Untersuchungen zur Beurteilung der Molybdänversorgung von Milchkühen

Abstract

Für eine gute Leistungsbereitschaft in der Milchviehhaltung ist eine ausreichende Versorgung mit essentiellen Spurenelementen erforderlich. Sowohl ein Mangel als auch ein Überangebot führen zu gesundheitlichen Schäden. In der vorgelegten Arbeit sollen Aussagen über geeignete Probenmedien getroffen werden, die die Molybdänversorgung bei Milchkühen widerspiegeln. Generell gilt dabei für Molybdän, dass nicht ein Mangel an diesem Element, sondern eher ein Überangebot die klinische Gesundheit und somit die Milch- und Reproduktionsleistung der Tiere gefährden könnte. Die Studie wurde in zwei Abschnitte gegliedert. Im ersten Teil wurde in einem Zeitraum von 2007 bis 2012 in einem Stichprobentest in 1400 Gruppen von klinisch gesunden, multiparen Holstein-Friesian-Kühen aus unterschiedlichen Laktationsstadien die Molybdänkonzentration bestimmt. Für die Untersuchung wurden 489 Betriebe in den neuen Bundesländern ausgewählt. Als Probenmaterial dienten Blutplasma und Blutserum, EDTA-Vollblut, Urin und Haare. Im zweiten Abschnitt wurden nur in einem Betrieb klinisch unauffällige Holstein-Friesian Kühe untersucht. Aus jeder Laktationsgruppe wurde bei jeweils 10 Einzeltieren die Molybdänkonzentration in den Probenmaterialien Plasma, Serum, ETDA-Vollblut, Haare und Lebergewebe ermittelt. Die Molybdänkonzentration wurde mithilfe der ICP-OES und -MS in einem Fremdlabor bestimmt. Die Messwerte wurden mit der Varianzanalyse, der Regressionsanalyse und mit einem Bland-Altmann-Plot ausgewertet. Bei der Untersuchung der Molybdänversorgung von Milchkühen zeigte sich in der vorliegenden Arbeit, dass kein Hinweis weder auf eine Molybdänunterversorgung noch auf eine Intoxikation bestand. Vergleicht man in den Probenmedien Plasma, Serum und EDTAVollblut die Molybdänkonzentrationen, dann waren diese im Blutplasma und Serum gleich, dagegen im Vollblut signifikant niedriger. In den Blutproben der Milchkühe lagen ⅔ der Werte im niedrigen Konzentrationsbereich (< 10 μg/l). Diese Tiere zeigten klinisch aber keine Hinweise auf mögliche Mangelerscheinungen. Der Referenzbereich von DIRKSEN et al. (2006) (50 μg/l) wurde nur vereinzelt (0,3 – 0,5%) überschritten. Die renale Exkretion dient als entscheidender Regulationsmechanismus, um einer akuten Intoxikation vorzubeugen. Die Molybdänkonzentration im Urin korrelierte stark mit der im Blutplasma und Blutserum. Dabei stammten ⅔ aller Werte aus dem niedrigen Konzentrationsbereich (< 125 μg/l). Im Haar ergab sich bezüglich der Molybdänkonzentration eine schwache Korrelation mit Urin und Blutplasma bzw. Blutserum. Bei 35% der Milchkühe lag die Molybdänkonzentration im Haar über dem Referenzbereich von DIRKSEN et al. (2006) (300 μg/kg). Im Rahmen der zweiten Bestandsuntersuchung wurde zusätzlich zu den Blut- und Haarproben bei den Tieren auch noch eine Leberbiopsie durchgeführt. Hierbei lagen bei 18 % der Rinder die Molybdänkonzentration über dem Referenzbereich von HERDT und HOFF (2011) (4000 μg/kg TS). Bezüglich der Molybdänkonzentrationen in den Proben Lebergewebe und Blut konnte keine Korrelation festgestellt werden, jedoch eine leichte Beziehung zwischen Lebergewebe und Haar. Die in dieser Studie eingesetzten analytischen Verfahren- die Atomemissionsspektroskopie (OES-ICP) und die Massenspektroskopie (MS-ICP)- zur Molybdänbestimmung korrelierten sehr eng miteinander, jedoch fielen die Molybdänkonzentrationen, die mithilfe der MSTechnik gemessen wurde, höher als mit der OES aus. Die Untersuchung auf geographische Aspekte lieferte für die geringe Zahl an Tieren aus Thüringen signifikant niedrigere Molybdänkonzentrationen als bei den Tieren aus den restlichen neuen Bundesländern. Das lässt aber kein Rückschluss auf die Bedeutung des Standortes zu, da das Futter der Tiere nicht zwangsläufig aus dem jeweiligen Bundesland des Betriebes stammen musste. Die Molybdänkonzentration in den verschiedenen Probenmedien zeigte keine signifikante Abhängigkeit vom Laktationsstadium. Im Jahr 2008 zeigten sich in Plasma, Serum und Urin signifikant höhere Molybdänkonzentrationen als im restlichen Untersuchungszeitraum. Eine Ursache für diesen Anstieg ist nicht bekannt. In den Sommermonaten war die Konzentration an Molybdän in allen Probenmedien signifikant niedriger als im übrigen Jahr. Die Ursache dafür liegt wahrscheinlich in der verminderten Futteraufnahme der Tiere bei erhöhten Außentemperaturen. Als Kurzzeitparameter zur Beurteilung der Molybdänversorgung eignen sich sowohl Blutplasma, Blutserum als auch Urin. Unter Berücksichtigung der Nachweisgrenzen der Messmethode und der zentralen Rolle der Nieren bei der Regulation des Molybdänhaushaltes ist mit Rücksicht auf die höheren Konzentrationen die Harnuntersuchung besonders gut geeignet, um sowohl eine aktuell bestehende Überversorgung, aber auch eine Unterversorgung mit Molybdän nachzuweisen. Die gemessenen Konzentrationen im Lebergewebe liefern gute Hinweise auf die Molybdänversorgung der letzten Monate. Die Probengewinnung ist aber aufwendiger im Vergleich zu den Probenmedien Blut, Urin und Haare. Für die langfristige Beurteilung des Molybdänhaushaltes ist die Haaranalyse aufgrund von möglichen exogenen Verunreinigungen weniger geeignet. In der vorliegenden Studie wurden Grenzwerte für die einzelnen Probenmedien ermittelt, mit der Literatur abgeglichen und hieraus resultierend die zu empfehlenden Referenzbereiche zur Beurteilung einer bedarfsgerechten Versorgung angegeben.

The adequate supply with essential trace elements is the prerequisite for a good performance in dairy farming. Both, a lack or a surplus lead to damage in health. In this study statements should be taken about appropriate sample media that mirror the molybdenum supply in dairy cows. Generally it is true for molybdenum that not a lack of the element leads to a jeopardizing of their clinical health but a surplus which ends up in lower milk yields and fertility rates. The study has been divided into two sections. The first section was a sample test of the molybdenum concentration of clinically health and multiparous Holstein-Frisian cows in different stages of lactation in 1400 groups on 489 dairy farms in East Germany from 2007 to 2010. Samples materials were blood plasma, blood serum, EDTA blood, urine as well as hair. In the second section the clinically health Holstein-Frisian cows of only one farm were examined. Molybdenum concentration of the sample materials (blood plasma, blood serum, EDTA blood, urine as well as hair) of 10 cows in each lactation group was determined. ICPOES and -MS of an external laboratory were used to determine the molybdenum concentration. The results were evaluated with variance analysis, regression analysis and a Bland-Altmann plot. The examination of the molybdenum supply in dairy cows in this study showed neither a lack of supply nor an intoxication. Comparing the molybdenum concentration in the sample media plasma, serum and EDTA blood, serum and plasma were equal, but significantly lower in EDTA blood. Blood samples of dairy cows showed values in the lower area of concentration (< 10 μg/l). There were no evidence of any deficiency symptoms. The reference range given by DIRKSEN et al. (2006) (50 μg/l) was overspend only a few times (0.3 – 0.5%). Renal excretion is the key regulation mechanism to avoid an acute intoxication. Molybdenum concentration in urine correlated strongly with concentrations in serum and plasma. Although ⅔ of the values came from the lower range (< 125 μg/l). Molybdenum concentration in hair showed slight correlation to urine, serum and plasma. In 35 % of the cows the molybdenum concentrations in hair were above the reference range of DIRKSEN et al. (2006) (300) μg/kg). Within the second herd test besides the blood and urine samples, liver biopsies were made additionally. Here 18% of the cows showed a molybdenum concentration above the reference range of HERDT and HOFF (2011) (4000 μg/kg TS). There were no correlations in the samples of liver tissue and blood, but a slight correlation between liver tissue and hair regarding to the molybdenum concentrations. The analytic methods (Atomic emission spectroscopy (OES-ICP) and mass spectroscopy (MS-ICP)) for molybdenum determination correlated strongly, however molybdenum concentrations measured with MS technique were higher than the OES results. Investigating geographical aspects provided for the small number of animals from Thuringia significantly lower molybdenum concentrations than in animals from the rest of East Germany. It does not allow any conclusion to the site as the food inevitably not origins from the same federal state. Molybdenum concentrations showed no significant correlations in the samples with respect to the state of lactation. In 2008 molybdenum showed significantly higher concentrations in plasma, serum and urine than for the rest of the period. The reason for this increase is unknown. In summer molybdenum concentrations were significantly lower than for the rest of the year. A possible reason could be a lower food intake besides the higher temperatures in summer. Plasma, serum and urine are short time parameters to evaluate the molybdenum supply. Taking into account the limits of the measurement method and the key role of the kidney in the regulation of molybdenum balance the urine test is particularly, with regard to the higher concentrations, well suited to detect both, a currently existing over-supply but also a lack of molybdenum. The concentrations of liver tissue gave good advice on the supply of the last months. But sampling is much more difficult than taking other sample media like blood, urine and hair. For a long-term rating of the molybdenum balance a hair analysis is less suitable because of possible exogenous contaminations. In this study the critical values of the single sample media were determined and compared with literature. Resulting from this recommendable ranges of reference were specified and given for an appropriate supply.