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HypoCaMot RG: Untersuchung zur Eignung der retikuloruminalen Motilität zur Voraussage der peripartalen Hypokalzämie beim Rind
Projektleitung
Georg Terler
Forschungseinrichtung
Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein
Projektnummer
101820Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Allgemeine Projektinformationen
Abstract (deutsch)
Die bisherigen Möglichkeiten der Voraussage der Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Hypokalzämie für einzelne Tiere sind begrenzt, in der Regel wird dafür die Aktivität der Alkalischen Phosphatase (AP) vor der Kalbung herangezogen. Auf Herdenebene ist die Netto-Säure-Basen-Ausscheidung (NSBA) im Harn ein geeigneter Parameter der Risikoabschätzung. Weitere moderne labordiagnostische Parameter, die die Aktivität des Knochen- und Kalziumstoffwechsel beschreiben, sind bis dato nicht etabliert. Eine Voraussage des Eintretens einer Hypokalzämie wäre für die Tiergesundheit und Leistungsfähigkeit der kalbenden Kühe jedoch von großem Vorteil. Eines der frühen Anzeichen von Hypokalzämie ist eine Verminderung der Motilität des Pansens. Jedoch führen Erkrankungen wie z. B. Pansenazidose oder die traumatische Retikuloperitonitis, Peritonitis, Labmagenulzera, fieberhafte Erkrankungen und systemische Entzündungsreaktionen ebenso zu einer verminderten retikuloruminalen Motilität, die aber über andere pathogenetische Mechanismen (z. B. Endotoxine, endogene Mediatoren, nervale Steuerung) verursacht wird. Daher gehen wir davon aus, dass die Veränderungen der Motilität, die durch die peripartale Hypokalzämie entstehen, typischen Mustern folgen und so identifiziert und zur frühzeitigen Diagnose genutzt werden können. Durch den Fortschritt der letzten Jahre im Bereich der Sensortechnik (Precision Livestock Farming), stehen Boli zur Verfügung, welche die retikuloruminale Motorik messen und an einen externe Datenspeicher senden können. Somit kann die retikoloruminale Motorik über einen längeren Zeitraum aufgezeichnet und ausgewertet werden.
Eine Früherkennung der Hypokalzämie würde Interventionen durch Landwirte oder Tierärzte ermöglichen, um die subklinische Hypokalzämie und klinische Erkrankungen zu verhindern. Darüber hinaus würde die Messung der Motilität die Beurteilung der Wirksamkeit prophylaktischer und diagnostischer Maßnahmen ermöglichen. Weiterhin scheint es denkbar, die zu entwickelnden Algorithmen auch für eine bessere Voraussage des Geburtszeitpunktes zu nutzen.
Schlagwörter (deutsch)
Hypokalzämie, retikuloruminale Motilität, Pansensensor, Knochenstoffwechsel, Früherkennung
Titel, Abstract, Schlagwörter (englisch)
Titel (englisch)
Study on reticuloruminal motility monitoring as an aid to the early diagnosis of hypocalcaemia in cattle
Abstract (englisch)
The existing methods of predicting the occurrence of hypocalcemia for individual animals are limited, usually alkaline phosphatase (AP) activity prior to calving is used. At the herd level, urinary net acid-base excretion (NABE) is a suitable risk assessment parameter. Other modern laboratory diagnostic parameters, describing bone metabolic activity have not been established to date. However, prediction of the onset of hypocalcemia would be of great benefit for animal health and performance of calving cows. One of the early signs of hypocalcemia is a decrease in rumen motility. However, diseases such as rumen acidosis or traumatic reticuloperitonitis, peritonitis, abomasal ulcers, general febrile diseases, and systemic inflammatory reactions result likewise in decreased reticulorumen motility, but this is caused by other pathogenetic mechanisms (e.g., endotoxins, endogenous mediators, nervous control). Therefore, we hypothesize that the changes in motility that result from peripartal hypocalcemia follow typical patterns and thus can be identified and used for early diagnosis. Due to recent technical developements in livestock production (Precision Livestock Farming), boli for the detection of the reticuloruminal motility are available. Thereby, the reticuloruminal motility can be recorded, transmitted to an external storage devise and evaluated over an extended period of time.
Early detection of hypocalcemia would allow interventions by farmers and veterinarians to treat subclinical hypocalcemia early and preventing clinical disease. In addition, measurement of motility would allow assessment of the effectiveness of prophylactic and diagnostic measures. Furthermore, it seems reasonable that the algorithms to be developed could also be used for improved prediction of the time of birth.
Schlagwörter (englisch)
hypocalcaemia
Projektziele
• Messung der Motilität des Retikulorumens sowie weiterer Parameter (z.B. intraruminale Temperatur) durch einen Bolus im Pansen während des Trockenstehens, der Kalbung und der Frühlaktation bei Kalbinnen und Kühen unterschiedlichen Alters
• Erkennung von veränderten Motilitätsmustern, die mit verminderten Kalziumkonzentrationen im Blut assoziiert sind
• Messung klinisch-chemischer Parameter, die die Homöostase der Mineralstoffe im Blut sowie den Knochenstoffwechsel beschreiben
• Einschätzung des diagnostischen Wertes der Parameter zur Prädiktion der Hypokalzämie
• Kombination verschiedener Parameter zur Voraussage der Hypokalzämie
• Kombination verschiedener Parameter zur Voraussage des Geburtszeitraumes
Praxisrelevanz
Die Bedeutung des Projektes liegt in der Verbesserung der Früherkennung der Hypokalzämie, dadurch kann frühzeitig prophylaktisch und therapeutisch interveniert werden und klinische Verläufe der Hypokalzämie, die häufig zu sekundären Verletzungen, Schmerzen und Leiden führen, vermieden werden. Damit kann ein wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der Gesundheit und des Tierwohls um den kritischen Zeitpunkt der Abkalbung geleistet werden.
Berichte
Kurzfassung
Berichtsdateien
Abstract (deutsch)
Die geburtsnahe Hypokalzämie stellt bei Milchkühen eine häufige Stoffwechselstörung dar, die sowohl in klinischer als auch in subklinischer Form zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten und Einschränkungen des Tierwohls führt. Insbesondere die subklinische Hypokalzämie bleibt oft unerkannt, ist jedoch mit reduzierter Milchleistung, verminderter Fruchtbarkeit und einem erhöhten Risiko für Folgeerkrankungen verbunden. Bestehende Prophylaxemaßnahmen sind für kleinstrukturierte Betriebe nur eingeschränkt geeignet und erlauben meist keine kuhindividuelle Risikoabschätzung. Ziel des Projektes war daher die Entwicklung und Bewertung innovativer, tierindividueller Verfahren zur frühzeitigen Prädiktion des Hypokalzämierisikos rund um die Kalbung.
Im ersten Projektteil wurde die retikuloruminale Motilität sowie weitere Parameter (u. a. Wiederkauzeit und intraruminale Temperatur) mittels intraruminaler Sensorboli bei 76 Kühen und Kalbinnen im Zeitraum vor und nach der Abkalbung erfasst und mit Blutkalziumkonzentrationen korreliert. Ergänzend wurden mathematische Modelle zur Risikovorhersage entwickelt. Es zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen reduzierter Wiederkauaktivität in den Tagen vor der Kalbung und niedrigen Kalziumkonzentrationen nach der Kalbung. Die Ergebnisse bestätigen die Eignung sensorbasierter Motilitätsdaten zur frühzeitigen, kuhindividuellen Erkennung des Hypokalzämierisikos. Die Resultate dieses Projektteils wurden bereits in einer internationalen Fachzeitschrift publiziert.
Im zweiten Projektteil wurden neben etablierten Parametern erstmals auch Marker des Knochenstoffwechsels (u. a. CTX-I, RANK, RANKL, OPG) im peripartalen Zeitraum untersucht. Dabei zeigte insbesondere CTX-I eine hohe Assoziation mit Kalziumstatus und Laktationsnummer und erwies sich als potenziell geeigneter Marker zur Differenzierung zwischen hypokalzämischen und gesunden Kühen. Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse zur Pathogenese der Hypokalzämie und eröffnen Perspektiven für weiterführende diagnostische und prophylaktische Ansätze.
Insgesamt zeigen die Projektergebnisse, dass die Kombination sensorbasierter Daten mit labordiagnostischen Parametern ein hohes Potenzial für eine praxistaugliche, tierindividuelle Früherkennung und Prävention der Hypokalzämie besitzt.
Abstract (englisch)
Periparturient hypocalcemia is a common metabolic disorder in dairy cows and causes substantial economic losses as well as impairments in animal welfare in both its clinical and subclinical forms. Subclinical hypocalcemia in particular often remains undetected, yet it is associated with reduced milk yield, decreased fertility, and an increased risk of secondary diseases. Existing prophylactic strategies are only of limited suitability for small-scale farming systems and usually do not allow for cow-specific risk assessment. Therefore, the aim of this project was to develop and evaluate innovative, animal-specific approaches for the early prediction of hypocalcemia risk around calving.
In the first part of the project, reticuloruminal motility and additional parameters (including rumination time and intraruminal temperature) were recorded in 76 cows and heifers using intraruminal sensor boluses before and after calving and correlated with blood calcium concentrations. In addition, mathematical prediction models were developed. A significant association was found between reduced rumination activity in the days preceding calving and low blood calcium concentrations after calving. These results confirm the suitability of sensor-based motility data for the early, cow-specific identification of hypocalcemia risk. The results of this project part have already been published in an international scientific journal.
In the second part of the project, established parameters as well as novel markers of bone metabolism (including CTX-I, RANK, RANKL, and OPG) were investigated during the periparturient period. Among these, CTX-I showed a strong association with calcium status and lactation number and proved to be a potentially suitable marker for differentiating between hypocalcemic and healthy cows. These findings provide new insights into the pathogenesis of hypocalcemia and open perspectives for further diagnostic and prophylactic approaches.
Overall, the project results demonstrate that the combination of sensor-based data with laboratory diagnostic parameters has high potential for practical, cow-specific early detection and prevention of hypocalcemia.
Autor/innen
Terler, G., Wittek, T., Gleissenberger, J., Eingang, D., Gasteiner, J.