dc.contributor.author
Klein, Julian Gabriel
dc.date.accessioned
2018-06-07T17:52:09Z
dc.date.available
2014-07-21T11:56:39.629Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/4366
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-8566
dc.description.abstract
Die veränderten Bedingungen im Gesundheitsmanagement von Milchrindern mit
Fokussierung auf Krankheitsprävention und Bestandsbetreuung lassen der
Früherkennung von Krankheiten eine große Bedeutung zukommen. Die Entwicklungen
auf dem Gebiet des Precision Dairy Farming gehen in diese Richtung. Ziel der
Arbeit war es daher zu untersuchen, ob die Diagnostik von Krankheitszuständen
anhand von Langzeitmessungen der Karotinoidkonzentration in der
Rindereuterhaut mit Hilfe des neu entwickelten Hautscanners WK1 (Opsolution
GmbH, Kassel, Deutschland) realisiert werden kann. In der ersten Publikation
erfolgten im ersten Teilexperiment Messungen an 25 klinisch gesunden Rindern,
die in einem Stall unter gleichen Bedingungen und mit gleicher Fütterung
gehalten wurden. Die Tiere unterschieden sich hinsichtlich des
Laktationsstadiums, Alters und der Rasse. Bei allen untersuchten Tieren konnte
eine Karotinoidkonzentration reproduzierbar in der Euterhaut nachgewiesen
werden. Für den HS ergab sich bei Wiederholungsmessungen eine Abweichung von
12 %. Die mittlere Variation der Karotinoidwerte an drei benachbarten
Messpunkten auf der Euterhaut betrug 17 %. Die Karotinoidkonzentrationen
gleicher Hautareale variierten interindividuell hochsignifikant (p < 0.001).
Der Median lag bei 0.88 ± 0.25 a.u. (arbitrary units = relative Einheiten).
Die Variationsbreite lag bei 1.06 a.u., somit war der höchste Wert fast
viermal so groß wie der niedrigste Messwert. Die mittlere Standardabweichung
betrug 0.05 a.u. Zwischen täglicher Milchleistung und
Hautkarotinoidkonzentration bestand nur eine sehr schwache Korrelation (R2 <
0.2). Im zweiten Teilexperiment der ersten Publikation ergaben Messungen an
zehn institutseigenen klinisch gesunden Rindern über vier Tage unter
standardisierten Bedingungen keine signifikanten Unterschiede der
Karotinoidkonzentration zwischen den einzelnen Messzeitpunkten. Die mittlere
Abweichung der Karotinoidkonzentration über den gemessenen Zeitraum lag bei 10
%. Um die Auswertungsobjektivität im Rahmen des Temperamenttests zu
überprüfen, erfolgte die Einstufung der 25 Rinder aus dem ersten
Teilexperiment der ersten Publikation parallel von zwei unabhängigen Personen.
Die Ergebnisse ergaben keine signifikanten Unterschiede. Mit Hilfe dieses
Temperamenttests wurden aus einer Gruppe von 12 Tieren sechs als „sensibel“
und sechs als „robust“ klassifiziert. Die Mediane der beiden Gruppen
unterschieden sich signifikant (p < 0.05). Das allgemeine Niveau (Median für n
= 6) der robusten Rinder lag bei 1.11 ± 0.24 a.u. Bei den sensiblen Rindern
lag das allgemeine Niveau der Karotinoide bei 0.72 ± 0.10 a.u. Die zweite
Publikation erbrachte bei Messungen über vier Wochen an sechs institutseigenen
Rindern erneut den Nachweis, dass gesunde Rinder unter konstanten
Haltungsbedingungen ein konstantes AOP aufweisen. Die Abweichungen betrugen im
Zeitverlauf ≤ 18 %. Basierend auf diesen Ergebnissen erfolgten Messungen an 23
Rindern die an linksseitiger Labmagenverlagerung erkrankt waren innerhalb von
12 Stunden p. op. sowie in der Rekonvaleszenz und nach Genesung. Die operative
Behebung der Verlagerung wurde mittels Methode nach Janowitz (n=6) bzw.
Methode nach Dirksen (n=17) durchgeführt. 18 der 20 genesenen Rinder zeigten
einen Anstieg der Hautkarotinoidkonzentration verglichen mit den
Ausgangswerten. Es kam bei diesen Tieren 20 Tage p. op. zu einem
durchschnittlichen Anstieg der Karotinoidkonzentration um 53 ± 44 % im
Vergleich zum Ausgangswert. Die Differenz war statistisch hoch signifikant (p
< 0.001). Bei den drei im Verlauf der Studie gestorbenen bzw. euthanasierten
Tieren fiel die Karotinoidkonzentration bis zur letzten Messung vor dem Tod um
31 ± 27 % ab, der Abfall war nicht signifikant. In der dritten Publikation
variierten die dermalen Karotinoidkonzentrationen der 20 gesunden Rinder von
0.39 a.u. bis zu 1.53 a.u., die interindividuellen Unterschiede waren
hochsignifikant (p < 0.001). Der Median (n=20) der Hautkarotinoidkonzentration
lag bei 0.80 ± 0.32 a.u., die ß-Karotinkonzentration im Plasma lag zwischen
0.92 mg/L und 5.22 mg/L. Der Vergleich der Haut- und Plasmawerte wurde unter
Einbeziehung der Rückenfettdicke der Tiere durchgeführt. Ein Vergleich der
Werte aller 20 Rinder ergab nur eine schwache Korrelation (R = 0.23). Der
Korrelationskoeffizient der acht Tiere mit sehr schlechtem bis schlechtem
Ernährungszustand lag bei R = -0.23. Der Korrelationskoeffizient der 12 Rinder
mit mäßigem bis adipösem Ernährungszustand lag bei R = 0.86, die Korrelation
war signifikant (p < 0.05). Sowohl die erste als auch die zweite Publikation
konnten zeigen, dass sich die individuellen Karotinoidwerte der Rinder über
einen längeren Zeitraum unter sich nicht verändernden äußeren Bedingungen
nicht signifikant ändern. Die während der Rekonvaleszenz untersuchten Rinder
der zweiten Publikation dagegen wiesen einen hoch signifikanten Anstieg der
Karotinoidkonzentration auf. Zusammenfassend kann daher aufgrund der
Ergebnisse aller drei Publikationen die Messung mittels HS als geeignet
eingestuft werden, um die Karotinoidkonzentration beim Rind zu messen und
mithilfe von Wiederholungsmessungen Rückschlüsse auf Krankheitszustände zu
ziehen. Aufgrund der individuellen Messwerte der Einzeltiere, muss jedes der
Tiere als seine eigene Kontrolle dienen. Besonders für die Betreuung großer
Bestände könnte die Integration des HS in die Melkanlage zukünftig die
Früherkennung von erkrankten, klinisch noch unauffälligen, Tieren ermöglichen.
de
dc.description.abstract
The modified requirements in the health management of dairy cows with a focus
on the prevention of disease and medical care of the herd, allowing the early
recognition of disease, have become extremely important. The progress, which
has been made in the field of Precision Dairy Farming, shows a tendency in
this direction. Therefore, the aim of the study was to examine, whether the
diagnosis of medical conditions by means of long-term measurements of the
carotenoid concentration in bovine udder skin, with the help of the newly-
developed skin scanner WK1 (Opsolution GmbH, Kassel, Germany) could be
realized. The first publication was concerned primarily with partial
experimental measurements on 25 clinically healthy cows, which were kept in a
barn under the same conditions and with the same feed. The animals differed in
regard to the stage of lactation, age and breed. In all the animals examined,
a carotenoid concentration, reproducible in the udder skin, could be detected.
In the case of the skin scanner, a follow-up measurement showed a deviation of
12 %. The mean variation of the carotenoid values on three adjacent measuring
points on the udder amounted to 17 %. The carotenoid concentrations on the
same skin areas varied inter-individually, highly significant (p < 0.001). The
median was 0.88 ± 0.25 a.u. (arbitrary units = relative units). The variation
range was 1.06 a.u., whereby the highest value was nearly four times as high
as the lowest value. The mean standard deviation was 0.05 a.u. Comparing the
daily milk output and the carotenoid concentration of the skin, only an
extremely low correlation was evident (R2< 0.2). The second partial experiment
of the first publication dealt with measurements acquired on ten clinically
healthy cows, owned by the institute. The measurements were undertaken for a
period of four days under standardized conditions, whereby no significant
differences in the carotenoid concentration between the individual measuring
times could be established. The mean deviation of the carotenoid concentration
during the duration of the measurements was 10 %. In order to prove the
objectivity of the analysis in the frame of a temperament test, the 25 cows
examined in the first partial experiment of the first publication were
classified parallel by two independent persons. The results showed no
significant differences. With the help of the temperament test, out of a group
of 12 animals, 6 were classified as “sensitive” and 6 as “robust”. The median
of both groups differed significantly (p < 0.05). The common level (median of
n = 6) of the robust cattle was 1.11 ± 0.24 a.u. In the case of the sensitive
cattle, the common level of carotenoids was 0.72 ± 0.10 a.u. The second
publication, taking into account the measurements over a period of four weeks
on the six cows owned by the institute, again supplied the confirmation that
healthy cows under constant husbandry conditions exhibited a constant
antioxidant potential. During the time elapsed, the deviations were shown to
be ≤ 18 %. Based on the aforementioned results, measurements were undertaken
on 23 cows, suffering from a left displaced abomasum, within 12 hours p. op.
as well as during convalescence and following recovery. The operative
adjustment of the displaced abomasum was performed by means of the Janowitz
method (n=6), or the Dirksen method (n=17), respectively. 18 of the 20
recuperated cows showed an increased skin carotenoid concentration as compared
to the initial values. In the case of these animals, 20 days p. op. an average
increase in carotenoid concentration occurred in the region of 53 ± 44 %, as
compared to initial values. The difference was statistically highly
significant (p < 0.001). Referring to the three dead or euthanized animals,
which died during the course of the study, the last carotenoid concentration
measurement before death had decreased to 31 ± 27 %, which was insignificant.
When considering the third publication, the dermal carotenoid concentrations
of the 20 healthy cattle was 0.39 a.u. up to 1.53 a.u., the inter-individual
differences were highly significant (p < 0.001). The median (n = 20) of the
skin carotenoid concentration was in the range of 0.80 ± 0.32 a.u., whereby
the ß-carotenoid concentration in the plasma showed values of 0.92 mg/L and
5.22 mg/L. The comparison of the skin and plasma parameters was performed
under the inclusion of the backfat thickness of the animals. A comparison of
the parameters of all 20 cows showed only a weak correlation (R = 0.23). The
correlation coefficient of the eight animals, which were in a very poor or
poor nutritional condition showed a value of R = -0.23. The correlation
coefficient of the 12 animals with a moderate to obese nutritional condition
was at R = 0.86, the correlation was significant (p < 0.05). The first, as
well as the second publication were able to show that the individual
carotenoid values of the cows over a longer period, on account of the
unchanged external conditions, had not significantly altered. However, the
cattle that were examined during convalescence had on the other hand a highly
significant increase in carotenoid concentration, as reported in the second
publication. In summarizing, taking into account the results cited in all
three publications, wherein the measurements performed by means of the skin
scanner were classified as suitable, in order to measure the carotenoid
concentration supported by repeated measurements, and therefore to establish
conclusions regarding the state of disease. On account of the individual
values of each animal, every single animal has to serve as its own control. In
particular in the care of a high number of cattle, the integration of the skin
scanner in the milking plant, would in the future also enable the early
diagnosis of clinically inconspicuous animals.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::630 Landwirtschaft
dc.title
Nichtinvasive Bestimmung der antioxidativen Karotinoide in der Haut des Rindes
mittels LED-Technologie
dc.contributor.firstReferee
Univ.-Prof. Dr. Kerstin E. Müller
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Dr. rer. nat. Jürgen Lademann
dc.contributor.furtherReferee
Univ.-Prof. Dr. Klaus Männer
dc.date.accepted
2014-04-16
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000097081-8
dc.title.translated
Non-invasive determination of antioxidative carotenoid in the skin of dairy
cows by means of LED-Technology
en
refubium.affiliation
Veterinärmedizin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000097081
refubium.note.author
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FUDISS_derivate_000000015480
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