Der Effekt einer 25(OH)D3 – Supplementierung auf die Calciummobilisierungsfähigkeit bei Milchkühen zum Zeitpunkt der Geburt

Abstract

Infolge des nationalen und internationalen Wettbewerbs in der Milchproduktion ergeben sich durch die erzielten Leistungssteigerungen der Milchkühe häufig negative Konsequenzen für die Gesundheit. Nach wie vor gehört die Gebärparese in der Milchwirtschaft zu den häufigsten und verlustreichsten peripartalen Stoffwechselerkrankungen des Rindes. Dabei sind vor allem Hochleistungstiere mit dem Einsetzen der Laktation nicht mehr in der Lage, den plötzlichen und hohen Ca-Bedarf mit den regulären homöostatischen Regulations-mechanismen des Körpers bereit zu stellen. Aufgrund der großen ökonomischen Bedeutung der Gebärparese sind bisher zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden, um eine geeignete Prophylaxe zur Vermeidung dieser Erkrankung zu entwickeln. Eine Option ist die Supplementation mit Vitamin D oder Metaboliten von Vitamin D, die für die Regulation des Calciumstoffwechsels von entscheidender Bedeutung sind. Eine Wirkung kann jedoch nur erreicht werden, wenn durch die richtige Dosierung und Supplementations-dauer Gegenregulationsmechanismen vermieden werden. In der vorliegenden Studie war deshalb die Zielstellung, eine geeignete Dosierung nach ausreichender Supplementations-dauer mit 25(OH)D3 zu definieren. Im Experiment 1 wurde die Supplementation von 0.5-, 1.0- oder 2.0 mg 25(OH)D3 pro Tag 3 Wochen vor dem errechneten Geburtstermin aufgenommen (bis zur Abkalbung fortgesetzt). Im Experiment 2 wurde die Supplementation von 1.0-, 2.0- oder 4.0 mg 25(OH)D3 pro Tag 1 Woche vor dem errechneten Geburtstermin aufgenommen und maximal 7 Tage fortgesetzt. Die Versuche führten zu folgenden Versuchsergebnissen: a) Die Konzentration von 25(OH)D3 im Blut stieg entsprechend der Dosierung und mit der Supplementationsdauer an. b) Die Konzentration von 1,25(OH)2D3 im Blut veränderte sich vor der Abkalbung nicht. c) Die Konzentrationen von Ca, Mg und P im Blut wurden vor der Abkalbung durch die Supplementation nicht beeinflusst. d) Die Konzentrationen von Ca und 1,25(OH)2D3 wiesen dosisabhängige [25(OH)D3], jedoch nicht signifikante Veränderungen im peripartalen Zeitraum auf. e) Die Notwendigkeit einer Behandlung mit einer Ca-Infusion nahm im Experiment 1 mit der Erhöhung der Dosierung zu (0.5-, 1.0- und 2.0 mg). Diese Beobachtungen lassen die Vermutung zu, dass trotz unveränderter Ca- und 1,25(OH)2D3 – Konzentrationen im Blut vor der Abkalbung eine Prädisposition induziert wurde, die eine schnelle Regulation des Ca-Haushaltes während der Geburt beeinträchtigte. Hauptursache für diese Beeinträchtigung ist vermutlich die lange Supplementationsdauer. f) Im Experiment 2 (1.0-, 2.0- und 4.0 mg, max. 7 Tage) wurde daher versucht, die mögliche Induzierung von Gegenregulationsmechanismen zu vermeiden. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass eine reduzierte Supplementationsdauer die Regulationsmechanismen der Ca-Homöostase peripartal verbessert. Trotzdem lässt sich aufgrund der Tierzahl beider Gruppen (à 12) bisher keine Aussage über eine erfolgreiche Gebärparese-Prophylaxe treffen. g) Es ist unklar, warum in beiden Versuchen der postpartale Anstieg von 1,25(OH)2D3 trotz des erhöhten Angebots von 25(OH)D3 in allen Gruppen praktisch gleich ausfiel. Die erhaltenen Befunde erlauben die Schlussfolgerung, dass die Applikation von 1.0 mg 25(OH)D3 pro Tag und Kuh bei einer Supplementationsdauer von 1 Woche den Anstieg der 1,25(OH)2D3 – Konzentration p.p. nicht negativ im Sinne einer Gegenregulation beeinflusst, wie es bei entsprechenden Versuchen bisher immer beobachtet wurde. Damit eröffnet sich eine Perspektive für weitere Untersuchungen mit 25(OH)D3, da die bisherige Limitierung des Einsatzes dieser Substanz zur Prophylaxe der Gebärparese nicht mehr gegeben ist: Die ausbleibende Bildung des aktiven Metaboliten 1,25(OH)2D3. So wäre z. B. zu klären, warum trotz erhöhter Konzentration von 25(OH)D3 im Vergleich zur Kontrollgruppe nicht vermehrt 1,25(OH)2D3 gebildet wird. Die Beantwortung dieser Frage würde dann u. U. Hinweise geben, wie und ob 25(OH)D3 zur Gebärpareseprophylaxe eingesetzt werden kann.

As a result of the national and international competition in milk production often negative consequences for the health of dairy cows have been observed. Parturient paresis belongs in the milk economy to the most frequent peripartal disease. At begin of lactation, dairy cows are not able to cover the sudden and high requirement of calcium with physiological homeostatic mechanisms of the body. The negative economic consequences of parturient paresis led to many attempts to develop a successful prophylaxis of this disease. One option is the supplementation with vitamin D or its metabolites, which are decisive for the regulation of Ca-metabolism. However, vitamin D or its metabolites can only be used, if a counter-regulation can be avoided by application of the right dose and the right length of time. It was therefore the intention of the present study to optimize the dose and the duration of supplementation with 25(OH)D3. In experiment 1 cows were supplemented with 0.5-, 1.0- or 2.0 mg 25(OH)D3 per day 3 weeks before expected time of parturition (until parturition). In experiment 2 cows were supplemented with 1.0-, 2.0- or 4.0 mg 25(OH)D3 per day 1 week before expected time of parturition for a maximum of 7 days. The following results were obtained: a) The concentration of 25(OH)D3 in the blood rose according to the dose and time of supplementation. b) The concentration of 1,25(OH)2D3 in the blood did not change before parturition. c) The concentrations of Ca, Mg and P in the blood were not influenced by the supplementation before parturition. d) The concentrations of Ca and 1,25(OH)2D3 showed dose-dependent [25(OH)D3], but not significant changes in the peripartal period. e) Clinical treatment with Ca-infusions in experiment 1 increased with the dose of 25(OH)D3 (0.5-, 1.0- and 2.0 mg). These observations allow the preliminary conclusion, that in spite of unchanged Ca- and 1,25(OH)2D3 – concentrations in the blood before parturition a predisposition was induced, which impairs a rapid regulation of the Ca- homeostasis during time of parturition. It is suggested, that the long time of supplementation is the major cause of this impairment. f) The experimental design of experiment 2 (1.0-, 2.0- and 4.0 mg for 7 days) tried to avoid this possible complication. The obtained results support the conclusion, that the reduced length of supplementation improved the regulation of Ca-homeostasis around parturition. However, the number of cows in each group (à 12) does not allow statements about a successful prophylaxis of milk fever. g) It was not clear, why the postpartal increase of 1,25(OH)2D3 in both experiments was almost the same in all groups, in spite of increasing concentrations of 25(OH)D3. These findings permit the conclusion, that the application of 1.0 mg 25(OH)D3 per day and cow for 1 week does not change the increase of 1,25(OH)2D3 production p.p. negatively. The induction of a counter regulation did obviously not occur as it has been always observed in previous studies. Hence, a perspective for further studies with 25(OH)2D3 is given, because hitherto the limitation of the 25(OH)D3 application for prevention of parturient paresis was not seen: The missing production of the active metabolite 1,25(OH)2D3. However, uncertainties are remaining, because it is surprising that the high concentrations of 25(OH)D3 during supplementation did not induce increasing 1,25(OH)2D3 – concentrations. A satisfying explanation of this observation could possibly give hint, how and whether 25(OH)D3 can be used for the prophylaxis of parturient paresis.