2007; LIESEGANG 2008).
Ursächlich dafür sind die durch die metabolische Acidose, die durch die Fütterung
der anionenreichen Diät induziert wird (FREDEEN et al. 1988b, a; GAYNOR et al.
1989), vermehrt aktivierten renalen Kompensationsmechanismen (GELFERT et al.
2007) (siehe Kap. 1.2.5.3.).
Das unterschiedlich starke Absinken des pH-Wertes im Harn innerhalb eines
Versuchsdurchlaufs könnte mit den verschiedenen durch die Futtermittelanalyse
ermittelten Gehalte an Chlorid erklärt werden (siehe Tab. 2,4; Kap. 2.3.1). In einer
Studie, in der drei verschiedene Dosierungen von mehreren sauren Salzen
untersucht wurden, konnte gezeigt werden, dass eine höhere Dosierung zu
niedrigeren pH-Werten im Harn führt (GOFF et al. 2004). Auch in der vorliegenden
Studie konnte gezeigt werden, dass ein höherer Chloridanteil zu einer stärkeren
Absenkung des Urin pH-Wertes führt.
So konnten im ersten Versuchsdurchlauf am 4. und 6. Fütterungstag niedrigere Harn
pH-Werte in der DCAD-Gruppe im Vergleich zu den mit Hy-D supplementierten
Tieren festgestellt werden, während im zweiten Versuchsdurchlauf erst am 6.
Fütterungstag die beiden Gruppen mit dem höheren Chloridanteil im Mineralfutter
(DCAD+Hy-D 6 mg, DCAD+Hy-D 4 mg) einen niedrigeren pH-Wert im Harn
aufwiesen. Da in den verschiedenen Versuchsdurchläufen auch die Konzentrationen
der anderen Mineralstoffe variierten und somit auch weitere Einflussfaktoren auf den
Säure-Basen-Haushalt vorhanden waren, konnte kein übergreifender Vergleich
zwischen den Versuchsdurchläufen angestrebt werden.
Über Auswirkungen einer anionenreichen Diät auf den pH-Wert im Blut gibt es in der
Literatur differierende Aussagen. In einigen Studien zeigten sich keine Unterschiede
in den Blut pH-Werten (VAGNONI u. OETZEL 1998; MOORE et al. 2000), während
es in anderen Studien zu einem signifikanten Absinken des pH-Wertes im Vergleich
zu den kontrollgefütterten Tieren kam (JOYCE et al. 1997; GOFF et al. 2004). Die
Blut-pH-Werte der vorliegenden Studie lagen während der gesamten
Fütterungsdauer der sauren Salze in allen Gruppen im physiologischen Bereich.
4 Diskussion 79
Allerdings wurden in beiden Versuchsdurchläufen nach acht Fütterungstagen
signifikante Unterschiede zwischen den Gruppen festgestellt.
Während im ersten Versuchsdurchlauf die Tiere der ausschließlich mit einer
anionenreichen Diät gefütterten Tiere die niedrigsten Blut pH-Werte aufwiesen,
konnten diese im zweiten Versuchsdurchlauf in der DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe
gemessen werden. Für die differierenden pH-Werte im Vollblut könnte somit die
unterschiedlich starke Ansäuerung durch das Chlorid des Mineralfutters nur zum Teil
ursächlich sein (siehe Tab. 2.4; Kap. 2.3.1.). Möglicherweise könnte auch die
Supplementierung mit Hy-D Einfluss auf den pH-Wert im Vollblut ausüben (siehe
Kap. 4.3.1).
4.2.3 Einfluss der Fütterung einer anionenreichen Diät auf die renale
Exkretion von Mineralstoffen
In beiden Versuchsdurchläufen der vorliegenden Studie wurden am 4. bzw. 6.
Fütterungstag signifikant höhere renale Ca-Exkretionen im Vergleich zum jeweiligen
Basalwert gemessen. Dabei wurden am 6. Fütterungstag gruppenabhängig zwischen
3,7 und 6,1-fach höhere Werte in Beziehung zum jeweiligen Basalwert erreicht.
Erhöhte Ca-Ausscheidungen über die Niere nach Fütterung einer anionenreichen
Diät wurden schon in vorangegangenen Studien beschrieben (STACY u. WILSON
1970; GAYNOR et al. 1989; VAGNONI u. OETZEL 1998; GRÜNBERG et al. 2011).
GRÜNBERG et al. (2011) stellten ebenfalls eine Erhöhung der renalen
Ca-Ausscheidung im Vergleich zu nicht mit sauren Salzen gefütterten Tieren um den
Faktor 6 fest, in der Studie von VAGNONI u. OETZEL (1998) wurde sogar ein bis zu
8,5-fach höherer Wert gemessen. Als Erklärung für die erhöhte renale
Ca-Ausscheidung werden in der Literatur verschiedene Ansätze diskutiert.
Eine Möglichkeit scheint die direkte Beeinflussung der renalen tubulären
Ca-Resorption durch Veränderungen im Säure-Basen-Haushalt zu sein (STACY u.
WILSON 1970; YEH et al. 2003; SUZUKI et al. 2008). Bei Induktion einer
metabolischen Acidose und der damit verbundenen Absenkung des pH-Werts der
tubulären Flüssigkeit konnte eine Inhibition der Ca-Resorption über den in der Niere
80 4 Diskussion
lokalisierten Ca-selektiven Kanal TRPV 5 festgestellt werden (YEH et al. 2003;
SUZUKI et al. 2008). Dabei verringerte sich die Ca-Wiederaufnahme bei einer
pH-Wert Absenkung von 7,4 auf 5,9 um 50 % (SUZUKI et al. 2008).
Ein anderer in der Literatur gegebener Erklärungsansatz ist die erhöhte renale
Ca-Exkretion als Folge der vermehrten Freisetzung von Ca aus dem Knochen in das
Blut im Austausch gegen H+ als Reaktion auf die Acidose um dem Absinken des
pH-Wertes im Blut entgegenzuwirken (BUSHINSKY et al. 1999; KRIEGER et al.
2004). Zur Untermauerung dieser These könnten ansteigende Konzentrationen von
Knochenresorptionsmarkern im Plasma nach Induktion einer metabolischen Acidose
dienen. In einigen Studien wurden erhöhte Konzentrationen von Hydroxyprolin,
welches als Knochenresorptionsmarker gilt, im Harn bei den mit sauren Salzen
gefütterten Tieren festgestellt (BLOCK 1984; GOFF et al. 1991a; GOFF u. HORST
1997). LIESEGANG (2008) konnte hingegen keinen Anstieg des
Knochenresorptionsmarkers CTX (CrossLaps), der auch in der vorliegenden Studie
untersucht wurde, vor dem Lammen bei Schafen und Ziegen durch die Fütterung
einer anionenreichen Diät im Plasma nachweisen. In der vorliegenden Studie wurden
ebenfalls nur geringe Anstiege der CrossLaps-Plasmakonzentrationen von
Versuchsbeginn zum Tag 1 p.p. gemessen, so dass die Freisetzung von Ca aus dem
Knochen vor der Abkalbung vermutlich nur eine untergeordnete Rolle gespielt haben
konnte oder möglicherweise der Nachweis des Knochenresorptionsmarkers
CrossLaps für diesen Zweck nicht geeignet ist.
Ebenfalls wurden in der vorliegenden Studie erhöhte renale Mg-Exkretionen am 4.
und 6. Fütterungstag gegenüber dem Ausgangswert festgestellt. WILKENS et al.
(2012b) erklärten dies mit der erhöhten Mg-Aufnahme über das Futter. ROCHE et al.
(2003) konnten eine steigende renale Mg-Ausscheidung bei sinkenden DCAD-
Werten verzeichnen. Ursächlich dafür sollte die vermehrte intestinale Mg-Absorption
sein, die durch die anionenreiche Fütterung induzierte metabolische Acidose erhöht
wurde (ROCHE et al. 2003).
Mit der Abkalbung wurde die Fütterung der anionenreichen Diät eingestellt. Dieses
bewirkte ein Absinken der renalen Ca- und Mg-Konzentrationen auf die
Ausgangswerte.
4 Diskussion 81
In der vorliegenden Studie konnten weder ante partum noch post partum innerhalb
einer Gruppe oder zwischen den Gruppen Unterschiede in der renalen
Pi-Ausscheidung festgestellt werden (Tab. 3.5, Kap. 3.3.3). Eine möglicherweise
höhere Pi-Exkretion, die nach der Abkalbung durch vermehrte Freisetzung von Pi aus
dem Knochen konnte hier nicht gezeigt werden. Ursache dafür kann die beim
erwachsenen Wiederkäuer vornehmlich über den Kot erfolgende Pi-Ausscheidung
gewesen sein (SCOTT u. BUCHAN 1985).
4.3 Supplementierung mit Hy-D (25-OHD3)
4.3.1 Einfluss der Hy-D Supplementierung auf den Säure-Basen-Haushalt
Die Unterschiede der Blut pH-Werte in den verschiedenen Gruppen beider
Versuchsdurchläufe können nicht ausschließlich durch variierende
Chloridkonzentrationen in der Futterration erklärt werden (siehe Kap. 4.2.2).
Möglicherweise führte auch die Supplementierung mit Hy-D zu einer Beeinflussung
der Kompensation der metabolischen Acidose. In den mit Hy-D supplementierten
Gruppen konnten kurz vor der Abkalbung höhere Ca2+-Konzentrationen im Vollblut
festgestellt werden. Laut Strong Ion Theory nach STEWART (1983) würden höhere
Konzentrationen von vollständig dissoziiert vorliegenden Kationen, in diesem Fall
Ca2+, einer metabolischen Acidose aufgrund der Ladungsgleichheit entgegenwirken.
Obwohl die Hy-D Supplementierung ante partum zu höheren Ca2+-Konzentrationen
im Vollblut führte, könnte dieser Anstieg nur minimale Veränderungen des pH-Wertes
bewirken, da Ca im Gegensatz zu anderen Ionen nur in geringen Konzentrationen
vorliegt.
4.3.2 Einfluss der Hy-D Supplementierung auf die renale Exkretion von
Mineralstoffen
Bei der Betrachtung der absoluten Zahlen der renalen Ausscheidung von Ca über die
Niere (Tab. 3.3, Kap. 3.3.1) wird deutlich, dass in den mit Hy-D supplementierten
Gruppen am 4. und 6. Fütterungstag deutlich höheren Werte im Vergleich zu den
82 4 Diskussion
ausschließlich mit einer anionenreichen Diät gefütterten Tiere erreicht wurden. Da
die Hy-D-Supplementierung zu, zum Teil signifikant, höheren Ca2+-Konzentrationen
im Vollblut am Tag 4 und 2 a.p. führte, ist es wahrscheinlich, dass diese für die
erhöhte renale Ca-Exkretion ursächlich waren.
Auf die renale Ausscheidung von Mg (Tab. 3.4, Kap. 3.3.2) und Pi (Tab. 3.5, Kap.
3.3.3) schien die Supplementierung mit Hy-D keinen zusätzlichen Einfluss zu haben.
4.3.3 Einfluss der Hy-D Behandlung auf die 25-OHD3-Plasmakonzentrationen
4.3.3.1 Absorption des 25-OHD3
Die zu Versuchsbeginn gemessenen 25-OHD3-Plasmakonzentrationen lagen im
physiologischen Bereich (HORST et al. 1994). Die Supplementierung mit Hy-D
bewirkte einen nahezu linearen Anstieg der 25-OHD3-Konzentrationen. Eine höhere
Hy-D-Supplementierung resultierte gegenüber einer niedrigeren Dosierung, aber
auch eine längere Behandlungsdauer gegenüber einer kürzeren Behandlungsdauer
in höheren Maximalkonzentrationen. Der Einfluss der Dosierung konnte schon in
vorangegangenen Studien gezeigt werden (KOSMOL 2007; ZECHNER 2008).
WILKENS et al. (2012b) zeigten, dass bei einer täglichen Supplementierung mit 3 mg
25-OHD3, das in Rapsöl gelöst jedem Tier einzeln verabreicht wurde, vom
270. Trächtigkeitstag bis zur Abkalbung Maximalkonzentrationen von bis zu
195 ng*ml-1 im Plasma erreicht wurden. Im ersten Versuchsdurchlauf der
vorliegenden Studie wurden mit einer täglichen Hy-D-Supplementierung von 3 mg
25-OHD3 nur eine mittlere Maximalkonzentration von 122 ng*ml-1 (kurze Behandlung)
bzw. 160 ng*ml-1 (lange Behandlung) gemessen. Ursächlich für die Unterschiede
könnte die unterschiedliche Applikationsart sein, da in der vorliegenden Studie die 3
mg 25-OHD3 in der täglichen Ration des Mineralfutters enthalten waren, das jedem
Tier unter die Grundfutterration gemischt wurde. Da die Grundfutterration nicht
vollständig gefressen wurde, muss davon ausgegangen werden, dass nicht die
kompletten 3 mg des 25-OHD3 aufgenommen und folglich nur geringere
25-OHD3-Konzentrationen im Plasma erreicht wurden.
4 Diskussion 83
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass das 25-OHD3 in Öl gelöst besser absorbiert
werden kann, da Vitamin D3 und seine Metabolite fettlöslich sind. In einer
Humanstudie wurden Nettoabsorptionsraten des 25-OHD3 nach oraler Applikation
von 88 - 100% festgestellt (DAVIES et al. 1980). In dieser Studie war das 25-OHD3
allerdings erst in 1 ml Ethanol gelöst und wurde dann in 200 ml Milch gemischt.
Durch die Erhöhung der Dosierung konnten im zweiten Versuchsdurchlauf der
vorliegenden Studie nur bei Zugabe von 6 mg 25-OHD3 je Tier und Tag bei langer
Behandlungsdauer die mittleren 25-OHD3-Maximalkonzentrationen im Plasma
erreicht bzw. überschritten werden wie sie bei WILKENS et al. (2012b) auftraten.
Eine zunehmende Behandlungsdauer birgt die Gefahr des Erreichens von toxischen
25-OHD3-Plasmakonzentrationen. Symptome infolge einer Intoxikation treten ab
25-OHD3-Plasmakonzentrationen von 300 ng*ml-1 auf (JONES 2008). In der
vorliegenden Studie erreichten Einzeltiere der hochdosierten (6 mg 25-OHD3),
langbehandelten Gruppe vergleichbare 25-OHD3 Maximalwerte. Die für eine
Intoxikation beschriebenen Symptome wie z.B. Anorexie, Gewichtsverlust, schlaffe
Euter und eine reduzierte Milchleistung, Polypnoe, Emphyseme und Krepitationen
am Hals (LITTLEDIKE u. HORST 1982) wurden bei diesen Tieren allerdings nicht
beobachtet. OBERHEIDE (2011) vermutete, dass eine nur kurzfristige
Überschreitung der toxischen Konzentrationen möglicherweise nicht zu der
Ausbildung dieser Symptome führt. Aufgrund der Gefahr des Erreichens von
toxischen 25-OHD3-Konzentrationen, sollte eine Behandlung mit 25-OHD3 zur
Milchfieberprophylaxe zeitlich begrenzt sein.
4.3.3.2 Ausscheidung und Halbwertszeit des 25-OHD3
Nach Beendigung der Hy-D-Supplementierung mit der Abkalbung wurden die
25-OHD3-Maximalkonzentrationen im Plasma innerhalb der ersten beiden Tage post
partum erreicht. Die beobachteten unterschiedlichen Zeitpunkte des Erreichens der
Maximalkonzentrationen könnten durch individuell variierende Zeitintervalle zwischen
der letzten Hy-D-Applikation und der Abkalbung entstanden sein, wie sie auch schon
in einer vorangegangen Studie (OBERHEIDE 2011) beobachtet wurden. Das starke
84 4 Diskussion
Absinken der 25-OHD3-Konzentrationen in den niedrig mit Hy-D supplementierten
Gruppen (DCAD+Hy-D 3 mg und 4 mg) nach der Abkalbung kann durch die
ansteigende 1,25-(OH)2D3-Synthese und der anschließend daraus resultierenden
verstärkten Aktivität der 24-Hydroxylase erklärt werden (WILKENS et al. 2012b).
TANAKA u. DELUCA (1981) zeigten, dass erhöhte 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen
den eigenen Katabolismus durch vermehrte Expression der 24-Hydroxylase
verstärkten und so die Ausscheidung aus dem Körper forcieren (JONES et al. 1998).
In vivo konnte eine 84-fach erhöhte 24-Hydroxylaseexpression bei Vitamin D-
Mangel-Ratten schon drei Stunden nach einer intra venösen Applikation von
1,25-(OH)2D3 nachgewiesen werden (KUTUZOVA u. DELUCA 2004).
Eine weitere Erklärung für die stark absinkenden 25-OHD3-Konzentrationen könnte
die Ausscheidung über die Milch sein, auf die im Kapitel 4.5 näher eingegangen wird.
Allerdings wurden im Kolostrum deutlich geringere 25-OHD3-Konzentrationen als im
Plasma festgestellt. Daher konnte die Ausscheidung über die Milch vermutlich nur
eine untergeordnete Rolle gespielt haben.
In beiden Gruppen mit einer täglichen Supplementierung von 6 mg 25-OHD3 konnte
kurz nach der Abkalbung kein Absinken der 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma
beobachtet werden. Möglicherweise entspricht bei dieser Dosierung die intestinale
Aufnahme der Abbaurate des Vitamin D-Metaboliten in einer Ca-Mangelsituation.
Eine andere Erklärung könnte das geringere Ansteigen der 1,25-(OH)2D3-
Konzentrationen in diesen Gruppen direkt nach der Abkalbung gewesen sein. Somit
wurde eine geringere Menge an 25-OHD3 umgewandelt. Ob diese geringere
Umwandlung allerdings ausschlaggebend sein konnte ist fraglich, da 1,25-(OH)2D3 in
einer bis zu 3000fach geringeren Konzentration vorlag. Außerdem stiegen die
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen in der kurz behandelten DCAD+Hy-D 4 mg Gruppe
bei trotzdem absinkenden 25-OHD3-Konzentrationen in dieser Gruppe in gleichem
Maße an, sodass diese Möglichkeit außer Acht gelassen werden kann. Da in dieser
Studie die intestinale Absorption und die Ausscheidung von 25-OHD3 und auch der
anderen inaktiven Vitamin D-Metaboliten nicht analysiert wurden, kann dieses nicht
abschließend geklärt werden.
4 Diskussion 85
Nach dem Absinken konnte ein erneuter Anstieg der 25-OHD3-Konzentrationen
beobachtet werden. Dieser könnte auf den plötzlichen Wegfall des diaplazentären
Transports von 25-OHD3 zurückzuführen sein. Ein anderer möglicher Ansatz könnte
die Verringerung der 24-Hydroxylaseexpression durch erhöhte PTH-Konzentrationen
sein. In vitro konnte eine Zugabe von 150 nM PTH die Halbwertszeit der
24-Hydroxylase-mRNA 4,2-fach verringern (ZIEROLD et al. 2003), was eine
verminderte Abbaurate von 1,25-(OH)2D3, aber auch von 25-OHD3 zur Folge hat. Bei
fortwährender Absorption des noch im Gastrointestinaltrakt vorhandenen 25-OHD3
könnte es in den mit Hy-D supplementierten Gruppen der vorliegenden Studie durch
die ansteigenden PTH-Konzentrationen nach der Abkalbung zu wiederansteigenden
25-OHD3-Plasmakonzentrationen gekommen sein.
Nach dem Erreichen der Maximalkonzentrationen sanken die 25-OHD3-Werte in
allen Gruppen bis zum Ende der Versuchsdurchläufe stetig ab. Ausgangswerte
wurden aber innerhalb des Beobachtungszeitraums in keiner der Gruppen wieder
erreicht.
Bezüglich der Halbwertszeit finden sich in der Literatur unterschiedliche Angaben. In
einer Metaanalyse wurden Halbwertszeiten zwischen 10 und 40 Tagen aufgeführt
(JONES et al. 2011). Als mögliche Erklärung für diese hohen Variationen wurden die
Markierung des 25-OHD3 und eine dadurch mögliche verlängerte Halbwertszeit bzw.
unterschiedlich genaue Messtechniken angegeben. Außerdem wurde eine kürzere
Halbwertszeit bei Studien vermutet, in denen Zeitpunkte in die Berechnung mit
einbezogen wurden, zu denen noch ein verstärkter Katabolismus durch z.B. erhöhte
Synthese von 1,25-(OH)2D3 bzw. 24,25-(OH)2D3 vorlag (JONES et al. 2011).
Trotzdem wurde die Halbwertszeit in der vorliegenden Studie ausgehend von den
Maximalkonzentrationen am ersten Tag p.p., ungeachtet der noch erhöhten
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen bis zum Tag 4 p.p., berechnet. In Humanstudien
konnte gezeigt werden, dass zum einen die Zusammensetzung der Diät
(BATCHELOR u. COMPSTON 1983), zum anderen höhere
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen (DAVIES et al. 1997) eine vermehrte Ausscheidung
von Vitamin D-Metaboliten über Gallensäuren bewirkten und somit eine kürzere
Halbwertszeit von 25-OHD3 zur Folge hatten. DAVIES et al. (1997) zeigten eine
86 4 Diskussion
negative Korrelation zwischen 1,25-(OH)2D3-Maximalkonzentrationen und der
Halbwertszeit des 25-OHD3. Zusätzlich wurde postuliert, dass ebenfalls höhere
PTH-Konzentrationen negativ mit der Halbwertszeit von 25-OHD3 korreliert sind. Die
schon zuvor erwähnte verstärkte 24-Hydroxylaseexpression bei steigenden
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen (TANAKA u. DELUCA 1981) ist eine logische
Erklärung für eine schnellere Ausscheidung von Vitamin D-Metaboliten.
Die Berechnung der Halbwertszeiten von 25-OHD3, die im zweiten
Versuchsdurchlauf durchgeführt wurde, ergab große individuelle Unterschiede.
Durch die statistische Analyse konnte ein starker Einfluss der Laktationsnummer auf
die 25-OHD3-Ausscheidung festgestellt werden. Die Halbwertszeit von 25-OHD3 bei
Tieren in der zweiten Laktationsperiode betrug im Mittel 26 Tage (DCAD+Hy-D 6 mg)
bzw. 19 Tage (DCAD+Hy-D 4 mg) und war somit deutlich länger als die berechnete
Halbwertszeit von 15 Tagen (DCAD+Hy-D 6 mg) bzw. 11 Tagen (DCAD+Hy-D 4 mg)
der älteren Tiere. Obwohl im geburtsnahen Zeitraum des vorliegenden Versuches bei
den älteren Tieren ebenfalls signifikant höhere 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen
gemessen wurden, konnte keine Korrelation zwischen der Höhe der
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen und der 25-OHD3-Halbwertszeit zum Zeitpunkt der
25-OHD3-Maximalkonzentrationen (Tag 1 p.p.) festgestellt werden (siehe Abb. 3.23;
Kap. 3.5.1.1). Ebenfalls hatte die Höhe der Hy-D-Dosierung zwar einen numerischen,
aber keinen signifikanten Einfluss auf die Halbwertszeit von 25-OHD3 (siehe Abb.
3.24; Kap. 3.5.1.1).
Für einen möglichen Erklärungsansatz für die altersabhängig unterschiedlichen
Halbwertszeiten des 25-OHD3 könnten die in Abb. 3.23 unten (Kap. 3.5.1.1)
dargestellten signifikant höheren 25-OHD3-Plasmakonzentrationen der Tiere in der
zweiten Laktationsperiode die Grundlage bieten. Die 25-OHD3-Konzentrationen ante
partum als Funktion der Fütterungsdauer (Abb. 4.1) zeigen, dass schon vor der
Abkalbung altersabhängig unterschiedliche 25-OHD3-Konzentrationen beobachtet
werden konnten.
Diese altersbedingten unterschiedlich starken Anstiege der
25-OHD3-Konzentrationen könnten zum einen durch eine verminderte intestinale
Absorption und/oder zum anderen durch eine schnellere Ausscheidung zustande
4 Diskussion 87
gekommen sein. MARQUARDT et al. (1977) stellten bei jüngeren Tieren ein
geringeres Absinken der Futteraufnahme (ø 24,5%) innerhalb der letzten 14 Tage
vor der Abkalbung fest als bei älteren Tieren (ø 52%).
25-OHD3 im Plasma
Ante partum Versuch 2
0 2 4 60
50
100
150
DCAD+Hy-D 6mg 2.Laktation (20)
DCAD+Hy-D 6mg 3.Laktation (7)
DCAD+Hy-D 4mg 2.Laktation (13)
DCAD+Hy-D 4mg 3.Laktation (8)
Fütterungstage
25-O
HD
3 [
ng
*ml-1
]
Abbildung 4.1: V2: Darstellung der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen als Funktion der
Fütterungsdauer der mit 25-OHD3 supplementierten Tiere. Die Steigungen differieren signifikant voneinander (p < 0,05). Die Anzahl der Tiere ist in Klammern angegeben. DCAD+Hy-D 6 mg (2. Lakt.): y = (16,27±1,49)x + (39,27±5,60); p < 0,01; r
2 = 0,98;
DCAD+Hy-D 6 mg (≥ 3. Lakt.): y = (14,2±0,89)x + (34,96±3,34); p < 0,01; r2 = 0,99;
DCAD+Hy-D 4 mg (2.Lakt.): y = (13,25±1,55)x + (40,76±5,8); p < 0,05; r2 = 0,97;
DCAD+Hy-D 4 mg (≥ 3. Lakt.): y = (9,38±1,05)x + (28,11±3,91); p < 0,05; r2 = 0,98;
Für die vorliegende Studie könnte dies bedeuten, dass die älteren Tiere aufgrund
einer geringeren Futteraufnahme kurz vor der Abkalbung weniger Hy-D aufnehmen
und somit die 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma weniger stark ansteigen als bei
jüngeren Tieren. Dagegen spricht allerdings, dass auch bei einer individuellen oralen
Applikation von 3 mg 25-OHD3 je Tier und Tag ein altersabhängig unterschiedlich
starkes Ansteigen der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen vorlag (WILKENS et al.
2012a).
Die Möglichkeit eines vermehrten Abbaus von 25-OHD3 bei älteren Tieren wird von
einer Studie untermauert, in der Genprodukte, die durch 1,25-(OH)2D3 reguliert
88 4 Diskussion
werden, bei Ratten unterschiedlicher Altersstufen und beiden Geschlechtern
bestimmt wurden (JOHNSON et al. 1995). Trotz gleicher Expression war die Aktivität
der 24-Hydroxylase bei den älteren Ratten 67% höher als bei den jüngeren Ratten.
In der vorliegenden Studie könnte diese vermehrte Aktivität der 24-Hydroxylase bei
den älteren Tieren einem schnelleren Vitamin D-Katabolismus zugrunde liegen, der
wiederum eine kürzere Halbwertszeit von 25-OHD3 bei diesen Tieren zur Folge hätte.
Zur Verifizierung dieser These müsste die Expression und die Aktivität der
24-Hydroxylase sowie die Konzentrationen von ebenfalls vorhandenen, inaktiven
Vitamin D-Metaboliten bei den in der Studie beteiligten Tieren analysiert werden.
4.4 Auswirkungen auf die Calcium- und Phosphathomöostase
4.4.1 Ante partum
Die Supplementierung mit Hy-D führte in beiden Versuchsdurchläufen der
vorliegenden Studie ante partum zu höheren Ca2+- und Cat-Konzentrationen im
Vollblut bzw. Plasma im Vergleich zu den Ca-Konzentrationen der ausschließlich mit
einer anionenreichen Diät gefütterten Tiere (siehe Abb. 3.9 und 3.11; Kap. 3.4.3.1.1;
Abb. 3.13 und 3.14; Kap. 3.4.3.1.2) .
Da bei den Analysen des Knochenresorptionsmarkers CrossLaps sowie des PTH
und des 1,25-(OH)2D3 vor der Abkalbung keine Unterschiede zwischen den Gruppen
bzw. erhöhte nicht signifikant voneinander abweichende Werte nur in der kurz
behandelten ausschließlich mit sauren Salzen gefütterten Gruppe (V2: CrossLaps
und PTH) festgestellt werden konnten und die Supplementierung mit Hy-D sogar
eine höhere renale Ca-Ausscheidung zur Folge hatte, ist eine erhöhte Freisetzung
von Ca aus dem Knochen sowie eine vermehrte Resorption in der Niere als Grund
für die höheren Ca-Konzentrationen ante partum mit großer Wahrscheinlichkeit
auszuschließen.
OBERHEIDE (2011) begründete ähnliche Beobachtungen mit einer direkten
Stimulation der gastrointestinalen Ca- und Pi-Aufnahme durch supraphysiologische
25-OHD3-Konzentrationen. In vitro konnte bei 150-fach (BRUMBAUGH u.
HAUSSLER 1973) bzw. 100-500-fach (HUGHES et al. 1976) höheren
4 Diskussion 89
25-OHD3-Konzentrationen eine Verdrängung des eigentlichen Liganden
1,25-(OH)2D3 vom VDR zugunsten des 25-OHD3 beobachtet werden, welches
allerdings eine geringere Affinität zu diesem aufweist (BRUMBAUGH u. HAUSSLER
1973; HUGHES et al. 1976; TAPARIA et al. 2006). Eine direkte Ansprache des VDR
durch hohe 25-OHD3-Konzentrationen führte zu einer Steigerung der intestinalen
Ca-Aufnahme am isolierten Rattendarm (OLSON u. DELUCA 1969) bzw. am
embryonalen Hühnerdarm (CORRADINO 1973). Auf die vorliegende Studie bezogen
könnte also die Supplementierung mit 25-OHD3 über die direkte Ansprache des VDR
und der daraus folgenden vermehrten intestinalen Ca-Absorption zu erhöhten
Ca-Plasmakonzentrationen in diesen Gruppen geführt haben. Zur Untermauerung
dieser Möglichkeit müssten Expressionsanalysen der an der gastrointestinalen
Ca-Absorption beteiligten Strukturen vor und nach einer Supplementierung mit
25-OHD3 durchgeführt werden.
Die in den mit Hy-D supplementierten Gruppen erreichten höheren
Ca-Konzentrationen im Plasma bzw. Vollblut ante partum könnten zu einer
Hemmung der Knochenresorption und folglich einer verstärkten Einlagerung von Ca
in den Knochen geführt haben. In einer Humanstudie konnte nach einem Ca2+-
Anstieg im Blut ein gleichzeitiges Absinken der PTH- und CrossLaps-
Serumkonzentrationen beobachtet werden (ZIKAN et al. 2001). Zusätzlich
entdeckten KOGAWA et al. (2010) einen direkten hemmenden Einfluss von 25-OHD3
auf die Knochenresorption. In der vorliegenden Studie konnte allerdings kein
signifikanter Unterschied am Tag 2 a.p. in den CrossLaps-Plasmakonzentrationen
verzeichnet werden. Wohl aber zeichnete sich ab, dass im ersten Versuchsdurchlauf
in beiden, im zweiten Versuchsdurchlauf in der nur kurz behandelten, ausschließlich
mit einer anionenreichen Diät gefütterten Gruppen/Gruppe zu diesem Zeitpunkt
numerisch die höchsten CrossLaps-Konzentrationen festgestellt wurden (siehe Abb.
3.19 und 3.20; Kap. 3.4.4.1). Da in dieser Studie keine Untersuchungen der
Knochendichte, die über eine vermehrte Aufnahme von Ca in den Knochen und eine
gehemmte Knochenresorption Aufschluss geben könnte, durchgeführt wurden, kann
diese These weder bewiesen noch abgestritten werden.
90 4 Diskussion
4.4.2 Peripartal
In allen Gruppen des hier vorliegenden Versuchs sanken die Ca2+- und Cat-
Konzentrationen im Vollblut bzw. Plasma zur Abkalbung ab (siehe Abb. 3.9 und 3.11,
Kap. 3.4.3.1.1; Abb. 3.13 und 3.14, Kap. 3.4.3.1.2). Dieses Absinken der
Ca-Plasmakonzentrationen der Milchkuh wird durch den bei einsetzender Laktation
erhöhten Ca-Bedarf initiiert (REINHARDT et al. 1988; GOFF 2000; HORST et al.
2003). Mit der Milch werden ebenfalls große Mengen an Pi abgegeben (HORST
1986), wodurch die Pi-Plasmakonzentrationen ebenfalls stark absinken. Als Folge
der absinkenden Ca-Konzentrationen wird vermehrt PTH gebildet und ausgeschüttet
(BROWN u. MACLEOD 2001), was zum einen die vermehrte Synthese von
1,25-(OH)2D3 und zum anderen die vermehrte Knochenmobilisation bewirkt, die
ihrerseits eine erhöhte Freisetzung des Knochenresorptionsmarkers CrossLaps aus
dem Knochen zur Folge hat. Im Gegensatz dazu nimmt die Konzentration des
Knochenformationsmarkers Osteocalcin zur Abkalbung ab (LIESEGANG et al. 2000).
Mit der Entfaltung ihrer vollen Wirkung 24 bis 48 Stunden nach dem Einsetzen der
Laktation bewirken die Regulationsmechanismen zur Aufrechterhaltung der
Ca-Homöostase ein Wiederansteigen der Ca- und Pi-Konzentrationen im Plasma
(REINHARDT et al. 1988; HORST et al. 1994).
Die Verabreichung von sauren Salzen bewirkt ein schnelleres Wiederansteigen der
Ca-Konzentrationen nach der Abkalbung (OETZEL 1988). WILKENS et al. (2012b)
konnten zeigen, dass Tiere, die eine anionenreiche Diät gefüttert bekamen, zwölf
Stunden p.p. höhere Ca2+-Konzentrationen bei gleichen PTH-Konzentrationen im
Plasma aufwiesen als Tiere, die diese Diät nicht erhielten. Dies wurde auf erhöhte
PTH-Sensitivität des Gewebes durch die Induktion einer kompensierten
metabolischen Acidose und einer daraus resultierenden schnelleren Reaktion auf
sinkende Ca-Plasmakonzentrationen zurückgeführt, die schon von GOFF u. HORST
(2003) postuliert wurde. Zusätzlich konnten bei ante partal mit einer anionenreichen
Diät gefütterten Kühen post partum signifikant höhere VDR-Konzentrationen im
Colon als bei kontrollgefütterten Tieren beobachtet werden (GOFF et al. 1995b).
Obwohl der Großteil der intestinalen Ca-Absorption nicht im Colon stattfindet, können
Rückschlüsse auf die duodenale VDR-Konzentration zugelassen werden, da eine
4 Diskussion 91
positive Korrelation zwischen der VDR-Konzentration im Colon und der im
Duodenum besteht (GOFF 1999a). Da in der vorliegenden Studie in allen Gruppen
eine anionenreiche Diät gefüttert wurde, bildeten die Auswirkungen dieser Fütterung
auf die Ca-Homöostase im peripartalen Zeitraum eine Grundlage dieser Studie.
Ebenfalls zeigten WILKENS et al. (2012b), dass in der Gruppe, die eine zusätzliche
tägliche orale Supplementierung von 3 mg 25-OHD3 bekam, die
Ca-Plasmakonzentrationen zur Abkalbung noch weniger stark absanken und post
partum effizienter wieder anstiegen. Die alleinige Hy-D-Supplementierung hatte
allerdings keine oder sogar negative Auswirkungen auf die Ca-Homöostase
(TAYLOR et al. 2008; WILKENS et al. 2012b). Daher könnte dieser positive Effekt
auf eine vermehrte Ca-Einlagerung in den Knochen ante partum zurückgeführt
werden, welche schon im Kapitel 4.4.1 diskutiert wurde. Zum Zeitpunkt des erhöhten
Bedarfs, dem Einsetzen der Laktation, könnte dann ebenfalls vermehrt Ca aus dem
Knochen freigesetzt worden sein. In Kombination mit der Wirkung der
anionenreichen Diät, käme es zu einer höheren Ca-Freisetzung schon bei niedrigen
PTH-Konzentrationen. Da erhöhte 25-OHD3-Konzentrationen zu einer geringeren
PTH-Ausschüttung führen könnten (OUSEPH et al. 1996; RITTER et al. 2006;
CARNEVALE et al. 2010) und somit zu einem stärkeren Absinken der
Ca-Plasmakonzentrationen sowie einem langsameren Wiederanstieg, ist diese
erhöhte PTH-Sensitivität des Gewebes für die positive Wirkung der
25-OHD3-Supplementierung von Nöten (WILKENS et al. 2012b).
4.4.3 Effekt der Dosis und der Behandlungsdauer
4.4.3.1 Ante partum
In der vorliegenden Studie führte eine Supplementierung mit Hy-D von mindestens 9
Tagen (V1) bzw. 11 Tagen (V 2), also die lange Behandlung, ante partum (an den
Tagen 4 oder 2 a.p. bzw. an beiden Tagen) in allen Dosierungen zu signifikant
höheren Ca2+- und Cat-Konzentrationen im Vollblut bzw. Plasma im Vergleich zu den
ausschließlich mit der anionenreichen Diät gefütterten bzw. den kürzer behandelten
Tieren (siehe Abb. 3.9 und 3.11, Kap. 3.4.3.1.1; Abb. 3.13 und 3.14, Kap. 3.4.3.1.2).
92 4 Diskussion
In diesen Gruppen wurden ebenfalls die höchsten 25-OHD3-Konzentrationen
festgestellt (siehe Kap. 4.3.3.1). Auch bei der niedrigsten Dosierung (3 mg) konnten
bei langer Behandlung höhere 25-OHD3-Konzentrationen erreicht werden als in der
Gruppe der hohen Dosierung (6 mg), aber nur kurzer Behandlungsdauer.
TAPARIA et al. (2006) konnten zeigen, dass die Expression von TRPV-6 mRNA in
Caco-2 Zellen mit steigender 25-OHD3-Applikation positiv korrelierte. Bei einer
Erhöhung der 25-OHD3-Konzentration von 10-8 M auf 10-7 M wurde die
TRPV-6 mRNA-Expression ca. verdoppelt. Bei einem weiteren Anheben der
Konzentration auf 10-6 M wurde die Expression noch einmal verdreifacht. Durch
Zugabe von 5% fetal bovine serum (FBS), welches als Quelle des vitamin D binding
protein (DBP) fungierte, wurde eine deutlich geringere TRPV-6 mRNA Expression
gemessen, die bis zu einer 25-OHD3-Konzentration von 10-7 M gleichblieb, bei 10-6 M
aber nur wenig geringer war als bei gleicher Dosierung in Abwesenheit von FBS.
Aufgrund seiner Polarität hat 25-OHD3 eine starke Affinität zum DBP und daraus
folgernd eine geringe Bioverfügbarkeit (KEENAN u. HOLMES 1991). Erst bei
ausreichender Konzentration konnte demnach das 25-OHD3 einen zunehmenden
Einfluss auf die TRPV-6 mRNA Expression gezeigt werden (TAPARIA et al. 2006).
Bezogen auf die vorliegende Studie kann vermutet werden, dass bei nur kurzer
und/oder niedrigerer Hy-D-Supplementierung zwar supraphysiologische
25-OHD3-Plasmakonzentrationen erreicht wurden, ein Großteil des 25-OHD3 jedoch
am DBP gebunden vorlag und somit geringere Auswirkungen auf die Expression der
an der transzellulären, gastrointestinalen Ca-Absorption beteiligten Strukturen hatte
als eine längere und höhere Supplementierung von Hy-D. In dieser Gruppe
(DCAD+Hy-D 6 mg) konnten an den Tagen 4 a.p. und 2 a.p. die höchsten Ca-
Konzentrationen gemessen werden. Zur Verifizierung müsste die Expression der an
der transzellulären, gastrointestinalen Ca-Absorption beteiligten Strukturen in
nachfolgenden Studien überprüft werden. Über die Messung der Bioverfügbarkeit
des 25-OHD3 könnte gezeigt werden, ab welcher 25-OHD3-Konzentration dieses
vorwiegend nicht mehr an DBP gebunden vorliegt.
Ebenso wie bei der Expression der an der Ca-Absorption beteiligten Strukturen
konnte bei der in Kapitel 4.4.1 diskutierten Hemmung der Knochenresorption zum
4 Diskussion 93
einen durch erhöhte Ca-Konzentrationen und zum anderen durch ansteigende
25-OHD3-Konzentrationen im Plasma ein dosisabhängiger Zusammenhang gezeigt
werden. Nach oraler Aufnahme von 0,2 g bzw. 1 g Ca konnte ein Ca2+-Anstieg
zwischen 2 und 8 % verglichen zu den Ausgangswerten vor der Ca-Einnahme, bei
gleichzeitigem Absinken der Serum-PTH-Konzentrationen um etwa 20 bzw. 60% und
der CrossLaps-Konzentrationen um etwa 20 bzw. 50% für mehrere Stunden
beobachtet werden (ZIKAN et al. 2001). Also bewirkte die höhere Ca-Dosierung eine
ausgeprägtere Hemmung der Knochenresorption als die niedrigere Dosierung. In
vitro entdeckten KOGAWA et al. (2010) einen direkten dosisabhängigen Einfluss auf
die Regulierung der Knochenresorption durch 25-OHD3. Bei Anwesenheit von 50 nM
(20 ng*ml-1) sowie 100 nM (40 ng*ml-1) 25-OHD3 wurde die Knochenresorption
höchst signifikant zu der Knochenresorption in Abwesenheit von 25-OHD3 gehemmt,
während niedrigere Dosierungen einen geringeren Einfluss auf die
Knochenresorption aufwiesen(KOGAWA et al. 2010)(KOGAWA et al.
2010)(KOGAWA et al. 2010)(KOGAWA et al. 2010)(KOGAWA et al. 2010)(KOGAWA
et al. 2010)(KOGAWA et al. 2010)(KOGAWA et al. 2010). Aufgrund der im Vergleich
zu den anderen Gruppen der vorliegenden Studie höchsten Ca- und 25-OHD3-
Plasmakonzentrationen ante partum in der lang behandelten 6 mg DCAD+Hy-D-
Gruppe (V 2) der vorliegenden Studie würde demnach die Knochenresorption am
stärksten gehemmt worden sein.
4.4.3.2 Peripartal
Zur Abkalbung und direkt nach der Abkalbung unterschieden sich die Verläufe der
Ca-Konzentrationen in den verschiedenen Gruppen in der Stärke des Abfallens und
der Effizienz des Wiederanstiegs (siehe Abb. 3.9 und 3.11; Kap. 3.4.3.1.1; Abb. 3.13
und 3.14; Kap. 3.4.3.1.2).
Die Abbildung 4.2 verdeutlicht die Abhängigkeit der Höhe der Ca2+- und
Cat-Konzentrationen an Tag 2 a.p. und denen zur Abkalbung. ΔCalcium (ΔCa) wurde
definiert als die Differenz zwischen den Ca-Konzentrationen an Tag 2 a.p. und denen
zur Abkalbung. Aus der Darstellung der linearen Regression wird deutlich, dass ante
94 4 Diskussion
partal höhere Ca-Konzentrationen zu einem stärkeren Absinken zur Abkalbung
führten. Das bedeutet, dass in den mit Hy-D supplementierten Gruppen langer
Behandlung die - zum Teil signifikant - höheren Ca-Konzentrationen am Tag 2 a.p.
das stärkste Absinken der Ca-Konzentrationen zur Folge hatten.
Korrelation Ca 2+ am Tag -2/Ca2+
0
-0.4
-0.2
-0.0
0.2
0.4
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
Ca2+
[mmol* l-1
]
C
a2
+[m
mol
*l-1
]
Korrelation Ca t am Tag -2/Cat
0.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5 2.0 2.5 3.0
V1
V2
Cat [mmol* l-1
]
C
at[
mm
ol
*l-1
]
Abbildung 4.2: Darstellung der linearen Regression zwischen den Ca
2+- (links) bzw. Cat- (rechts)
Plasmakonzentrationen am zweiten Tag a.p. und Δ Calcium (Differenz zwischen den Calciumkonzentrationen am zweiten Tag a.p. und zur Abkalbung) aus beiden Versuchsdurchläufen. Links: Versuchsdurchlauf 1 (V1): r
2=0,53; p<0,0001;
Versuchsdurchlauf 2 (V2): r2=0,19; p<0,0001; Rechts: V1: r
2=0,39; p<0,0001; V2:
r2=0,31; p<0,0001;
Allerdings wurden in der lang behandelten DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe ante partal so
hohe Ca-Konzentrationen im Vollblut bzw. Plasma erreicht, sodass zur Abkalbung in
dieser noch normocalcämische Werte erreicht wurden, die mit denen der nur kurz
(exkl. DCAD+Hy-D 3 mg (V1)) oder gar nicht mit Hy-D supplementierten Gruppen
Ca2+-Konzentrationen bzw. Cat-Konzentrationen vergleichbar waren, festgestellt
werden konnten (ø 1,13-1,16 mmol*l-1 bzw. ø 1,99-2,17 mmol*l-1). Dagegen führte
eine niedrigere 25-OHD3-Supplementierung (3 mg (lange und kurze
Behandlungsdauer) und 4 mg (lange Behandlungsdauer)) zur Abkalbung zu
signifikant niedrigeren Ca-Konzentrationen (Ca2+: ø 1,01 mmol*l-1 bzw. Cat: ø 1,89-
1,93 mmol*l-1).
Ähnliche Verläufe der Ca-Konzentrationen konnten bei der Fütterung einer
calciumreichen Diät ante partum beobachtet werden. Zur Abkalbung sinken die
Ca-Plasmakonzentrationen stärker ab und steigen post partum allerdings langsamer
wieder an als bei Tieren, die eine calciumarme Diät (<20 g*Tag-1) erhielten (HOUE et
4 Diskussion 95
al. 2001). Da aber die Ca-Konzentrationen der gefütterten Rationen der vorliegenden
Studie keine Gruppenunterschiede aufwiesen, kann die alimentäre Ca-Versorgung
für die unterschiedlich stark abfallenden Ca-Plasmakonzentrationen nicht ursächlich
sein.
Geht man davon aus, dass hohe Ca-Plasmakonzentrationen ebenso wie hohe
25-OHD3-Konzentrationen zu einem vermehrten Einbau von Ca in den Knochen
durch die Hemmung der Knochenresorption führten, besteht zusätzlich die
Möglichkeit, dass bei gleichbleibender gastrointestinaler Ca-Aufnahme zur
Abkalbung und dem Einsetzen der Laktation trotz des erhöhten Bedarfs noch
weiterhin mehr Ca in den Knochen eingebaut als aus diesem freigesetzt wurde. Dies
würde in der vorliegenden Studie das stärkere Absinken der
Ca-Plasmakonzentrationen in den Gruppen, die sowohl hohe Ca- als auch
25-OHD3-Konzentrationen im Plasma aufwiesen, erklären können. Erst mit einem
stärkeren Absinken der Ca-Konzentrationen und dem Ansteigen der
PTH-Konzentrationen im Plasma würde dann die Freisetzung aus dem Knochen
überwogen haben.
Schon in vorangegangenen Studien konnte gezeigt werden, dass die
prophylaktische, ausschließliche Applikation von Vitamin D ante partum erst ab einer
ausreichenden Dosierung die Milchfieberinzidenz absenkte, während zu niedrige
Dosierungen eine Hypocalcämie induzierten (LITTLEDIKE u. HORST 1982; HORST
et al. 1997; GOFF 2008). Ursächlich für die erhöhte Erkrankungsrate bei niedrigeren
Vitamin D-Applikationen sollte eine gehemmte PTH-Ausschüttung (OUSEPH et al.
1996; RITTER et al. 2006; CARNEVALE et al. 2010) und eine daraus resultierende
geringere Synthese an 1,25-(OH)2D3 bei erhöhten 25-OHD3- und
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen gewesen sein (GOFF 2008). Auch in der vorliegenden
Studie konnte ein Einfluss auf die PTH-Konzentrationen im Plasma festgestellt
werden. In den Gruppen, in denen jeweils die höchsten 25-OHD3-Konzentrationen im
Plasma festgestellt wurden, konnten am Tag 1 p.p. die geringsten Anstiege der PTH-
Konzentrationen nachgewiesen werden (V1: DCAD+Hy-D 3 mg, lange Behandlung;
V2: DCAD+Hy-D 6 mg, lange Behandlung). Allerdings wurde im zweiten
Versuchsdurchlauf der höchste Anstieg der PTH-Konzentrationen am Tag 1 p.p. in
96 4 Diskussion
der Gruppe mit den zweithöchsten 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma festgestellt
(DCAD+Hy-D 4 mg; lange Behandlung). Dieser starke Anstieg des PTH in dieser
Gruppe könnte aber auch durch die zur Abkalbung stark abgesunkenen
Ca-Plasmakonzentrationen induziert worden sein.
Nach der Abkalbung stiegen die Ca-Plasmakonzentrationen gruppenabhängig
unterschiedlich schnell wieder an. Im ersten Versuchsdurchlauf konnte ein
langsamerer Anstieg der Ca-Konzentrationen direkt nach der Abkalbung in beiden
mit Hy-D supplementierten Gruppen verzeichnet werden. Während auch in der lang
behandelten 4 mg Gruppe im zweiten Versuchsdurchlauf nach der Abkalbung nur ein
sehr langsamer Wiederanstieg der Ca-Konzentrationen von statten ging, stiegen
diese in der lang behandelten 6 mg Gruppe am schnellsten an. Gleichzeitig wurden
an Tag 1 p.p. in dieser Gruppe die geringsten PTH- und CrossLaps-Konzentrationen
gemessen. Ausgehend von einem dosisabhängigen Zusammenhang zwischen den
Ca- und 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma und einer Hemmung der
Knochenresorption, könnte ante partum umso mehr Ca in den Knochen eingebaut
worden sein, desto höher die 25-OHD3- und Ca-Konzentrationen im Plasma waren.
Folglich würde zum Zeitpunkt des erhöhten Bedarfs trotz geringerer PTH- und
CrossLaps-Konzentrationen mehr Ca aus dem Knochen freigesetzt worden sein.
Die signifikant höheren 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen kurz nach der Abkalbung in
den mit 25-OHD3 behandelten Gruppen beider Versuchsdurchläufe zeigen, dass
nach der Aktivierung der 1α-Hydroxylase durch die absinkenden
Ca-Plasmakonzentrationen und den daraus resultierenden, ansteigenden
PTH-Konzentrationen die höheren 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma vermehrt zu
1,25-(OH)2D3 umgewandelt werden konnte. Dadurch würde über den VDR vermittelt
die vermehrte Expression von an der aktiven, gastrointestinalen Ca-Absorption
beteiligten Strukturen induziert werden, die ab dem Tag 2 p.p. zu dosisabhängig
höheren Ca-Plasmakonzentrationen in diesen Gruppen führen konnten.
Interessant wäre eine Untersuchung der an der aktiven, transzellulären
gastrointestinalen Ca-Absorption beteiligten Strukturen und des VDR zum Zeitpunkt
und direkt nach der Abkalbung.
4 Diskussion 97
In beiden Versuchsdurchläufen sanken die Pi-Plasmakonzentrationen zur Abkalbung
stark ab. Allerdings war kein gerichteter zwischen beiden Versuchsdurchläufen zu
vergleichender Effekt der Höhe und Dauer der Hy-D-Supplementierung zu erkennen.
4.4.4 Effekt der Laktationsnummer
Die vorliegende Studie zeigt, dass vornehmlich bei den älteren Tieren (≥ 3.
Laktationsperiode) ein Einfluss auf die Ca-Homöostase im peripartalen Zeitraum
durch die Kombination der 25-OHD3-Supplementierung mit einer anionenreichen
Fütterung erzielt werden konnte (siehe Abb. 3.10 und 3.12, Kap. 3.4.3.1.1 und Abb.
3.15, Kap. 3.4.3.1.2)
Besonders im zweiten Versuchsdurchlauf lagen die Ca2+-Konzentrationen im Vollblut
der jüngeren Tiere unabhängig von ihrer Gruppenzugehörigkeit im gesamten
peripartalen Zeitraum eng beieinander, während die der älteren Tiere signifikant
voneinander differierten. Zur Abkalbung war bei den Tieren der zweiten
Laktationsperiode ein nur geringes Absinken und schnelles Wiederansteigen p.p. der
Ca2+- Konzentrationen zu verzeichnen. Im Gegensatz dazu wurde bei allen älteren
Tieren ein deutlicheres Absinken und langsameres Wiederansteigen festgestellt.
Diese Verläufe der Ca-Konzentrationen unterstützen die von REINHARDT et al.
(2010) beschriebene mit steigendem Alter zunehmende Hypocalcämieinzidenz zur
Abkalbung. Im ersten Versuchsdurchlauf waren diese altersabhängigen
Unterschiede allerdings nicht so deutlich zu erkennen.
In der Literatur wurde ein stärkeres Absinken der Ca-Konzentrationen bis auf
hypocalcämische Werte und ein langsameres Wiederansteigen bei älteren Tieren in
Ca-Stresssituationen - in diesem Fall das Einsetzen der Laktation - bereits
beschrieben (ARMBRECHT et al. 1980). Zum einen waren hierfür eine geringere
Anzahl an VDR im Darm und Knochen (HORST et al. 1990), eine geringere
Expression von PTH-Rezeptoren an den basolateralen Membranen der Nierenzellen
(HANAI et al. 1990) und eine verringerte Antwort der 1α-Hydroxylase (ARMBRECHT
et al. 1980) ausschlaggebend. Außerdem sanken mit zunehmendem Alter die Anzahl
und der Prozentsatz der Osteoblasten (MALLUCHE u. FAUGERE 1986) sowie der
Osteoklasten und der zur Resorption zur Verfügung stehenden Knochenfläche
98 4 Diskussion
(REINHARDT et al. 1988; VAN MOSEL et al. 1993). Darüber hinaus könnte eine
höhere Milchleistung älterer Tiere (HARDENG u. EDGE 2001) und dem damit
höheren Bedarf beteiligt sein.
HORST et al. (1990) begründeten die geringere VDR-Expression mit niedrigeren
1,25-(OH)2D3-Plasmakonzentrationen, da eine vermehrte Expression von VDR durch
höhere 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen vermittelt wird (HORST et al. 1994). In der
vorliegenden Studie unterschieden sich die 1,25-(OH)2D3-Basalwerte im ersten
Versuchsdurchlauf jedoch nicht voneinander. Da im zweiten Versuchsdurchlauf ein
Großteil der Basalwerte unter der Nachweisgrenze lagen, können für diesen
Versuchsdurchlauf keine Aussagen über Unterschiede dieses Parameters getroffen
werden. Allerdings wurden schon zu Versuchsbeginn bei den älteren Tieren
niedrigere 25-OHD3-Konzentrationen gemessen, im zweiten Versuchsdurchlauf
konnte sogar ein signifikanter Unterschied zwischen den Basalwerten der jüngeren
Tiere der hoch dosierten Gruppe (DCAD+Hy-D 6 mg) und den älteren Tieren der
niedriger dosierten Gruppe (DCAD+Hy-D 4 mg) festgestellt werden (siehe Abb. 3.4
unten, Kap. 3.4.1.1), sodass ein altersabhängiger Einfluss im Vitamin D-Status auch
in der vorliegenden Studie schon von Beginn an erkennbar war (siehe Kap. 4.3.3.2).
Über eine mögliche geringere Expression von PTH-Rezeptoren und einer
verminderten Antwort der 1α-Hydroxylase bei älteren Individuen können in der
vorliegenden Studie keine genauen Angaben gemacht werden. Für eine geringere
Ausprägung der PTH-Rezeptoren spricht, dass die am Tag 1 p.p. signifikant höheren
PTH-Plasmakonzentrationen, die bei den älteren Tieren detektiert wurden, notwendig
gewesen sein könnten, um ein Wiederanheben der Ca-Konzentrationen im Plasma in
Gang zu setzen. Andererseits könnten die signifikant höheren PTH- und nachfolgend
auch 1,25-(OH)2D3-Konzentrationen bei den älteren Tieren auch die Folge der tiefer
abgesunkenen Ca-Konzentrationen im Blut gewesen sein.
In ihrer Studie beobachteten HORST et al. (1990) unterschiedliche Auswirkungen auf
die Ca-Plasmakonzentrationen nach intravenöser Applikation von 1,25-(OH)2D3 bei
jungen im Vergleich zu adulten Ratten. Initial wurden bei den adulten Ratten
niedrigere 1,25-(OH)2D3- und Osteocalcin-Plasmakonzentrationen sowie eine
geringere VDR-Expression gemessen als bei den jungen Tieren. Die
4 Diskussion 99
Ca-Plasmakonzentrationen wiesen allerdings keine Unterschiede auf. Durch eine
sechstägige Applikation von 1,25-(OH)2D3 konnte bei den adulten Tieren ein
signifikanter Anstieg der Ca-Konzentrationen im Plasma auf hypercalcämische Werte
verzeichnet werden, während dies bei den jungen Tieren keine signifikanten
Auswirkungen auf die Ca-Konzentrationen hatte. Horst et al. (1990) vermuteten, dass
diese Diskrepanz möglicherweise auf das aktive Wachstum und den höheren
Ca-Bedarf der jüngeren Tiere zurückzuführen gewesen sei. Unterstützt wurde diese
Vermutung von den in dieser Studie bestimmten signifikant höheren
Osteocalcinkonzentrationen im Plasma der jüngeren Ratten (HORST et al. 1990).
Analog zu dieser Studie führte in der vorliegenden Studie die hohe Dosierung bei
langer 25-OHD3-Supplementierung ante partum bei den älteren Tieren zu signifikant
höheren Ca-Konzentrationen im Blut. Während in den anderen Gruppen die
Ca-Konzentrationen der älteren Tiere schon vor Tag 2 a.p. unterschiedlich stark
absanken, konnten in dieser Gruppe noch bis zu diesem Tag im Vergleich zu allen
jüngeren Tieren ähnlich hohe (oder höhere) Ca2+-Konzentrationen festgestellt
werden. Diese signifikant höheren Ca2+-Konzentrationen der lang behandelten
DCAD+Hy-D 6 mg Gruppe am Tag 2 a.p. im Vergleich zu den anderen Gruppen der
älteren Tiere könnten in Verbindung mit den supraphysiologischen
25-OHD3-Konzentrationen zu der in Kapitel 4.4.3.1 diskutierten vermehrten
Hemmung der Knochenresorption ante partum geführt haben. Die daraus
resultierende erhöhte Ca-Freisetzung aus dem Knochen zum Zeitpunkt des erhöhten
Bedarfs könnte zu dem effizienteren Wiederansteigen der Ca2+-Konzentrationen trotz
des starken Absinkens zur Abkalbung in dieser Gruppe geführt haben.
Diese These wird durch den Zusammenhang von ΔCrossLaps und Ca2+ am ersten
Tag p.p. bei Tieren in der 3.-8. Laktation (Abb. 4.3) unterstützt. Drei von den vier
Tieren der lang behandelten, hoch dosierten Gruppe der älteren Tiere zeigten trotz
geringer Anstiege der CrossLaps-Konzentrationen gleiche Ca2+-Konzentrationen wie
sie in allen anderen Gruppen zumeist nur bei deutlich höheren Anstiegen der
CrossLaps-Konzentrationen detektiert wurden.
Dieser Unterschied konnte bei den jüngeren Tieren im zweiten Versuchsdurchlauf
ebenfalls nicht festgestellt werden.
100 4 Diskussion
Aufgrund der geringen Anzahl besonders der älteren Tiere müsste dies allerdings
noch durch eine größere Stichprobenanzahl verifiziert werden, ob bei zunehmender
Anzahl ein deutlicher Unterschied darstellbar ist.
Zusammenhang CrossLaps/Ca2+ am Tag 1 p.p.
Tiere 3. Laktation
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3 V2 DCAD+Hy-D 6 mg lang (4)
V2 DCAD+Hy-D 6 mg kurz (4)
V2 DCAD+Hy-D 4 mg lang (4)
V2 DCAD+Hy-D 4 mg kurz (3)
V2 DCAD lang (2)
V2 DCAD kurz (2)
CrossLaps [ng*ml-1
]
Ca
2+[m
mol
*l-1
]
Abbildung 4.3: V2: Darstellung des Zusammenhangs zwischen Ca
2+ und ΔCrossLaps am Tag 1
p.p.. Die gestrichelten Hilfslinien dienen der besseren Übersichtlichkeit.
Ob in der vorliegenden Studie das aktive Wachstum und der daraus entstehende
vermehrte Ca-Bedarf ursächlich für die unterschiedlichen Auswirkungen der
25-OHD3-Supplementierung auf die Ca-Plasmakonzentrationen der jüngeren und der
älteren Tiere war, ist fraglich, da auch bei den Tieren der 2. Laktationsperiode kein
übermäßiges Wachstum mehr zu erwarten war. Da in der vorliegenden Studie die
Osteocalcinbestimmung nur bei den Tieren der zweiten Laktation im ersten
Versuchsdurchlauf durchgeführt wurde, kann kein Unterschied in der
Knochenformation der unterschiedlich alten Tiere gezeigt werden. Dieses sollte in
nachfolgenden Studien aber überprüft werden.
4.4.5 Auswirkungen auf die Calciumhomöostase im weiteren Verlauf der
Laktation
Im weiteren Verlauf der Laktation wurden die Ca2+- und Cat-Konzentrationen im
Vollblut bzw. Plasma der Tiere anfangs signifikant durch die Höhe der 25-OHD3-
4 Diskussion 101
Supplementierung und der Supplementierungsdauer beeinflusst, später aber nahm
der Einfluss der Laktationsnummer zu.
Die Darstellung der linearen Regressionen der Ca2+- und der Cat-Konzentrationen im
Vollblut bzw. Plasma als Funktion der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen (Abb. 4.4)
zeigt, dass an Tag 4 und 8 p.p. des zweiten Versuchsdurchlaufs (Ca2+) bzw. an Tag
10 p.p. des ersten Versuchsdurchlaufs und an den Tagen 4, 8 und 16 p.p. des
zweiten Versuchsdurchlaufs (Cat) signifikante Korrelationen zwischen der Höhe der
25-OHD3-Konzentrationen und den Ca-Konzentrationen bestanden.
Dies spricht für die in Kapitel 4.4.1. diskutierte direkte Ansprache des VDR durch
supraphysiologische 25-OHD3-Konzentrationen (OLSON u. DELUCA 1969;
Korrelationen postpartum
25-OHD3/Ca2+
0 100 200 30001
1.22
1.24
1.26
1.28
1.30
V1: Tag 10 p.p. V2: Tag 4 p.p.
V2: Tag 8 p.p.
V2: Tag 16 p.p.
V2: Tag 32 p.p.
25-OHD3 [ng*ml-1
]
Ca
2+ [
mm
ol*
l-1]
Korrelation postpartum25-OHD3/Gesamtcalcium
0 100 200 30001
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
25-OHD3 [ng*ml-1
]
Ca
t[m
mo
l*l-1
]
Abbildung 4.4 Darstellung der linearen Regression zwischen den 25-OHD3 Konzentrationen und dem ionisierten Calcium (links) bzw. den Gesamtcalciumkonzentrationen postpartum beider Versuchsdurchläufe; Links: V1 Tag 10 p.p.: r
2 = 0,06; p = 0,069;
V2 Tag 4 p.p.: r2 = 0,06; p = 0,022;
Tag 8 p.p.: r2 = 0,04; p = 0,056;
Tag 16 p.p.: r2 = 0,02;
Tag 32 p.p.: r2 = 0,003;
Rechts: V1 Tag 10 p.p.: r2 = 0,10; p = 0,016;
V2 Tag 4 p.p.: r2 = 0,08; p = 0,005;
Tag 8 p.p.: r2 = 0,17; p < 0,0001;
Tag 16 p.p.: r2 = 0,06; p = 0,018;
Tag 32 p.p.: r2 = 0,021; p > 0,1.
102 4 Diskussion
BRUMBAUGH u. HAUSSLER 1973; CORRADINO 1973; HUGHES et al. 1976;
TAPARIA et al. 2006) und die daraus resultierende über den VDR vermittelt
vermehrte Expression von an der aktiven, gastrointestinalen Ca-Absorption
beteiligten Strukturen, die also auch noch post partum zum Tragen kam.
Sowohl an Tag 4 p.p. (V 1 und 2; nur lange Behandlungen; Abb. 3.5 und 3.6, Kap.
3.4.1.2) als auch an Tag 10 p.p. (V 1; Abb. 3.25 oben, Kap. 3.5.1.2) konnten in der
vorliegenden Studie in den mit Hy-D supplementierten Gruppen signifikant höhere
1,25-(OH)2D3-Konzentrationen festgestellt werden. Da an Tag 16 p.p. (V 2; Abb. 3.25
unten; Kap. 3.5.1.2) keine Unterschiede mehr detektiert wurden, kann eine über
1,25-(OH)2D3 vermittelte Wirkung auf die Ca-Homöostase zu diesem und späteren
Zeitpunkten ausgeschlossen werden.
Die statistische Analyse zeigte, dass an den Tagen 8 und 16 p.p. die
Ca2+-Konzentrationen im Vollblut nur von der Applikationsdauer, nicht aber von der
Supplementierung mit 25-OHD3 signifikant beeinflusst wurden (Abb. 3.28, Kap.
3.5.3.3.1). Daher kann vermutet werden, dass der positive Effekt auf die
Ca2+-Konzentrationen in der Fütterung der anionenreichen Diät begründet gewesen
sein konnten. Das würde bedeuten, dass der Säure-Basen-Haushalt noch weit über
das Ende der Fütterung hinweg verändert gewesen wäre und es dadurch zu
Veränderungen in der Ca-Homöostase kam. Dieses kann aber ausgeschlossen
werden, da die im Harn gemessenen Parameter am Tag 6 p.p. keine signifikanten
Unterschiede zu den Basalwerten aufwiesen. Andererseits könnte die metabolische
Acidose ante partum Veränderungen auf struktureller Ebene hervorgerufen haben,
die trotz des Ausgleichs des Säure-Basen-Haushalts noch post partum aktiv waren
Zum Ende des Versuchszeitraums trat immer deutlicher der Einfluss der
Laktationsnummer in den Vordergrund. Zwar waren an Tag 32 p.p. die CrossLaps-
Konzentrationen im Plasma im Vergleich zum Tag 16 p.p. in allen Gruppen des
zweiten Versuchsdurchlaufs deutlich angestiegen, besonders stark war dieser
Anstieg aber bei den nicht mit Hy-D supplementierten Tieren, die sich in der 3.-8.
Laktation befanden. Ursächlich für diese Differenz könnte die im ersten Monat
ansteigende Milchleistung gewesen sein, durch die der Mehrbedarf an Ca gedeckt
werden konnte. HARDENG u. EDGE (2001) zeigten eine mit zunehmendem Alter
4 Diskussion 103
ansteigende Milchleistung. Diese könnte in der vorliegenden Studie auch den
geringeren Ca2+-Konzentrationen im Vollblut der älteren Tiere am Tag 32 p.p.
zugrunde gelegen haben. Da in den mit Hy-D supplementierten Gruppen der Anstieg
der CrossLaps-Konzentrationen bei den älteren Tieren sich nicht von denen der
jüngeren Tiere unterschied, deutet darauf hin, dass diese Tiere auch noch zu diesem
Zeitpunkt von der vermehrten gastrointestinalen Ca-Absorption profitierten, während
die nicht mit Hy-D supplementierten Tiere vermehrt Ca aus dem Knochen freisetzen
mussten. Möglich wäre aber auch ein noch anhaltender höherer Ca-Anteil in den
Knochen dieser Tiere, sodass auch zu diesem Zeitpunkt die Ca-Resorption bei den
mit Hy-D supplementierten Tieren effektiver gewesen sein könnte. Da aber diese
Gruppe nur von vier Tieren gebildet wurde, sollten diese altersabhängigen
Beobachtungen noch einmal in einer größeren Gruppe untersucht werden.
4.5 Einfluss der Hy-D Behandlung auf die 25-OHD3-Konzentrationen in
der Milch
Im Kolostrum sowohl der mit Hy-D supplementierten als auch der unbehandelten
Tiere der vorliegenden Studie wurde die in der Literatur angegebene
25-OHD3-Konzentration von 145 ng*l-1 in normaler Milch (REEVE et al. 1982) um ein
Vielfaches überschritten. In der reifen Milch der nicht mit Hy-D supplementierten
Tiere wurde dieser Wert allerdings ab Tag 8 p.p. nicht mehr erreicht, Während in den
mit 25-OHD3 supplementierten Gruppen dieses Konzentrationsniveau erst an Tag
16 p.p. (DCAD+Hy-D 4 mg) bzw. an Tag 32 p.p. (DCAD+Hy-D 6 mg) nicht mehr
überschritten wurde, konnte dies in den ausschließlich mit einer anionenreichen Diät
gefütterten Gruppen schon an Tag 8. p.p. festgestellt werden. Ein Erklärungsansatz
könnte eine unterschiedliche Versorgung mit Vitamin D in beiden Studien sein. Die
Tiere in der Studie von REEVE et al. (1982) erhielten täglich 15000 IE Vitamin D am
Tag, während die Tiere in der vorliegenden Studie post partum keine zusätzliche
Vitamin D-Quelle zur Verfügung gestellt bekamen.
Im Kolostrum wurden höhere Vitamin D-Konzentrationen festgestellt als in reifer
Milch (HENRY u. KON 1937). HOLLIS et al. (1981) zeigten, dass Vitamin D und
104 4 Diskussion
seine Metabolite an DBP gebunden in die Milchdrüse gelangen und dort in der
Lipidfraktion verbleiben. Da Kolostrum und Milch aus den ersten drei
Laktationswochen einen höheren Fettanteil aufweisen als Milch aus späteren
Laktationsphasen, können in dieser Phase mehr Vitamin D und seine Metabolite
gebunden werden. Zusätzlich wurde eine positive Korrelation zwischen
25-OHD3-Konzentrationen im Plasma und in der Milch beobachtet (HOLLIS et al.
1981). In der hier vorliegenden Studie konnte eine signifikante positive Korrelation zu
den 25-OHD3-Plasmakonzentrationen nur beim ersten Gemelk festgestellt werden.
An den Tagen 4, 8 und 16 p.p. konnte noch eine Tendenz errechnet werden. Am Tag
32 p.p. schien die Höhe der 25-OHD3-Konzentrationen im Plasma keinen Einfluss
mehr auf die der Milch zu haben. Zusätzlich zu dem DBP konnte in einer in vitro
Studie ein weiteres Bindungsprotein nachgewiesen werden, welches 1,25-(OH)2D3
aber auch 25-OHD3 mit einer sehr viel geringeren Affinität bindet (REINHARDT u.
CONRAD 1980b). Bei physiologischen 25-OHD3-Konzentrationen kann dieses den
eigentlichen Liganden nicht verdrängen. Bei den in der vorliegenden Studie
vorhandenen supraphysiologischen 25-OHD3-Konzentrationen könnte die Bindung
an dieses spezifische Bindungsprotein zu einer erhöhten 25-OHD3-Sekretion in die
Milchdrüse kommen.
In Rückstandsuntersuchungen sollten die Auswirkungen auf den Menschen der
deutlich höheren 25-OHD3-Konzentrationen in der Milch der mit Hy-D
supplementierten Tiere analysiert werden.
4.6 Schlussfolgerung und Ausblick
Durch die praxistaugliche 25-OHD3-Supplementierung in Kombination mit einer
anionenreichen Fütterung in Form eines Mineralfutters konnte ein positiver Einfluss
auf die Stabilisierung der Ca-Homöostase im peripartalen Zeitraum von Milchkühen
bewirkt werden. Ein mit den Beobachtungen von WILKENS et al. (2012b) zu
vergleichender Effekt auf die Ca-Homöostase in Form von nicht auf hypocalcämische
Werte absinkenden Ca-Konzentrationen zur Abkalbung und einem schnelleren
4 Diskussion 105
Wiederanstieg post partum war jedoch nur bei einer ausreichend hohen täglichen
Dosierung von 6 mg über mindestens elf Tage zu verzeichnen.
Die stabilisierende Wirkung könnte über supraphysiologische
25-OHD3-Konzentrationen vermittelt worden sein, die ante partum zum einen eine
vermehrt aktivierte, gastrointestinale Ca-Absorption und zum anderen einen
vermehrten Einbau von Ca in den Knochen zur Folge gehabt haben könnten. Zum
Zeitpunkt des erhöhten Bedarfs, dem Einsetzen der Laktation, könnte dann eine
effektivere Ca-Freisetzung aus dem Knochen erfolgt sein, bei ebenfalls noch
erhöhter transzellulärer Ca-Aufnahme im Gastrointestinaltrakt, so dass ein
effizienteres Wiederansteigen der Ca-Konzentrationen stattgefunden haben könnte.
Eine geringere tägliche Dosis von 3 mg bzw. 4 mg führte dagegen zu einem
stärkeren Absinken der Ca-Konzentrationen zur Abkalbung und einem langsameren
Wiederanstieg post partum. Eine negative Wirkung von zu niedrig dosierten
Vitamin D und seinen Metaboliten auf die peripartale Ca-Homöostase, könnte auf
einer Hemmung der PTH-Ausschüttung bei erhöhten 25-OHD3-Konzentrationen
beruhen (GOFF 2008).
Die Supplementierung mit 25-OHD3 bewirkte bei den älteren Tieren (3.-8. Laktation)
sowohl ante partum als auch zur Abkalbung und post partum einen signifikanten
Einfluss auf die Ca-Homöostase im peripartalen Zeitraum. Dagegen hatten
interessanterweise bei den jüngeren Tieren weder die Höhe der Dosierung, noch die
Supplementierungsdauer einen signifikanten Effekt auf die effektive Stabilisierung
der Calciumhomöostase im peripartalen Zeitraum.
Auf die Pi-Plasmakonzentrationen im peripartalen Zeitraum konnte kein gerichteter
zwischen beiden Versuchsdurchläufen vergleichbarer Effekt festgestellt werden.
Die 25-OHD3-Supplementierung führte zu signifikant höheren
25-OHD3-Konzentrationen in der Milch bis zum Ende des zweiten
Versuchsdurchlaufs im Vergleich zu den ausschließlich mit einer anionenreichen Diät
gefütterten Tieren.
Zur Klärung der Auswirkungen der Hy-D-Supplementierung auf die Ca-Homöostase
im peripartalen Zeitraum der Milchkuh müssten weiterführende Studien zum
Nachweis der vermehrten aktiven, gastrointestinalen Absorption durch
106 4 Diskussion
supraphysiologische 25-OHD3-Plasmakonzentrationen durchgeführt werden, die
sowohl funktionelle als auch strukturelle Untersuchungen wie z.B. Bilanzstudien an
mehrfach fistulierten Tieren und/oder transportphysiologische
in vitro-Untersuchungen einschließen.
Eine Bestimmung der Knochendichte sowie der Knochenzusammensetzung könnte
den Einfluss der Supplementierung mit unterschiedlich hohen Dosierungen an
25-OHD3 auf die Einlagerung von Ca ins Skelett aufzeigen.
Ein besonderes Augenmerk bei jeglichen Untersuchungen sollte dabei auf
Auswirkungen bei unterschiedlicher Altersstruktur gelegt werden.
5 Zusammenfassung 107
5 Zusammenfassung
Imke Cohrs
Beeinflussung der Calciumhomöostase peripartaler Milchkühe durch
25-Hydroxyvitamin D3 in Kombination mit einer anionenreichen
Fütterung
Die peripartale Hypocalcämie der Milchkuh spielt nicht nur in ihrer klinischen Form
eine große wirtschaftliche Rolle, auch in der subklinischen Form ist sie
prädisponierend für Sekundärerkrankungen im peripartalen Zeitraum (CURTIS et al.
1983). Dabei steigt die Inzidenz für die Entwicklung einer subklinischen
Hypocalcämie mit zunehmendem Alter (REINHARDT et al. 2010).
Die Kombination einer anionenreichen Fütterung und der Supplementierung von
täglich 3 mg 25-OHD3 ante partum ab dem 270. Trächtigkeitstag bewirkte in der
Studie von WILKENS et al. (2012b) ein geringeres Absinken der
Plasmacalciumkonzentrationen zur Abkalbung und ein schnelleres Wiederansteigen
post partum bei Milchkühen als nur eine oder keine der Behandlungen. Ziel der
vorliegenden Studie war es, den von Wilkens et al. (2012b) durch eine aufwendige
Einzeltierbehandlung aufgezeigten positiven Einfluss auf die Calciumhomöostase
durch eine praxistaugliche Anwendung in Form eines Mineralfutters zu erwirken.
In der vorliegenden Studie wurden in zwei Versuchsdurchläufen 60 bzw. 90
hochtragende Kühe am 272. bzw. 270. Trächtigkeitstag, die mit der folgenden
Abkalbung mindestens die 2. Laktationsperiode erreichten, aufgestallt. 30 Tiere jedes
Versuchsdurchlaufs bekamen bis zur Abkalbung nur eine, auf MgCl2 basierende,
anionenreiche Diät gefüttert, während jeweils weitere 30 Tiere ein Mineralfutter
bekamen, das mit 3 mg bzw. 4 mg und 6 mg 25-OHD3 je Tier und Tag angereichert
war. Um den Einfluss der Behandlungsdauer und der Laktationsnummer aufzuzeigen
wurden die Tiere zum einen retrospektiv in Gruppen kurzer und langer Behandlung,
zum anderen in zwei Altersgruppen eingeteilt. In den gewonnenen Blut- und
Harnproben wurden Parameter gemessen, die sowohl die Calciumhomöostase als
auch den Säure-Basen-Haushalt beeinflussen (Blut: Ca2+, Cat, Pi, 25-OHD3,
1,25-(OH)2D3, PTH, CrossLaps, Osteocalcin und pH; Harn: Ca, P, Mg und pH).
108 5 Zusammenfassung
Die tägliche Supplementierung von 25-OHD3 bewirkte einen nahezu linearen Anstieg
der 25-OHD3-Plasmakonzentrationen. Deshalb resultierten sowohl eine höhere
Dosierung als auch eine längere Behandlungsdauer in höheren 25-OHD3-
Plasmakonzentrationen. Vergleichbar hohe 25-OHD3-Plasmakonzentrationen wie
von Wilkens et al. (2012b) beobachtet, wurden allerdings nur in der lang behandelten
6 mg Gruppe erreicht bzw. überschritten. Nachdem die Supplementierung mit
25-OHD3 ante partum bei allen lang behandelten Gruppen zu signifikant höheren
Calciumkonzentrationen im Blut geführt hatte, konnten aber nur in der hohen
Dosierung (6 mg) normocalcämische Werte zur Abkalbung und ein darauf folgendes
effizientes Wiederansteigen der Calciumkonzentrationen verzeichnet werden. In den
beiden niedrigeren Dosierungen wurden dagegen zur Abkalbung signifikant
niedrigere und post partum nur langsam wiederansteigende Calciumkonzentrationen
ermittelt (3 mg, kurze Behandlung; 4 mg, lange Behandlung). Sowohl die positiven
als auch die negativen Auswirkungen auf die Calciumhomöostase wurden bei den
älteren Tieren in stärkerem Ausmaß beobachtet als bei den jüngeren Tieren.
Ante partal könnten die supraphysiologischen 25-OHD3-Konzentrationen zu einer
Stimulation der gastrointestinalen Calciumabsorption und damit zu einer vermehrten
Einlagerung von Calcium in den Knochen geführt haben. Zum Zeitpunkt des
erhöhten Bedarfs, dem Einsetzen der Laktation, könnte bei diesen Tieren vermehrt
Calcium aus dem Knochen freigesetzt worden sein. In Verbindung mit der
stimulierten Calciumabsorption könnte dies zu dem effizienteren Wiederanstieg
geführt haben. Die positiven Effekte auf die Calciumhomöostase waren an
ausreichend hohe 25-OHD3-Konzentrationen gekoppelt. Eine im Verhältnis gesehene
stärkere Stimulation der gastrointestinalen Calciumabsorption durch
supraphysiologische 25-OHD3-Konzentrationen a.p. bei den älteren Tieren könnte
zu den altersbedingten Unterschieden geführt haben. Ziel weiterer Studien sollte es
sein, durch funktionelle und strukturelle Untersuchungen die zugrunde liegenden
Regulationsmechanismen der Calciumhomöostase nachzuweisen.
6 Summary 109
6 Summary
Imke Cohrs
Influence of 25-hydroxyvitamin D3 in combination with feeding an anionic
diet on periparturient dairy cows’ calcium homeostasis
Both forms of periparturient hypocalcemia, the clinical manifestation and the
subclinical hypocalcemia, predispose dairy cows towards other periparturient
diseases (CURTIS et al. 1983) and have considerable economic influence. Incidence
of periparturient hypocalcemia rises with the age of the animals (REINHARDT et al.
2010).
In a former study the daily oral supplementation of 3 mg 25-OHD3 additionally to an
acidifying diet starting ten days before the expected calving had a beneficial effect on
the cows’ calcium homeostasis in the periparturient period in comparison to only one
or none of these treatments (WILKENS et al. 2012b), which became apparent as
higher calcium concentrations at parturition and a more efficient increase after
parturition.
The aim of the present study was to replicate these beneficial effects on calcium
homeostasis in the periparturient period with respect to the practicability in a premix
which combined the acidifying diet and three different dosages of 25-OHD3.
The present study was carried out in two different cycles with 60 and 90 cows
respectively, that entered with the following calving at least the second lactation
period. In each cycle 30 cows only got an acidifying diet based on MgCl2 while further
groups of 30 cows got a combined premix with a daily dosage of 3 mg, 4 mg or 6 mg
25-OHD3 for each animal. To reveal the influence of the duration of the application
and the age of the animals the cows were divided retrospectively in groups of short
and long duration of application and in two age-dependent groups (2. lactation and
≥ 3. lactation). Blood and urine samples were taken and parameters that influence
homeostasis of calcium and the acid-base-balance were determined (blood: Ca2+,
Cat, Pi, 25-OHD3, 1,25-(OH)2D3, PTH, CrossLaps, Osteocalcin and pH; urine: Ca, P,
Mg and pH).
The daily oral supplementation of 25-OHD3 resulted in a linear increase in plasma
concentrations of 25-OHD3 that was positively correlated with the dosage of 25-OHD3
110 6 Summary
and the duration of the application. Only in the long-treated group with a daily
supplementation of 6 mg 25-OHD3 plasma concentrations of 25-OHD3 were reached
that were comparable to those determined in the study of WILKENS et al. (2012b).
Supplementation of 25-OHD3 resulted in all long-treated groups in significantly
increased plasma concentrations of calcium before parturition, but only in the long
treated 6 mg group plasma concentrations of calcium were on a higher level at
parturition and were increased more efficiently after parturition. In both lower
dosages the application of 25-OHD3 caused significantly lower calcium
concentrations at parturition and slower increase after parturition (3 mg, short
application; 4 mg, long application).
The effects on calcium homeostasis, positive and negative, in the periparturient
period were more pronounced in older animals than in younger cows.
It might be concluded that supraphysiological 25-OHD3 concentrations in plasma
before parturition stimulated the absorption of calcium from the diet and led to
increased storage of calcium in bone. The sudden demand for calcium at the onset of
lactation could possibly be compensated faster because of a higher release of
calcium from the bone in these animals in addition to a higher absorption of calcium.
Since these beneficial effects could not be observed in groups with lower dosage of
25-OHD3, it could be supposed that sufficient plasma concentrations of 25-OHD3
were necessary. The distinct impact of the number of lactationperiods might have
been originated in a stronger activation of absorption of calcium in older animals than
in younger cows caused by supraphysiological 25-OHD3 concentrations.
Aim of further analyses, functional and structural, should be to clarify underlying
calcium homeostasis’ mechanisms of regulation in the periparturient period.
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8 Danksagung 127
8 Danksagung
Zu guter Letzt bleibt noch der Dank an die Menschen, die auf unterschiedliche Art
und Weise zu der Fertigstellung dieser Arbeit beigetragen haben.
In diesem Sinne geht mein Dank an:
…Prof. Dr. Gerhard Breves für die freundliche Aufnahme in seine Arbeitsgruppe und
die Überlassung des interessanten Themas
…Apl. Prof. Dr. Bernd Schröder für Rat und Hilfe und besonders fürs genaue
Hinsehen
…Dr. Elisabeth Azem und Dr. Wolfgang Steinberg für anregende Diskussionen
…Familie Dr. Rolf Meyer für die freundliche Aufnahme in ihrem Haus
…Dr. Rolf Meyer, Vera Cwickla und Denis Wiedemann für die Hilfe bei den
nächtlichen Probenahmen
…den Mitarbeitern der Milchviehanlage in Kleinbautzen, die mir zu Tages- und
Nachtzeiten zu Hilfe kamen und mich so herzlich in ihren Reihen aufnahmen
…Vera, Micha, Mario, Matze, Steffen und Maik, die mir zu Freunden wurden
…Inga, Jens, Birgit, Johanna und Jana für ihre Hilfe beim Probennehmen
…den Mitarbeitern des Physiologischen Instituts im Allgemeinen und auch für das
scheinbar nicht enden wollende Eppis Bekleben im Speziellen
…meinen Mitstreitern für ihre Hilfe und natürlich für schöne und lustige Stunden im
großen Doktorandenzimmer sowie auf dem grünen Sofa
…Inga für eine perfekte Einweisung in alles, was mit diesem Projekt zu tun hat
…Mirja danke ich von ganzem Herzen für ihr außerordentliches Engagement, für Rat
und auch Tat und für das Einführen eines sonntäglichen Rituals
Meiner ganzen Familie danke ich für die Unterstützung in wirklich jedem meiner
Vorhaben und dafür, dass ich immer auf sie zählen kann.
Mein ganz besonderer Dank gilt meinen außergewöhnlichen Freunden, die mich in
jeglicher Hinsicht unterstützt, verstanden und trotzdem vermisst haben…allen voran
128 8 Danksagung
Svenja, Birgit, Hannah und Steffi, die immer mit offenen Augen, Ohren und Herzen
für mich da waren und jedes Hoch und auch Tief in dieser Zeit hautnah miterlebt
haben.
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