Verbundprojekt „IndiKuh“ - Bewertung der Tiergerechtheit in der Milchviehhaltung – Indikatoren im Bereich Stoffwechsel und Fütterung

Stoffwechsel- und Pansenfunktionsstörungen in der Frühlaktation beeinträchtigen nicht nur die Milchleistung und Fruchtbarkeit. Häufig sind sie Wegbereiter für Folgeerkrankungen und führen schlimmstenfalls zum frühzeitigen Ausscheiden betroffener Tiere. In einem dreijährigen Forschungsprojekt „IndiKuh“ werden bekannte Parameter zur Einschätzung der Stoffwechselgesundheit überprüft und neue getestet.

Hochleistende Milchkühe können gerade in der Frühlaktation bei nicht bedarfsgerechter Energie- und Nährstoffversorgung oder bei Fehlern im Management an Störungen des Energie- oder Pansenstoffwechsels erkranken. Zwei bedeutsame Erkrankungen in der frühen Laktationsphase sind die subklinische Ketose und die subakute Pansenacidose (SARA = Subacute Ruminal Acidosis).

Subklinische Ketose

Grundsätzlich ist das Ausgleichen eines Energiefehlbedarfs durch Abbau von Körpermasse eine physiologisch normale Reaktion. Problematisch wird es, wenn der Energiefehlbedarf infolge einer unzureichenden Futter- bzw. Energieaufnahme so groß wird, dass erheblich Körpermasse, vor allem Körperfett, abgebaut werden muss. Dies kann bei Kühen insbesondere in der Frühlaktation bei hohen Milchleistungen und unzureichender Futter- bzw. Energieaufnahme auftreten. Dies geschieht hauptsächlich nachdem die Kohlenhydrate verbraucht sind und Fette zur Energiebereitstellung herangezogen werden. Bei dem Abbau von Körperfetten werden so genannte nicht veresterte freie Fettsäuren (NEFA) freigesetzt und vornehmlich in der Leber zur Energiebereitstellung verstoffwechselt. Dabei entsteht Acetyl-CoA, welches unter normalen Bedingungen durch Oxalacetat in den Citratzyklus eingeschleust wird. Da sich Oxalacetat durch die vermehrte Gluconeogenese im Mangel befindet, wird das überschüssige Acetyl-CoA zu Ketonkörpern wie ß-Hydroxybutyrat (BHBA) abgebaut. Diese reichern sich im Blut an und wirken sich unter anderem negativ auf die Futteraufnahme aus. Die Ketonkörper werden über Milch, Harn oder Atemgase ausgeschieden (und sind so nachweisbar). Bei übermäßiger Anlieferung von Fettsäuren in der Leber kann die Umwandlungskapazität der Leber überschritten werden, was zur Fetteinlagerung in die Leber und folglich zu einer Beeinträchtigung der Leberfunktionen führt. Eine länger andauernde subklinische Ketose hat nicht nur negative Auswirkungen auf die Leistung und Fruchtbarkeit, sondern schwächt unter anderem auch das Immunsystem. Folglich steigt die Anfälligkeit für zahlreiche Folgeerkrankungen. 

Subakute Pansenacidose

Eine subakute Pansenacidose entsteht, wenn eine Kuh große Mengen an leichtverdaulichen Kohlenhydraten (Zucker und Stärke) und gleichzeitig zu wenig wiederkauauslösende „Struktur“-Komponenten (Grobfutter) je Mahlzeit aufnimmt. Aus den leichtverdaulichen Kohlenhydraten bilden die Pansenmikroben flüchtige Fettsäuren, vornehmlich Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure. Bei großem Angebot an leichtverdaulichen Kohlenhydraten, beispielsweise aus dem Kraftfutter, werden entsprechend große Mengen an flüchtigen Fettsäuren gebildet, wodurch der pH-Wert im Pansen absinkt. Um den pH-Wert wieder anzuheben, muss die Kuh ausreichend wiederkauen und Speichel mit neutralisierenden Substanzen abschlucken. Dafür ist Voraussetzung, dass sie ausreichend strukturiertes Futter aufgenommen hat. Bei unzureichender Aufnahme von Strukturfutter bzw. Wiederkautätigkeit bleibt der pH-Wert zu lange auf zu niedrigem Niveau, was unter anderem negative Auswirkungen auf die Mikrobenbesiedlung des Pansens hat. Eine Übersäuerung des Pansens kann somit als Störung des chemischen, physikalischen und mikrobiologischen Gleichgewichtes des Panseninhaltes definiert werden. Eine subakute Pansenacidose liegt vor, wenn der Pansen-pH im Tagesmittel unter 6,15 oder für eine Dauer von 5,25 Stunden je Tag unter dem pH-Wert 5,8 liegt. Die Folgen eines absinkenden Pansen-pH-Wertes sind vielfältig. Die Futteraufnahme geht zurück, Nahrungsbestandteile werden nicht ausreichend verdaut und der Kot wird dünnbreiig bis wässrig. Außerdem können Verhornungen oder Entzündungen der Vormagenschleimhaut (Ruminitis) entstehen sowie eine daraus resultierende Störung bei der Entwicklung der Pansenzotten mit gleichzeitig verminderter Absorptionsfähigkeit. Durch Verhornungs- oder Entzündungsprozesse wird die Pansenwand z.B. durchlässiger für Bakterien oder Toxine, welche über die Pfortader zur Leber gelangen und dort zu Abszessen führen können. Diskutiert werden auch Zusammenhänge mit Labmagenverlagerungen oder Klauenerkrankungen.

Parameter / Indikatoren

Für die Erkennung der subklinischen Ketose besteht bereits die Möglichkeit bestimmte indirekte und direkte Indikatoren zu nutzen, im Gegensatz zur subakuten Pansenacidose. Bekannte indirekte Indikatoren zur Identifizierung von Kühen mit subklinischer Ketose sind beispielsweise ein unphysiologisch hoher Milchfettgehalt oder ein Milchfett-Eiweiß-Quotient größer 1,4. Weitere wichtige Hinweise sind eine reduzierte Futteraufnahme und die Körperkondition bzw. der Konditionsverlauf in der Transitphase. Vor allem durch die Kombination dieser indirekten Informationen mit den im Stall durch Schnelltests ermittelbaren BHBA-Konzentrationen in Blut, Milch oder Harn, lässt sich die Erkrankung erkennen. Letztere erlauben einen Rückschluss auf das Vorliegen einer Ketose. Da die Bedeutung dieser Krankheit für Milchviehhalter groß ist, sollen im Rahmen dieses Projektes auch diese Indikatoren nochmals überprüft und möglichst optimiert werden, sodass sie mit minimalem Aufwand für den Landwirt nutzbar werden.

Anders als bei der subklinischen Ketose ist die Erkennung von Tieren, die an einer subakuten Pansenacidose erkrankt sind, im praktischen Betrieb problematischer. Zwar werden Parameter wie niedriger Milchfettgehalt und Fett-Eiweiß-Quotient, Kotkonsistenz oder Wiederkauparameter (Anteil wiederkauende Tiere nach Futteraufnahme, Kauschläge je Bolus oder Minute beim Wiederkauakt etc.) als indirekte Hilfsgrößen herangezogen; es mangelt jedoch an ausreichenden Kenntnissen über deren Beziehungen zum Pansen-pH als direkter Parameter. Neue Entwicklungen in der Sensortechnik erlauben heute, wenn auch nur für eine begrenzte Dauer, direkte Messungen von Änderungen des ph-Wertes im Vormagensystem von Kühen. Hierbei wird ein Bolus mit Messtechnik zur Erfassung von pH-Wert- und Temperaturveränderungen über den Schlund in den Netzmagen platziert. Somit können nunmehr auch in Praxisbetrieben wesentliche Einflussgrößen auf den pH-Wert in den Vormägen von Kühen identifiziert und validiert werden.

Als neue Kenngröße zur Abschätzung einer subakuten Pansenacidose ist das Fettsäuremuster der Milch in der Diskussion. Da die Milchfettzusammensetzung direkt durch die Fermentationsvorgänge im Pansen beeinflusst werden kann, lässt sich diese eventuell als Indikator für SARA nutzen. Vorteilhaft ist, dass das Fettsäuremuster der Milch mittlerweile im Rahmen der amtlichen Milchleistungsprüfung standardisiert untersucht werden kann.

Darüber hinaus soll im Projekt geprüft werden, ob eine Kombination verschiedener Indikatoren in Indices eine bessere Vorhersage bzw. Abschätzung von subklinischer Ketose oder subakuter Pansenacidose zulassen.

Forschung im Verbund

Aufgrund der Komplexität des Themas und der Fülle der zu bearbeitenden Fragestellungen wird das dreijährige Projekt von verschiedenen Partnern im Verbund bearbeitet. Die wissenschaftliche Leitung des Projektes liegt bei Prof. J. Hummel im Department für Nutztierwissenschaften der Universität Göttingen, Abteilung Wiederkäuerernährung. Von hier aus wird das Projekt koordiniert und vor allem die in den teilnehmenden Praxisbetrieben gewonnenen Daten und Informationen ausgewertet. Unterstützt wird diese Arbeit von der Doktorandin Frau M. Zschiesche. Die erste Evaluierung von geeigneten Sensortechniken und Indikatoren zur Früherkennung der beiden Erkrankungen findet im Versuchsstall des Instituts für Tierernährung, Friedrich-Loeffler-Institut in Braunschweig, unter der Leitung von Dr. U. Meyer statt. Die Koordination der praktischen Arbeiten bei der Versuchsdurchführung übernimmt die Doktorandin Frau K. Bünemann. Neben der Grundlagenforschung ist von besonderer Bedeutung, dass die gefundenen und im Exaktversuch geprüften Indikatoren auch in der Praxis anwendbar sind. Dies wird in 10 niedersächsischen Milchviehbetrieben getestet, die dafür intensiv von der Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Fachbereich -Tierzucht, Tierhaltung, Versuchswesen Tier, Tiergesundheitsdienste- betreut werden. Akquise und Betreuung der Betriebe erfolgen durch Herrn D. Albers und Frau H. Jansen, wobei Frau Jansen insbesondere die Erfassung der Praxisdaten übernimmt. Der praxisorientierte Teil des Projektes beginnt im April 2017.

Die statistische Aufbereitung der gewonnenen Praxisinformationen wird durch die Abteilung Tierzucht und Haustiergenetik aus dem Department für Nutztierwissenschaften der Universität Göttingen unter der Leitung von Dr. A. R. Sharifi durchgeführt. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter übernimmt der Doktorand Herr A. Mensching die Bearbeitung der Daten und die Prüfung von Indices.

Eine wichtige Stellung nimmt auch der LKV Weser-Ems ein. Hier werden die Milchspektraldaten, insbesondere das Fettsäuremuster von Kühen der 10 teilnehmenden Praxisbetriebe untersucht. Auch die Organisation Vereinigte Informationssysteme Tierhaltung w. V. (vit – Verden) in Verden ist ein Kooperationspartner des Projekts. Das Projekt wird entscheidend von Herr Prof. N. Gengler von der Universität Lüttich, einem ausgewiesenen Spezialisten bei der Auswertung von MIR-Spektren der Milch, bei der Analyse der MIR-Spektren unterstützt.

Finanzielle Förderung

Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgt über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung. Förderkennzeichen: 2817905815.