Clinical and subclinical endometritis in dairy cattle: Prevalence, indicators, and therapy

Abstract

The three studies were conducted to 1) investigate the prevalence of subclinical endometritis (SCE) around breeding and its effect on first service conception rate (FSCR) in dairy cows, to 2) determine the correlation between periparturient serum concentrations of non-esterified fatty acids (NEFA), beta-hydroxybutyric acid (BHBA), bilirubin, and urea and the prevalence CE and SCE and to 3) compare systemic antibiotic treatment of clinical endometritis (CE) in dairy cows with ceftiofur with a treatment protocol consisting of two doses of prostaglandin F2α. For the first study, a total of 201 Holstein- Friesian cows with no signs of CE were examined four hours after first artificial insemination (AI) for signs of SCE. Endometrial samples were collected from the uterus using the cytobrush technique. The proportion of polymorphonuclear (PMN) cells in the cytological sample was used to characterize an inflammation of the endometrium. Cows were categorized into three groups according to the proportion of PMN in the sample. Cows with 0 % PMN (n = 115) were assigned to group Zero, cows with >0 to15 % PMN (n = 59) to group Medium, and cows with >15 % PMN (n = 27) to group High. Pregnancy diagnosis was performed between days 38 to 44 after AI by palpation of the uterus and its contents per rectum. The FSCR was significantly higher in group Medium than in groups Zero and High (57.6 % vs. 39.1 % and 29.6 %, P < 0.05). Primiparous cows were at higher risk of being classified into group Medium than multiparous cows (OR = 2.27, P = 0.01). A comparison with cows that were not examined for SCE showed that the collection of endometrial samples itself had no effect on FSCR. In the second study serum samples were collected one week prior to parturition (wk -1), in the first week post partum (wk +1) and between 28 and 35 days post partum (wk +5) from 209 Holstein-Friesian cows to determine the concentrations of NEFA, BHBA, bilirubin, and urea. At wk +5, all cows were examined for signs of CE and SCE. Of 77 primiparous cows, 23.4 % were diagnosed with CE and 7.8 % with SCE. Of 132 multiparous cows, 15.9 % were diagnosed with CE and 15.2 % with SCE. For parameters that showed a correlation with SCE or CE, optimal predictor cut points were determined. Higher concentrations of urea at wk +1 were associated with increased odds of CE (OR = 1.7, P = 0.04) in primiparous cows. A predictor cut point of 3.9 mmol/L (sensitivity: 61%, specificity: 70 %) was determined. In multiparous cows, higher concentrations of NEFA at wk -1 were associated with increased odds of CE and SCE (healthy vs. CE: OR = 9.1, P = 0.05; healthy vs. SCE: OR = 12.1, P = 0.04). A predictor cut point of 0.3 mmol/L (healthy vs. CE: sensitivity: 38 %, specificity: 87 %; healthy vs. SCE: sensitivity: 35 %, specificity: 89 %) was determined. Increasing concentrations of urea at wk +5 were associated with decreased odds of CE (healthy vs. CE: OR = 0.6, P = 0.01; SCE vs. CE: OR = 0.5, P = 0.03). A predictor cut point of 3.8 mmol/L (sensitivity: 52 %, specificity: 81%) was determined. For BHBA and bilirubin relationships with CE or SCE were not detected. The corresponding combinations of sensitivity and specificity of the determined predictor cut points were not satisfactory for practical use. Thus, the analysed parameters at the chosen time points cannot be recommended as predictors for CE and SCE in dairy cows. The third study was conducted on two commercial dairy farms, housing a total of 1900 Holstein cows. All cows were examined 21 to 27 days post partum (dpp) by vaginal inspection. Cows with clinical signs of endometritis, i.e. mucopurulent or purulent vaginal discharge were randomly allocated to one of two treatment groups. Cows in group CEF (n=141) received 1 mg/kg BW of ceftiofur (i.m.) on three consecutive days. Cows in group CLP (n=140) received 0.5 mg of cloprostenol (i.m.) at the day of enrolment and 14 days later. All cows were re-examined by vaginal inspection 42 to 48 dpp. Proportion of cows cured 42 to 48 dpp was 74.2 and 80.2 % in groups CEF and CLP, respectively (P > 0.05). AI submission rate, days to first service, days open and proportion of cows pregnant did not differ between the groups. Risk of conception after first insemination was higher (OR = 0.56, P = 0.045) in CLP than in CEF. In conclusion, the systemic treatment with 1.0 mg/kg BW of ceftiofur on three consecutive days in cows with signs of clinical endometritis 21 to 27 dpp was not superior to a treatment protocol consisting of two doses with cloprostenol.

Die drei Studien wurden durchgeführt um 1) die Prävalenz der subklinischen Endometritis (SKE) um den Zeitpunkt der Besamung und ihren Effekt auf den Erstbesamungserfolg (EBE) zu untersuchen, um 2) die Korrelation zwischen den Konzentrationen von freien Fettsäuren (FFS), Beta-Hydroxybutyrat (BHB), Bilirubin und Harnstoff im Serum und der Prävalenz klinischer und subklinischer Endometritiden zu bestimmen und 3) die systemische Behandlung der klinischen Endometritis (KE) des Milchrindes mit Ceftiofur mit einem Behandlungsschema bestehend aus einer zweimaligen Gabe von Prostaglandin F2α im Abstand von 14 Tagen zu vergleichen. Für die erste Studie wurden 201 Milchrinder der Rasse Holstein-Friesian vier Stunden nach der künstlichen Besamung (KB) auf Anzeichen einer SKE untersucht. Die zytologische Untersuchung des Uterus wurde mittels des Cytobrush Verfahrens durchgeführt. Der Anteil der polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten (PMG) aus dem gewonnenen Zellabstrich diente als Kriterium zur Charakterisierung der Entzündung des Endometriums. Abhängig vom Anteil der PMG im Zellabstrich wurden die Kühe drei Gruppen zugeteilt. Kühe mit 0 % PMG (n = 115) wurden in die Gruppe Null, Kühe mit >0 bis 15 % PMG (n = 59) in die Gruppe Medium und Kühe mit >15 % PMG (n = 27) in die Gruppe Hoch eingestuft. Trächtigkeitsuntersuchungen wurden zwischen Tag 38 und 44 nach der KB mittels rektaler Palpation des Uterus durchgeführt. Der EBE in der Gruppe Medium war signifikant höher als in den Gruppen Null und Hoch (57,6 % vs. 39,1 % und 29.6 %, P < 0,05). Primipara wurden mit einer höheren Wahrscheinlichkeit in die Gruppe Medium eingestuft als Multipara (OR = 2,27; P = 0,01). Der Vergleich von Kühen, die mittels des Cytobrush Verfahrens untersucht wurden und Kühen die nicht mit diesem Verfahren untersucht wurden, zeigte, dass die Probennahme mittels des Cytobrush Verfahrens keinen Einfluss auf den EBE hatte. Für die zweite Studie wurden Serumproben in der Woche ante partum (wk -1), in der Woche post partum (wk +1) und zwischen Tag 28 und 35 post partum (wk +5) von 209 Holstein- Friesian Kühen entnommen. Aus den gewonnen Proben wurden die Konzentrationen von FFS, BHB, Bilirubin und Harnstoff bestimmt. In wk +5 wurden alle Kühe auf Anzeichen einer KE oder SKE hin untersucht. Von insgesamt 77 Primipara wurde bei 23,4 % eine KE sowie bei 7,8 % eine SKE diagnostiziert. Von insgesamt 132 Multipara wurde bei 15,9 % eine KE sowie bei 15,2 % eine SKE diagnostiziert. Für Stoffwechselparameter, die eine Korrelation mit der Diagnose KE oder SKE aufwiesen wurden Grenzwerte zur Vorhersage von KE oder SKE ermittelt. Höhere Harnstoff Konzentrationen in wk +1 wiesen einen Zusammenhang mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit auf die Diagnose KE bei Primipara auf (OR = 1,7; P = 0,04). Ein Grenzwert von 3,9 mmol/L (Sensitivität: 61 %; Spezifität: 70 %) wurde ermittelt. Bei Multipara wiesen höhere NEFA Konzentrationen in wk -1 einen Zusammenhang mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit auf die Diagnose KE und SKE auf (gesund vs. KE: OR = 9,1; P = 0,05; gesund vs. SKE: OR = 12,1; P = 0,04). Ein Grenzwert von 0,3 mmol/L (gesund vs. KE: Sensitivität: 38 %; Spezifität: 87 %; gesund vs. SKE: Sensitivität: 35 %; Spezifität: 89 %) wurde ermittelt. Höhere Harnstoff Konzentrationen in wk +5 wiesen einen Zusammenhang mit einer verringerten Wahrscheinlichkeit auf die Diagnose KE auf (gesund vs. KE: OR = 0,6; P = 0,01 und SKE vs. KE: OR = 0,5; P = 0,03). Ein Grenzwert von 3,8 mmol/L (Sensitivität: 52 %; Spezifität: 81 %) wurde ermittelt. Die Serum Konzentrationen von BHBA und Bilirubin wiesen keine Zusammenhänge mit den Diagnosen KE oder SKE auf. Die Kombinationen der Sensivitäten und Speziftäten der ermittelten Grenzwerte waren für den praktischen Gebrauch unbefriedigend. Aus diesem Grunde können die analysierten Parameter zu den gewählten Zeitpunkten nicht als Prädiktoren bzw. Indikatoren für KE oder SKE empfohlen werden. Die dritte Studie wurde auf zwei kommerziellen Milchviehbetrieben, mit insgesamt 1900 Milchrindern durchgeführt. Alle Kühe wurden zwischen Tag 21 und 27 post partum mittels Spekulum vaginal untersucht. Kühe mit klinischen Anzeichen einer Endometritis, d.h. mucopurulenter oder eitriger vaginaler Ausfluss, wurden randomisiert zwei Behandlungsgruppen zugeteilt. Kühe in der Gruppe CEF (n=141) erhielten 1,0 mg/kg KG Ceftiofur (i.m.) an drei aufeinanderfolgenden Tagen. Kühe in der Gruppe CLP (n=140) erhielten 0,5 mg Cloprostenol (i.m.) am Tag der Aufnahme und nochmals 14 Tage später. Die Abschlussuntersuchung fand mittels Spekulum bei allen Kühen zwischen Tag 42 und 48 post partum statt. Die Heilungsrate betrug 74,2 % bzw. 80,2 % in den Gruppen CEF und CLP (P > 0.05). Brunstnutzungsrate, Rastzeit, Güstzeit und Konzeptionsrate unterschieden sich nicht zwischen den Behandlungsgruppen. Die Wahrscheinlichkeit auf Konzeption nach Erstbesamung war in der CLP Gruppe höher als in der CEF Gruppe (OR = 0,56; P = 0,045). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die systemische Behandlung mit 1,0 mg/kg KG Ceftiofur an drei aufeinanderfolgenden Tagen bei Kühen mit KE 21 bis 27 Tage post partum einer zweimaligen Behandlung mit Cloprostenol im Abstand von 14 Tagen nicht überlegen ist.