Untersuchungen zu den Veränderungen im weißen Blutbild von Holstein Friesian Milchkühen 14 Tage ante partum bis 100 Tage post partum in Beziehung zur Futteraufnahme und ausgewählten Erkrankungen

Abstract

The critical phase for dairy cows is the transition period at calving, involving hormonal changes, negative energy balance at the start of lactation, as well as nutritional changes. These changes are challenging for the immune system, resulting in a high disease incidence. This is reflected by typical leukocyte changes. There were 5 objectives of this study: (1) To examine the relationship between feed intake and the differential hemogram. (2) The influence of the periparturient phase with associated diseases on the white blood differential were examined. The selected parameters include dry matter intake, rumen fill score, β-hydroxybutyrate (BHB), non-esterified fatty acids (NEFA), metabolic disorders, still birth, retained placenta, as well as reproduction disorders. (3) The precision of a manual leukocyte differential was verified. (4) Reference intervals were created for different time points during lactation. Significant changes have been observed around calving. (5) General reference intervals have been established with exclusion of those sampling dates which showed significant differences of specific leukocyte values in comparison with values of other sampling dates.

The study was conducted on a dairy farm in Saxony-Anhalt. It took place in two different periods, the first one from 04.05.2015 – 07.04.2016, and the second from 12.04.2016 – 21.11.2016. High yielding Holstein-Friesian cows (>12.000 kg annual milk yield) were used. Examination and sample collection were carried out by veterinarians on three different dates for each cow in the first period and six different dates in the second period. In all, 766 blood samples from different stages in lactation derived from 192 cows were evaluated. The herd is presumed to be free from brucellosis and bovine leukemia virus. The white blood cell differential was determined by counting and differentiating 100 leukocytes on stained blood smears. For the total number of WBC, automated analysis was used. The precision of the manual method was evaluated by using an interday and intraday coefficient of variation. The manual analysis was always performed on the same workplace by the same examiner. The precision of the manual method is in an acceptable field for lymphocytes, polymorphonuclear neutrophils, and eosinophils. Leukocytes with decreased appearance (basophils, bands, or monocytes) showed a lesser precision. The stage in lactation showed a significant (p<0,001) influence on most of the different leukocytes. Particularly band neutrophils, eosinophils, and monocytes showed notable dynamics during lactation, especially around calving. The differential blood picture shows 14d ante partum (a.p.) significant (p<0,05) increased (42,7%) polymorphic nuclear neutrophils compared with 3d post partum (p.p.) (36,3%). The band neutrophils instead are showing low numbers (1,1%) 14d a.p. and increase up to a maximum (5,1%) 3d p.p. The lymphocyte percentages are at low levels (49,7%) 14d a.p. and increases 3d p.p. (54,9%). These results illustrate the influence of calving on the leukocytes. The influence is characterized by low lymphocyte values before calving and a sudden decrease in polymorphonuclear neutrophils as well as the associated increase in band neutrophils after calving. The establishment of specific lactation adapted reference intervals are not necessary, because despite prominent dynamics, the leukocyte values did not lay considerably outside the common intervals. In this study general leukocyte reference intervals were established for high yielding dairy Holstein-Friesian cows. Days in lactation with significant different values were excluded. Furthermore, the polymorphonuclear neutrophils have been found positively correlated with the ruminal fill, and the lymphocytes are slightly negatively correlated with the rumen fill 3d p.p. A correlation has not been found of any leukocytes with the dry matter intake at any point in time during lactation. Besides, the serum values of NEFA and BHB showed a negative correlation with the 8d and 28d p.p. determined leukocytes and polymorphonuclear neutrophils. Cows with low WBC and polymorphonuclear neutrophils 8d p.p. seem to have a higher risk for reproduction disorders. However, higher lymphocyte and band neutrophil values seem to be protective against reproduction disorders. There hasn’t been found a significant relation between the white blood cell differential a.p. and retained placenta. Cows with retained placenta showed highly significant increased neutrophils and decreased lymphocytes p.p. To put it in a nutshell, those findings have no clinical relevance. The white blood cell differential does not appear to be the appropriate diagnostic method at herd level, but instead it is a diagnostic method for the individual cow. The interpreting of the leukogram must be under consideration of the results derived from the clinical examination.

Die hohe metabolische Beanspruchung der Milchkühe in der Transitphase, vor allem durch Geburt und negative Energiebilanz sowie deren Folgen für den Stoffwechsel, führen zu einer gesenkten Immunkompetenz der Tiere. Dies bedingt stets auch eine Veränderung im Weißen Blutbild. Zielstellung der Studie war es, zum einen Zusammenhänge zwischen Änderungen der Futteraufnahme und dem Weißen Blutbild zu untersuchen. Zum anderen wurden der Einfluss der peripartalen Phase und die damit verbundenen Krankheiten auf das Weiße Blutbild überprüft. Die dabei untersuchten Assoziationen der Leukozyten mit anderen Parametern umfassen die TS-Aufnahme, die Pansenfüllung, BHB, NEFA, dem Komplex der Stoffwechselkrankheiten, Totgeburten, Retentio secundinarum und Fruchtbarkeitsstörungen. Darüber hinaus wurde die methodische Präzision der manuellen Leukozyten-Differenzierung kontrolliert. Zusätzlich erfolgte die Aufstellung von bestandsspezifischen Referenzintervallen für einzelne Laktationsstadien, da besonders im peripartalen Zeitraum höchst signifikante Unterschiede im Differentialblutbild zu verzeichnen sind. Schließlich wurden allgemeine Referenzintervalle berechnet. Die Studie erfolgte auf einem konventionellen Milchviehbetrieb in Sachsen-Anhalt in zwei Untersuchungszeiträumen vom 04.05.2015 bis 07.04.2016 und 12.04.2016 bis 21.11.2016. Als Probanden fungierten hochleistende Holstein-Friesian-Kühe (>12.000 kg jährliche Milchleistung). Die Erhebung der Blutproben erfolgte im ersten Zeitraum an drei und im zweiten an sechs unterschiedlichen Tagen. Insgesamt wurden 766 Blutproben ausgewertet, welche von 192 einbezogenen, zu verschiedenen Laktationszeitpunkten mehrmals beprobten Milchkühen stammen. Die Herde gilt als frei von Brucellose und Rinderleukose (BVL). Die Differentialblutbilder wurden manuell durch Bestimmung von 100 Zellen aus gefärbten Ausstrichen erstellt. WBC wurden automatisiert mittels Impedanzmethode bestimmt. Die Präzision der manuellen Differenzierung der Leukozyten wurde über Inter- und Intraday-Variationskoeffizienten dargestellt. Die Analyse der Blutausstriche wurde immer vom selben Untersucher und am selben Arbeitsplatz durchgeführt. Die methodische Präzision der manuellen Leukozyten-Differenzierung liegt für Lymphozyten, segmentkernigen Neutrophilen sowie für Eosinophile Granulozyten im akzeptablen Bereich. Bei Leukozyten mit geringem Vorkommen, wie bei basophilen Granulozyten, stabkernigen Granulozyten und Monozyten ist die Präzision deutlich kleiner. Der Laktationsverlauf hatte einen signifikanten (p<0,05) bis höchst (p<0,001) signifikanten Einfluss auf den überwiegenden Teil der Leukozytenfraktionen. Besonders deutliche Dynamiken zeigten dabei die stabkernigen neutrophilen Granulozyten, die eosinophilen Granulozyten und die Monozyten. Im Laktationsverlauf ist der Abschnitt mit den deutlichsten Veränderungen der unmittelbare peripartale Zeitraum. Im Differentialblutbild 14d a.p. sind die segmentkernigen Neutrophilen signifikant (p<0,05) höher (42,7%) als 3d p.p. (36,3%). Die Stabkernigen treten in Abgrenzung dazu 14d a.p. in niedriger Zahl auf (1,1%) auf und erreichen 3d p.p. schließlich ihr Maximum (5,1%). Der relative Anteil der Lymphozyten lag 14d a.p. niedrig (49,7%) und steigt 3d p.p. bereits wieder an (54,9%). Die Ergebnisse verdeutlichen den Einfluss der Geburt auf die Leukozyten. Sie sind durch niedrige Lymphozyten a.p. und einem plötzlichen Abfall der Neutrophilen p.p. sowie einen damit verbundenen Anstieg der Stabkernigen gekennzeichnet. Die Verwendung von spezifisch angepassten Referenzintervallen im Laktationsverlauf ist nicht nötig, da trotz Dynamik die Leukozytenwerte nicht wesentlich außerhalb der üblichen Referenzintervalle liegen. Bei den in dieser Studie ermittelten herdespezifischen Referenzintervallen des gesamten Zeitraumes für hochleistende Milchrinder der Rasse Holstein Friesian wurden signifikant unterschiedliche Tage im Laktationsverlauf ausgeschlossen. Sie zeigen geringe Unterschiede zu den sonst üblicherweise in Deutschland verwendeten Referenzwerten von Moritz et al. (2013b). Es sind gering positive Korrelationen zwischen segmentkernigen Neutrophilen und der Pansenfüllung sowie gering negative Korrelation zwischen Lymphozyten und Pansenfüllung 3d p.p. nachgewiesen worden. Zwischen TS-Aufnahme der Milchkühe und den Leukozyten im Laktationsverlauf bestanden keine Korrelationen. Für gemessene BHB und NEFA Serumwerte wurden 2d bzw. 3d p.p. geringe negative Korrelationen mit den WBC und segmentkernigen Neutrophilen 8 bzw. 28d p.p. berechnet. Niedrige WBC und niedrige segmentkernige Neutrophile bei Milchkühen 8d p.p. sind scheinbar mit einer höhere Wahrscheinlichkeit verbunden, postpartale Fruchtbarkeitsstörungen auszubilden bzw. ausgebildet zu haben. Hingegen scheinen höhere Lymphozyten und stabkernige Neutrophile 8d p.p. die Wahrscheinlichkeit, dass Milchrinder Fruchtbarkeitstörungen zeigen, zu verringern. Es konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen Differentialblutbild a.p. mit der NGV p.p. nachgewiesen werden. Einen höchst signifikanten Zusammenhang mit NGV konnte jedoch im postpartalen Zeitraum gefunden werden. Erkrankte Milchkühe wiesen 8d p.p. eine Erhöhung der Neutrophilen sowie eine Verringerung der Lymphozyten gegenüber deren Mittelwerten auf. Die gefunden Assoziationen zu den Erkrankungen bleiben damit ohne besondere Relevanz für die Praxis. In der Gesamtschau der Ergebnisse ist das Differentialblutbild weniger zur Erkennung von Bestandproblemen geeignet, sondern dient mehr als eine weiterführende Untersuchungsmethode in der Einzeltierdiagnostik. Die Interpretation muss aufgrund des breiten Referenzintervalls in Verbindung mit den klinischen Befunden erfolgen.