Metabolischer Stress bei Milchkühen und Kälbern - Probleme und Perspektiven Martin Kaske - Kolloquium "Angewandte Ethologie" AgroVet-Strickhof ...
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Kolloquium "Angewandte Ethologie„
AgroVet-Strickhof Lindau
07. September 2021
Metabolischer Stress bei Milchkühen und Kälbern
- Probleme und Perspektiven
Martin Kaske
Die Entwicklung der Wiederkäuer
65
Oligozän
Millionen Jahre
26
Miozän
7
Pliozän
2
Pleistozän
Dicotyle- Andere Gräser Bovidae Giraffidae Cervidae Tragulidae
Mono-
donen cotyle-
donen
(Janis 1976, Hume & Warner 1980)
Die Probleme mit den Gräsern .... • hoher Anteil an Gerüstsubstanzen • wenig Protein
Die Probleme mit den Gräsern .... • hoher Anteil an Gerüstsubstanzen • wenig Protein
Die Cellulose im Gras wird durch Mikroorganismen
im Vormagen abgebaut - und das Rind profitiert davon …
• hoher Anteil an Protozoen ( Einzeller )
Gerüstsubstanzen Bakterien
Pilze
• wenig Protein
Ernährungsstrategie unserer Haustiere
Departement für Nutztiere
5 mM
5 mM
Starch Cellulose, starch Cellulose, starch
SCFA
Glucose Glucose
Glucose
SCFA SCFA
SCFA
Ernährungsstrategie unserer Haustiere
Departement für Nutztiere
Starch Cellulose, starch Cellulose, starch
SCFA
Glucose Glucose
Glucose
SCFA SCFA
SCFA
Das Wiederkauen - ein toller Trick der Natur …
Milchproduktionssysteme weltweit
Mitteleuropa, Nordamerika - Maissilage, Grassilage, Kraftfutter
Indien, Pakistan, Bangladesh - Stroh, Stroh-Harnstoff-Silage
Neuseeland, Küsten, Bergregionen - Gras und Grünland („low input system“)
Brasilien, RSA, Nordaustralien - Zuckerrohr, Baumwoll-, Orangenabfälle,
getrockneter Geflügelkot
Unter allen Bedingungen wird die gleiche Milch produziert !
( H. H. D. Meyer, pers. Mitt. )
Milchkühe arbeiten ganz viel - aber „anders“ …
10‘000 L Milch
in 305 Tagen !Was bedeutet eine hohe Milchleistung ?
10‘000 kg Milch
in 305 Tagen
1.3 Tonnen
Trockensubstanz
32 GJ NEL für Milchsynthese
12 GJ NEL für die KuhDas aggressive Euter …
Tägliche Glucoseproduktion einer Kuh
bei 50 kg Milch / Tag
Milch
extramammäre
GewebeGlucose, das Euter und die Kuh …
Milchleistung und Energiebedarf
Energie- 250
bedarf
[ MJ NEL / d ] 200
150
100
50
0
Erhal- + 10 + 20 + 30 + 40 + 50 kg Milch / Tag
tungInput und Output bei der Milchproduktion :
1944 vs. 2007Milchleistung und Energiebedarf
Energie- 250
bedarf
[ MJ NEL / d ] 200
150
100
50
0
Erhal- + 10 + 20 + 30 + 40 + 50 kg Milch / Tag
tung”Transition period”, Transit-Periode
d -56 d -21 Kalbung d +21 d +90
“Far off” “Close up”
Trockenstehzeit
Dry period “Fresh cow”
Laktation
“Early lactation”
Hohes Risiko für ProduktionskrankheitenDer Laktationsstart verursacht metabolischen Stress …
Day 270 Day 4
p. insem. p. p.
Glucose 1 3 Neujustierung
des Stoffwechsels
Amino acids 1 2
Fatty acids 1 5
Calcium 1 4 Insulin
Glucagon ()
Cortisol, GH
Glucosesynthese
Fettmobilisierung
( Drackley 2002, Overton and Waldron 2004 )Nach der Abkalbung steigt die Futteraufnahme
innerhalb von 5-10 Wochen auf maximale Werte
( Ingvartsen & Andersen 2000 )Milchleistung und Energiebedarf
- Grenzen in der Energiedichte der Ration -
Milch- Energie- Futteraufnahme Erforderliche
leistung bedarf1) Energiedichte
[ kg/Tag ] [ MJ NEL/Tag ] [ kg TS/Tag ] [ MJ NEL/kg TS ]
20 103 19 5,4
30 135 22 6,1
40 167 24 7,0
50 199 25 8,0
1) KG: 700 kg, Erhaltung: 40 MJ NEL/Tag, 3,17 MJ NEL je kg MilchDie Frühlaktation: das tiefe Tal der Tränen !
Milchmenge
Eiweiß [%] [kg FCM/Tag]
4,2 45
4,0
3,8 40
3,6
3,4 35
3,2
3,0 30
2,8
0,0 0
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44
Laktationswoche
( Gottfried 2008 )Entwicklung der Energiebilanz nach der Abkalbung
20 Hohes Risiko für :
Energiebilanz [ MJ NEL/d ]
• Milchfieber
• Fettleber
0
• Nachgeburtsverhaltung
Negative • Ketose
-20
Energie- • Mastitis
bilanz ! • Endometritis
• Labmagenverlagerung
-40 • Klauenerkrankungen
• Fruchtbarkeitsstörungen
-60
-80
0 2 4 6 8 10 12
Wochen nach der Abkalbung
( Horstmann, 2004 )Die negative Energiebilanz :
völlig normal in der Natur !
Südlicher See-Elefant
( Mirounga leonina )
ante partum: 800 kg
Laktationsdauer: 3-4 Wochen
Milch: 52 % Fett
9 % Eiweiß
Geburtsgewicht: 30-50 kg
Zunahme Welpe: 4,9 + 0,5 kg/Tag
Futteraufnahme
Muttertier: ---
Gewichtsverlust
Muttertier: 300 kg in 4 Wochen
( Carlini et al. 1994, Carlini et al. 2000 )Die Frühlaktation ist eine besondere Risikoperiode …
30'000
28'000
26'000
n = 827.797
24'000
22'000
Anzahl Behandlungen
20'000
18'000
!
16'000
14'000
12'000
10'000
8'000
6'000
4'000
2'000
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
Laktationstag
( Römer 2014 )Metabolischer Stress in der Frühlaktation:
Ursachen und Optionen
Produktionskrankheiten sind Konsequenz des
individuellen Versagens von Anpassungsreaktionen
➢ zu niedrige Futteraufnahme
➢ Versagen der Glucose-Homöostase
➢ exzessive Fettmobilisierung
➢ Insulinresistenz
➢ Überkonditionierung als disponierender Faktor
Optimierung des
Transit-
ManagementsOptimierung des Transit-Managements:
was heisst das ?
Futteraufnahme postpartal
maximieren
maximieren
maximierenOptimierung der Transitperiode
Schlüssel für die Tiergesundheit
in der Frühlaktation : der Pansen !
Lipomobilisation
minimieren
„Cow comfort“
Acidose vermeiden
Strukturversorgung
Ad libitum - Fütterung
Überkonditionierung a. p. vermeiden
Erkrankungen konsequent behandeln
Futteraufnahme NEB
maximieren minimierenProduktionskrankheiten der Hochleistungskuh :
gibt es neue Ansätze bei der Prävention ?
Metabolische Entgleisungen sind Ausdruck
des individuellen Versagens von
Adaptationsmechanismen an eine NEB
Beeinflussung der Optimierung des
individuellen Managements
Disposition… und wie ist das bei der Kälberaufzucht ?
Etablierte Empfehlungen zur Kälberaufzucht
• restriktiver Einsatz von Vollmilch / Milchaustauscher
^
➢ Menge
▪ Vollmilch: ca. 10 % des KG/Tag
▪ MAT: 20-35 kg/Tränkeperiode
456 g/Tier/Tag
➢ Dauer der Tränkeperiode
▪ 70 Tage
▪ 56 Tage
▪ 35 Tage
• Ziel: so schnell wie möglich Aufnahme von Kraftfutter / Beifutter
Eicher-Pruiett et al. 1992, Davis & Drackley 1998; Kaske et al. 2009, von Keyserlingk et al., 2009, Hill et al., 2010;
de Passilé et al., 2011, Maccari et al. 2014Etablierte Kälberaufzucht:
weit weg von der Physiologie … !
Saugdauer/Saugakt 8 – 10 min 2 – 4 min
Saugakte/Tag 6 - 12 2
Saugdauer/Tag ca. 60 min < 10 min
Tränkemenge/Saugakt ca. 1 Liter > 2 Liter
Saugarbeit viel wenig
Tagesmenge ca. 8 – 16 l ca. 4 – 6 kg
Entwöhnung 10 Monate ca. 10 Wochen
(Albright and Arave, 1997; de Passillé, 2001; de Passillé et al., 2002; Reinhardt and Reinhardt, 1981)„Metabolische Programmierung“
Epidemiological studies in humans
• Low birth weight is a risk factor of developing a metabolic
syndrome in adulthood
Experimental studies in rodents
• Early adaptations to a short nutritional perinatal stimulus permanently change
the physiology and metabolism of the organism and continue to be expressed
even in the absence of the stimulus that initiated them.
Experimental studies in food animals
(pig, sheep, cattle)
• Feed restriction during pregnancy and postnatal feeding intensity affects
long-term metabolism, fertility, milk yield and carcass quality of the offspring.
( Hales & Barker 1993, McCance et al. 1994, Plagemann 2003, Srinivasan et al. 2003, Ozanne et al. 2005, Gardner et al. 2005,
Ford et al. 2007, Martin et al. 2007, Drackley et al. 2007, Guilloteau et al. 2009, Moallem et al. 2010, Rehfeldt et al. 2011 )Das Wachstumspotential von Kälbern ist enorm …
Zunahme [ g/Tag ]
Alter [ Wochen ]Effekte einer ad libitum-Fütterung in den ersten
Lebenswochen auf die Morphologie des Pankreas
Ad libitum Kontrolle P
Kälber 21 21
Anzahl Inseln 9,1 ± 0,3 7,8 ± 0,3 < 0,01
Fläche Insulin-angefärbter 107.180 ± 4.987 84.249 ± 4.963 < 0,01
Zellen (µm²)
Prokop et al. 2015Grundlage des Wachstums:
die somatotrope Achse
Hypothalamus
GHRH GHIH
Pituitary
GH
GHR
Liver
IGF-IDie postnatale Fütterungsintensität
beeinflusst die somatotrope Achse
GH IGF-I
[ ng/mL ] [ ng/mL ]
25 200
ADL ***
*** CG
20
150 ***
*
15
100
10
50
5
0 0
d2 d 21 d 70 d2 d 21 d 70
Maccari et al. 2015Unterernährung verursacht
eine Entkopplung der somatotropen Achse
Hypothalamus Hypothalamus
GHRH GHIH GHRH GHIH
Pituitary Pituitary
GH GH
GHR GHR
Liver Liver
IGF-I
IGF-IUnterernährung verursacht
eine Entkopplung der somatotropen Achse
GH IGF-I
[ ng/mL ] [ ng/mL ]
25 200
ADL ***
*** CG
20
150 ***
*
15
100
10
50
5
0 0
d2 d 21 d 70 d2 d 21 d 70
Maccari et al. 2015Wir müssen etablierte Aufzuchtkonzepte revidieren:
optimale Bedingungen, Erkrankungen vermeiden, intensives Tränken
bisher: das Kalb „the calf“
heute:
„die kleine Kuh“
“
Die Aufzuchtperiode ist von zentraler Bedeutung für
die spätere Leistungsfähigkeit als Milchkuh !Ad libitum – Tränke: die Umsetzung in der Praxis
• Ad libitum immer ab dem Tag der Geburt - und ganz besonders wichtig bzgl. Kolostrum
• grundsätzlich Milch zur freien Aufnahme
➢ zweimal täglich Tränken ist ausreichend
➢ warm anbieten (ca. 35-40 °C)
➢ Nuggi mit Kreuzschlitz
➢ Eimer täglich mit Wasser reinigen
➢ möglichst Eimer mit Deckel
• Ansäuern der Milch
➢ um Vermehrung der Bakterien im Eimer zu verhindern
➢ ist nicht zwingend erforderlich
➢ ggf. im Sommer
➢ pH 5.5 ist ausreichend (→ Harn-Teststreifen)
➢ Säure u. U. vorverdünnen 1:10, um Casein-
Ausfällung zu verhindern
• Kraftfutter und Wasser zur freien Aufnahme
➢ ab dem 1. Lebenstag («Feed neophobia»)
➢ Wasser in offener Schale
➢ Kraftfutter zunächst nur ganz wenig
➢ immer frisch ist entscheidend
Was nicht aufgeschrieben ist,
wird unsichtbar …
• Ad libitum für 4 Wochen (ca. 500 L/Kalb)
➢ 5./6. Lebenswoche: 2 x 4 L/Tag
➢ 7./8. Lebenswoche: 2 x 3 L/Tag
➢ 9./10. Lebenswoche: 2 x 2 L/Tag
• Ziel der ad libitum-Tränke
➢ 700-1’000 g/Tag während der Tränkeperiode
➢ KälbeKontrolle der Aufzucht ist essentiell
➢ rkarte ist sinnvollKolloquium "Angewandte Ethologie„
AgroVet-Strickhof Lindau
07. September 2021
Metabolischer Stress bei Milchkühen:
sie fressen weniger, als sie sollten …
Metabolischer Stress bei Kälbern:
sie bekommen weniger, als sie sollten …
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