Aus dem Zentrum für Lebensmittelwissenschaften Zentrumsabteilung Hygiene und Technologie der Milch der Tierärztlichen Hochschule Hannover

Transkript

1 Aus dem Zentrum für Lebensmittelwissenschaften Zentrumsabteilung Hygiene und Technologie der Milch der Tierärztlichen Hochschule Hannover Zum Einfluss eines automatischen Melkverfahrens auf Milchmengenleistung und Milchinhaltsstoffe hochleistender DH-Kühe unter Berücksichtigung von Laktationsstadium und Eutergesundheit INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer DOKTORIN DER VETERINÄRMEDIZIN (Dr. med. vet.) durch die Tierärztliche Hochschule Hannover Vorgelegt von Heidi Halm aus Wildeshausen Hannover 2003

2

3 Wissenschaftliche Betreuung: Univ.-Prof. Dr. Dr. Jörn Hamann 1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Dr. Jörn Hamann 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Martina Hoedemaker, PhD. Tag der mündlichen Prüfung: Das Unternehmen DeLaval, Tumba, Schweden hat dieses Forschungsprojekt dankenswerterweise finanziell gefördert.

4

5 Meinen Eltern und meiner Omi

6

7 I Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS Seite 1 EINLEITUNG SCHRIFTTUM Eutergesundheit Bakteriologie Entzündungsparameter Somatische Zellen Art und Funktion Einflussfaktoren auf den Zellgehalt der Milch Gemelksfraktion Eutererkrankungen Laktationsstadium Laktationsnummer Fütterung Milchmenge Melkfrequenz und Melkintervall Elektrische Leitfähigkeit N-Acetyl-β-D-glucosaminidase (NAGase) -Aktivität Vorkommen und Funktion NAGase in Milch Laktat Milchinhaltsstoffe Fett Protein Laktose Harnstoff Milchmengenleistung Physiologie der Milchbildung Eutergesundheit Melkfrequenz Unvollständige Melkungen... 43

8 II Inhaltsverzeichnis 2.4 Automatische Melksysteme Milchqualität und Eutergesundheit MATERIAL UND METHODEN Material Betrieb und Tiermaterial Aufstallung Fütterung Melksystem Definition der unvollständigen Melkungen (UVM) Methoden Probenahmeraster Probenschema Probengewinnung Analytik Elektrische Leitfähigkeit Isolierung und Identifizierung von Mastitiserregern Anzahl somatischer Zellen (EZZ) N-Acetyl-β-D-glucosaminidase (NAGase) -Aktivität Laktat Fett, Protein, Laktose, Harnstoff Milchmenge Auswertung Kategorisierung der Eutergesundheit Definition eines selektierten Datenmaterials Statistik ERGEBNISSE Eutergesundheit Gesundheitskategorisierung auf der Basis zytobakteriologischer Befunde Erregerspektrum Melkfrequenz und Melkintervall Versuchstage... 69

9 III Inhaltsverzeichnis Laktationseinflüsse Laktationsstadium Laktationsnummer Vergleich der Bedingungen an Versuchs- und an sonstigen Tagen Unvollständige Melkungen (UVM) Vorkommen Charakteristik Viertelpositionen Milchmenge Erwartete und tatsächliche Milchmenge Abschlagen des Melkzeugs Vergleich zweier Perioden Sekretorische Aktivität unter AMS-Bedingungen Melkfrequenz Viertelpositionen Laktationsstadium Korrelation zwischen Milchmenge und Melkintervall Linearität der Milchsekretion Intervallfolge Eutergesundheitsstatus Vergleich der verschiedenen Einflüsse Einfluss des AMS auf Entzündungsparameter und Milchinhaltsstoffe in verschiedenen Gemelksfraktionen Parameter im Viertelvorgemelk und im Viertelanfangsgemelk Varianzanalyse Varianzanalyse Parameter im Viertelgesamtgemelk Varianzanalyse Varianzanalyse Parameter im Kuhgesamtgemelk Varianzanalyse Varianzanalyse

10 IV Inhaltsverzeichnis Effekt des Eutergesundheitsstatus auf den Melkintervalleinfluss Varianzanalyse Graphischer Vergleich Kalkulation der Gesamtzellzahl pro Viertelgemelk Korrelationen DISKUSSION Intention der Untersuchung Eutergesundheit Melkfrequenz und Melkintervall Unvollständige Melkungen Sekretorische Aktivität unter AMS-Bedingungen Einfluss des AMS auf Entzündungsparameter und Milchinhaltsstoffe in verschiedenen Gemelksfraktionen ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY LITERATURVERZEICHNIS ANHANG

11 V Abbildungsverzeichnis ABBILDUNGSVERZEICHNIS Nr. Titel Seite 1 Mittlere Abweichung (log 10) ausgewählter Milchinhaltsstoffe von 11 den Gesamtmittelwerten unter Berücksichtigung der Zellzahlklassen (HAMANN 2002) 2 Fünf Phasen der Laktationskurve (HUTH 1995) 34 3 Intramammärer Druck und Milchsekretionsrate in Abhängigkeit 43 vom Melkintervall (nach HAMANN u. DODD 1992) 4 Mittlere prozentuale Verteilung der Melkungen pro 24 Stunden 71 während 20 Versuchstagen 5 Verteilung der Melkintervalle an den Versuchtagen 1 bis (n = Melkungen = 100 %) 6 Verteilung der Melkfrequenzen in Abhängigkeit vom Laktationsstadium 73 7 Verteilung der Melkfrequenzen in Abhängigkeit von der Laktationsnummer 75 8 Verteilung der Melkintervalle an den Versuchstagen 1 bis 20 (n = Melkungen) und in den korrespondierenden Wochen (= drei Tage vor dem VT, VT und drei Tage nach dem VT; n = Melkungen) 9 Verteilung der unvollständigen Melkungen auf die vier Euterviertel; 79 VMS Ruthe, bis ; 100 % = UVM 10 Unvollständige Melkungen vom bis zum getrennt 80 nach Anzahl der betroffenen Viertel und Milchmenge 11 Milchmengen unvollständig und vollständig gemolkener Viertel 84 ( bis ) 12 Milchmenge von 171 unvollständig gemolkenen Vierteln im 85 April 2002 in Relation zur berechneten erwarteten Milchmenge 13 Summenprozentverteilung der Kühe in Abhängigkeit von der Anzahl 89 unvollständiger Melkungen pro Tier und Tag während zweier Perioden 14 Verteilung der vollständigen und unvollständigen Melkungen über Stunden ( bis ) 15 Verteilung der vollständigen und unvollständigen Melkungen über Stunden ( bis )

12 VI Abbildungsverzeichnis 16 Vergleich der unvollständigen Melkungen im Tagesverlauf in zwei 94 Perioden 17 Vergleich der mittleren Tagesmilchmengen an Versuchstagen und 98 in den korrespondierenden Wochen in Relation zur Melkfrequenz 18 Milchsekretionsvergleich zwischen den Viertelpositionen; 99 n = Viertel an 20 Versuchstagen 19 Milchsekretion in Relation zum Laktationsstadium und zum 104 Melkintervall (MI) 20 Korrelation und Regression der Viertelgemelksmenge und des 109 Melkintervalls, getrennt nach Vorder- (n = Viertelmelkungen) und Hintervierteln (n = 1.114); EZZ < /ml; VT Korrelation und Regression der Viertelgemelksmenge und des 110 Melkintervalls, getrennt nach Vorder- (n = 291 Viertelmelkungen) und Hintervierteln (n = 535); EZZ > /ml; VT Vergleich der Hinterviertel < (n = Viertelmelkungen) und 111 > Zellen/ml (n = 535); n = 17 Kühe, 10 Versuchstage 23 Milchsekretion auf Viertelebene; n = Melkungen an Versuchstagen 24 Milchsekretion von 44 gesunden und 113 kranken Vierteln während 123 der Versuchstage 2 bis Prozentuale Abweichung der tatsächlichen Milchmenge von der bei 124 linearer Sekretion in Abhängigkeit vom Melkintervall zu erwartenden Menge; 44 gesunde und 113 kranke Viertel 26 Zellgehalt im VAG und im VGM kranker und gesunder Viertel 149 in Abhängigkeit vom Melkintervall 27 NAGase-Aktivität im VAG und im VGM kranker und gesunder Viertel 149 in Abhängigkeit vom Melkintervall 28 Elektrische Leitfähigkeit im VVG kranker und gesunder Viertel 150 in Abhängigkeit vom Melkintervall 29 Laktatgehalt im VGM kranker und gesunder Viertel 150 in Abhängigkeit vom Melkintervall 30 Fettgehalt im VGM kranker und gesunder Viertel 151 in Abhängigkeit vom Melkintervall

13 VII Abbildungsverzeichnis 31 Proteingehalt im VGM kranker und gesunder Viertel 151 in Abhängigkeit vom Melkintervall 32 Laktosegehalt im VGM kranker und gesunder Viertel 152 in Abhängigkeit vom Melkintervall 33 Harnstoffgehalt im VGM kranker und gesunder Viertel 152 in Abhängigkeit vom Melkintervall 34 Einflüsse von Eutergesundheit (EG), Laktationsstadium (LS), 156 Melkintervall (MI) und unvollständigen Melkungen (UVM) auf sekretorische Aktivität, Entzündungsparameter und Milchinhaltsstoffe 35 Eutergesundheitsstatus der VMS-Herde auf Viertelebene an den 157 Versuchstagen 1 bis Vergleich des Eutergesundheitsstatus der VMS-Herde in der ersten 158 und in der zweiten Versuchshälfte auf Viertelebene 37 Vergleich des Eutergesundheitsstatus der VMS-Herde in der ersten 159 und in der zweiten Versuchshälfte auf Kuhebene 38 Vergleich der Melkfrequenzverteilung an Versuchstagen und in den 164 entsprechenden Wochen 39 Milchmenge und Viertelposition der unvollständig gemolkenen Viertel 167 (n = Viertel bei UVM) 40 Sekretionsrate in Abhängigkeit von Laktationsstadium und Melkintervall; 173 (100 % = Laktationstag < 100, MI 4 6 h) 41 Prozentuale Abweichung der tatsächlichen Milchmenge von der unter 175 der Voraussetzung einer linearen Sekretion in Abhängigkeit vom Melkintervall zu erwartenden Menge; n = Viertelmelkungen 42 Milchsekretion auf Kuhebene in Relation zum Melkintervall (MI) und 176 zum Laktationsstadium; Vergleich automatisch (n = 7) und konventionell (n = 19) gemolkener Kühe 43 Ergebnisse der Untersuchungen zum Einfluss eines automatischen 191 Melkverfahrens auf die Milchmengenleistung und Milchinhaltsstoffe hochleistender DH-Kühe unter Berücksichtigung von Laktationsstadium und Eutergesundheit

14 VIII Tabellenverzeichnis TABELLENVERZEICHNIS Nr. Titel Seite 1 Beurteilung zytologisch-bakteriologischer Befunde im Rahmen der 3 Mastitis-Kategorisierung (in Anlehnung an IDF 1967) 2 Eigenschaften von Kuh- und Umwelt-assoziierten Erregern 6 (nach DE KRUIF et al. 1998) 3 Prozentualer Anteil der Erregerisolate bei Kühen mit subklinischer 8 Mastitis (1448 Isolate aus 1242 (= 100 %) bakteriologisch positiven VAG-Proben) und Beziehung zwischen semiquantitativem Erregergehalt und Zellgehalt, Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman (SOBIRAJ et al. 1997) 4 Beispielhafte Darstellung von Referenzbereichen der Entzündungs- 9 parameter 5 Einflüsse auf den Zellgehalt der Milch (HAMANN 1992b) 12 6 Anzahl somatischer Zellen im Viertelanfangsgemelk mittels VMS 13 bzw. konventionell (KON) gemolkener Kühe, eingeteilt in Eutergesundheitskategorien 7 Einfluss der Melkfrequenz MF (= Melkungen/24 h) auf den Zellgehalt 15 der Milch 8 Einfluss des Melkintervalls (MI) auf den Zellgehalt der Milch 16 9 NAGase-Aktivität im Viertelanfangsgemelk mittels VMS bzw. 20 konventionell (KON) gemolkener Kühe, eingeteilt in Eutergesundheitskategorien 10 Zellzahl- und L(+)-Laktat-Mittelwerte unter Berücksichtigung der 22 Kategorien der Eutergesundheit (KRÖMKER et al. 2001a) 11 Beispielhafte Darstellung von Referenzbereichen der Milchinhaltsstoffe 23 12a Einfluss der Melkfrequenz MF (= Melkungen/24 h) auf die 36 Milchmengenleistung bei gleichbleibenden Melkintervallen 12b Einfluss der Melkfrequenz MF (= Melkungen/24 h) auf die 37 Milchmengenleistung bei gleichbleibenden Melkintervallen (Fortsetzung)

15 IX Tabellenverzeichnis 13 Vergleich der Milchmengenleistung in automatischen und 39 konventionellen Melksystemen 14 Anzahl der beprobten Tiere, mittlere Laktationsnummer und mittleres 52 Laktationsstadium an den Versuchstagen 1 bis 20 15a Das Voluntary Milking System auf dem Lehr- und Forschungsgut Ruthe 55 15b Das Voluntary Milking System auf dem Lehr- und Forschungsgut Ruthe 56 (Fortsetzung) 16 Probenahmetermine Probenschema Identifizierung von Mastitiserregern Infrarotspektroskopie Definition einer gesunden und einer kranken Gruppe auf Viertelebene Absolute und relative Verteilung der Eutergesundheitskategorien auf 66 Viertelebene an den Versuchstagen (VT) 1 bis 10 (n = 123,3 ± 10,0 Viertel), 11 bis 20 (n = 136,9 ± 9,5) und im Gesamtzeitraum (n = 130,1 ± 11,8) 22 Absolute und relative Verteilung der Eutergesundheitskategorien auf 66 Kuhebene an den Versuchstagen (VT) 1 bis 10 (n = 31,4 ± 2,6 Tiere), 11 bis 20 (n = 35,0 ± 2,1) und im Gesamtzeitraum (n = 33,2 ± 3,0) 23 Verteilung des Erregerspektrums in der ersten (387 bakt. pos. Viertel) 67 und zweiten (532 bakt. pos. Viertel) Versuchshälfte und im Gesamtzeitraum 24 Vergleich zwischen Infektionen mit Corynebacterium spp. und 68 anderen Erregern 25 Auftreten der Nachweishäufigkeiten (Anzahl VT) infizierter Euterviertel 68 über den gesamten Versuchsablauf (20 Versuchstage) 26 Anzahl der beprobten Kühe, Viertel und Melkungen an den 69 Versuchstagen 1 bis Verteilung der Melkfrequenzen an den Versuchstagen 1 bis Gemittelte Daten ( ± sd) der Kühe in verschiedenen Melkfrequenz- 71 gruppen; 663 Melkungen von 47 Kühen an 20 Versuchstagen

16 X Tabellenverzeichnis 29 Vergleich der somatischen Zellen im GG [log/ml] bei 72 unterschiedlichen Melkfrequenzen (MF) 30 Melkfrequenz in Abhängigkeit vom Laktationsstadium 73 (20 VT mit = 33,15 Kühen) 31 Beprobte Laktationen während der Versuchsperiode; 47 Kühe Melkfrequenz in Abhängigkeit von der Laktationnummer 74 (20 VT mit = 33,15 Kühen) 33 Mittlere Melkfrequenzen (= Melkungen/24 h) an den Versuchstagen 76 (VT) 1 bis 20 und in den korrespondierenden Wochen (= drei Tage vor dem VT, VT und drei Tage nach dem VT) 34 Mittlere prozentuale Verteilung der Melkhäufigkeit pro Kuh und Tag an 77 den Versuchtagen 1 bis 20 und in den korrespondierenden Wochen (= drei Tage vor dem VT, VT und drei Tage nach dem VT) 35 Melkungen mit einem unvollständig gemolkenen Viertel Melkungen mit zwei unvollständig gemolkenen Vierteln Melkungen mit drei unvollständig gemolkenen Vierteln Häufigkeit unvollständiger Melkungen der einzelnen Viertel Vergleich der Viertelmilchmengen von unvollständig und vollständig gemolkenen Vierteln bei Melkungen zwischen dem und dem Anteil unvollständiger Melkungen in zwei Perioden 86 ( und ) 41 Unvollständige Melkungen von 41 Kühen ( ) Unvollständige Melkungen von 39 Kühen ( ) Laktationsstadium, mittleres Melkintervall und Tagesmilchmenge der 90 Kühe mit den meisten UVM in der ersten Periode 44 Laktationsstadium, mittleres Melkintervall und Tagesmilchmenge der 90 Kühe mit den meisten UVM in der zweiten Periode 45 Anzahl der an UVM beteiligten Viertel pro Euter und prozentualer 91 Anteil der Viertelpositionen

17 XI Tabellenverzeichnis 46 Mittlere Milchmenge [kg] pro Kuh und Tag in Relation zur 95 Melkfrequenz (= Melkungen/24 h); Versuchstag 1 bis Mittlere Milchmenge [kg] pro Kuh und Tag in Relation zur 97 Melkfrequenz (= Melkungen/24 h); korrespondierende Wochen (= drei Tage vor dem VT, VT und drei Tage nach dem VT) 48 Mittlere Milchmenge [kg] pro Viertel und Tag in Relation zur 99 Melkfrequenz, durchschnittlicher Zellgehalt im VAG [log EZZ/ml]; n = beprobte Viertel an den Versuchstagen Mittlere Viertelgemelksmengen [kg] pro Kuh und Tag in Relation 100 zum Melkintervall; 4 gesunde Kühe 50 Mittlere Viertelgemelksmengen [kg] pro Kuh und Tag in Relation 101 zum Melkintervall; 4 kranke Kühe 51 Milchssekretionsrate [g/h] in verschiedenen Laktationsstadien 103 in Abhängigkeit vom Melkintervall; n = Melkungen an den Versuchstagen Milchsekretion der Kuh Nr. 271; 4. Laktation Milchsekretion der Kuh Nr. 286; 4. Laktation Milchsekretion der Kuh Nr. 321; 3. Laktation Milchsekretion der Kuh Nr. 374; 2. Laktation Milchsekretion der Kuh Nr. 405; 2. Laktation Milchsekretion der Kuh Nr. 432; 1. Laktation Milchsekretion der Kuh Nr. 446; 1. Laktation Milchsekretion [g/h] auf Viertelebene; n = Viertelmelkungen 112 (3.531 Vorder- und Hinterviertel) an 20 Versuchstagen 60 Prozentuale Abweichung der Milchsekretion auf Viertelebene von 114 der erwarteten linearen Sekretion; n = Viertelmelkungen an 20 Versuchstagen 61 Melkintervallfolge lang lang lang : Melkintervalle und 115 Milchsekretion von 22 Kühen (M1 = Melkung 1 usw.) 62 Melkintervallfolge kurz kurz lang : Melkintervalle und 116 Milchsekretion von 22 Kühen (M1 = Melkung 1 usw.)

18 XII Tabellenverzeichnis 63 Vergleich der Milchsekretion [g/h] während des langen 117 Melkintervalls nach zwei kurzen oder zwei langen Intervallen 64 Laktationsdaten von den Kühen, deren Sekretionsrate am stärksten 118 durch die Melkintervallfolge beeinflusst wird 65 Verteilung der Milchmenge auf die Viertelpositionen bei 16 gesunden 119 Tieren 66 Viertelbezogene Verteilung der Milchmenge bei Kühen mit einem 120 während des angegebenen Zeitraumes durchgehend kranken Viertel (13 Kühe, 16 kranke Viertel) 67 Viertelbezogene Verteilung der Milchmenge bei Kühen mit zwei 120 während des angegebenen Zeitraumes durchgehend kranken Vierteln (10 Kühe, 21 kranke Viertel) 68 Viertelbezogene Verteilung der Milchmenge der Kühe aus Tabelle und 49 an VT, an denen sie eutergesund waren 69 Milchsekretion [g/h] von 44 gesunden (n = Proben) und kranken (> Zellen/ml im VAG; n = 942 Proben) Vierteln an den Versuchstagen Abweichung der Milchmenge [%] von der linearen Sekretion; gesunde und 113 kranke (> Zellen/ml im VAG) Viertel; VT faktorielle Varianzanalyse der sekretorischen Aktivität unter 125 AMS-Bedingungen; n = Melkungen 72 Sekretionsrate: Multipler Mittelwertvergleich der Diagnoseklassen Sekretionsrate: Multipler Mittelwertvergleich der Laktationsklassen Sekretionsrate: Multipler Mittelwertvergleich der Melkintervallklassen VA 1: 3-faktorielle Varianzanalyse der Parameter somatische 128 Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG) und elektrische Leitfähigkeit (VVG); Faktoren: Tagesdiagnose, Laktationsstadium, Melkintervall 76 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Diagnoseklassen; 128 somatische Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG) und elektrische Leitfähigkeit (VVG)

19 XIII Tabellenverzeichnis 77 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Laktationsstadiumklassen; 129 somatische Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG) und elektrische Leitfähigkeit (VVG) 78 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Melkintervallklassen; 129 somatische Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG) und elektrische Leitfähigkeit (VVG) 79 VA 2: 3-faktorielle Varianzanalyse der Parameter somatische 130 Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG) und elektrische Leitfähigkeit (VVG); Faktoren: Zellgehalt, Laktationsstadium, Melkintervall 80 Zu VA 2: Multipler Mittelwertvergleich der Diagnoseklassen; 130 somatische Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG) und elektrische Leitfähigkeit (VVG) 81 Vergleich der Signifikanzen zwischen den Laktationsstadiumgruppen 131 unter Verwendung des Faktors a) Tagesdiagnose oder a ) Zellgehalt bei der 3-faktoriellen Varianzanalyse; VVG bzw. VAG 82 Vergleich der Signifikanzen zwischen den Melkintervallgruppen 131 unter Verwendung des Faktors a) Tagesdiagnose oder a ) Zellgehalt bei der 3-faktoriellen Varianzanalyse; VVG bzw. VAG 83 VA 1: 3-faktorielle Varianzanalyse der VGM-Parameter somatische 132 Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate; Faktoren: Tagesdiagnose, Laktationsstadium, Melkintervall 84 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Diagnoseklassen; 133 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Viertelebene (VGM) 85 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Laktationsstadiumklassen; 134 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Viertelebene (VGM) 86 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Melkintervallklassen; 135 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Viertelebene (VGM) 87 VA 2: 3-faktorielle Varianzanalyse der VGM-Parameter somatische 136 Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate; Faktoren: Zellgehalt, Laktationsstadium, Melkintervall

20 XIV Tabellenverzeichnis 88 Zu VA 2: Multipler Mittelwertvergleich der Diagnoseklassen; 137 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Viertelebene (VGM) 89 Vergleich der Signifikanzen zwischen den Laktationsstadiumgruppen 138 unter Verwendung des Faktors a) Tagesdiagnose oder a ) Zellgehalt bei der 3-faktoriellen Varianzanalyse; VGM 90 Vergleich der Signifikanzen zwischen den Melkintervallgruppen 138 unter Verwendung des Faktors a) Tagesdiagnose oder a ) Zellgehalt bei der 3-faktoriellen Varianzanalyse; VGM 91 VA 1: 3-faktorielle Varianzanalyse der GG-Parameter somatische 139 Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate; Faktoren: Tagesdiagnose, Laktationsstadium, Melkintervall 92 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Diagnoseklassen; 140 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Kuhebene 93 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Laktationsstadiumklassen; 141 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Kuhebene (GG) 94 Zu VA 1: Multipler Mittelwertvergleich der Melkintervallklassen; 142 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Kuhebene (GG) 95 VA 2: 3-faktorielle Varianzanalyse der GG-Parameter somatische 143 Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate; Faktoren: Zellgehalt, Laktationsstadium, Melkintervall 96 Zu VA 2: Multipler Mittelwertvergleich der Zellgehaltsklassen; 143 somatische Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff und Sekretionsrate auf Kuhebene (GG) 97 Vergleich der Signifikanzen zwischen den Laktationsstadiumgruppen 144 unter Verwendung des Faktors a) Tagesdiagnose oder a ) Zellgehalt bei der 3-faktoriellen Varianzanalyse; GG 98 Vergleich der Signifikanzen zwischen den Melkintervallgruppen 144 unter Verwendung des Faktors a) Tagesdiagnose oder a ) Zellgehalt bei der 3-faktoriellen Varianzanalyse; GG

21 XV Tabellenverzeichnis 99 Einfluss des Melkintervalls auf Entzündungsindikatoren und 145 Milchinhaltsstoffe bei gesunden (Gruppe A) und kranken Vierteln (Gruppe B); 1-faktorielle Varianzanalyse 100 Multipler Mittelwertvergleich der Melkintervallklassen: somatische 146 Zellen (VAG), NAGase-Aktivität (VAG), elektrische Leitfähigkeit (VVG); Student-Newman-Keuls-Test 101 Multipler Mittelwertvergleich der Melkintervallklassen: somatische 147 Zellen, NAGase-Aktivität, Laktat, Fett, Protein, Laktose, Harnstoff (alle VGM); Student-Newman-Keuls-Test 102 Vergleich der Mittelwerte von Gruppe A (gesunde Viertel) und 148 Gruppe B (kranke Viertel); t-test für ungepaarte Stichproben 103 Einfluss des Melkintervalls auf den Gemelksgesamtzellgehalt bei 153 gesunden (Gruppe A) und kranken Vierteln (Gruppe B); 1-faktorielle Varianzanalyse 104 Multipler Vergleich der Gesamtzellmittelwerte in verschiedenen 153 Melkintervallklassen; Student-Newman-Keuls-Test 105 Korrelationen zwischen den untersuchten Parametern auf Viertelebene Anzahl somatischer Zellen im VAG in unterschiedlichen Gesundheits- 161 kategorien unter besonderer Berücksichtigung der Corynebakterien (n = Proben aus 20 VT) 107 Kühe, Viertel und Melkungen an 20 Versuchstagen Festlegung der Mindestzwischenmelkzeiten Melkfrequenz und Melkintervall ( ± sd) von Kühen mit 2 und > Laktationen 110 Anteil unvollständiger Melkungen und Gesamtgemelkszellgehalt 170 (x g über je 4 VT) der in Periode 1 oder 2 am häufigsten unvollständig gemolkenen Kühe 111 Vergleich der mittleren Milchmengensumme aller Kühe pro Woche [kg] 171 zwischen den Versuchstagen VT und den korrespondierenden Wochen KW (= drei Tage vor dem VT, VT und drei Tage nach dem VT) 112 Sekretionsrate auf Viertelebene: Multipler Mittelwertvergleich der 178 Zellzahlklassen 113 Rangfolge des Einflusses verschiedener Faktoren auf die Milchsekretion 179

22 XVI Tabellenverzeichnis 114 Rangfolge des Einflusses der Faktoren Tagesdiagnose (TD), 180 Laktationsstadium (LS) und Melkintervall (MI) auf Entzündungsparameter und Milchinhaltsstoffe in verschiedenen Gemelksfraktionen 115 Beeinflussung der Parameter durch Eutergesundheit, Laktationsstadium 181 und Melkintervall 116 Parametermittelwerte in verschiedenen Zellzahlklassen Vergleich der Parametermittelwerte in verschiedenen Gemelks- 187 fraktionen in Abhängigkeit vom Melkintervall 118 Vergleich der kleinsten und größten Mittelwerte ( min und max ) der 189 Melkintervall- (MI-) -klassen abzgl. oder zzgl. Standardabweichung mit beispielhaften Referenzwerten für die Milch eutergesunder Kühe A1 Beteiligung der einzelnen Kühe an den Versuchstagen 1 bis 20; 240 Laktationsnummer und stadium am jeweiligen VT A2 Mittelwerte aller Melkungen eines Tages; VT A3 Mittelwerte aller Melkungen eines Tages; VT A4 Individuelle Mindestzwischenmelkzeiten [h] aller Kühe an den 243 Versuchstagen 1 bis 20

23 XVII Abkürzungsverzeichnis ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS Abb. Abbildung abs. absolut AMS Automatisches Melksystem (Synonym: AMV) AMV Automatisches Melkverfahren (Synonym: AMS) bakt. bakteriologisch bzw. beziehungsweise C. Corynebacterium ca. circa CAMP-Test Kulturverfahren zur Streptokokkendiagnostik nach Christie, Atkins und Münch-Petersen Cl - Chlorid-Ionen cm Zentimeter CMT California Mastitis Test CNS Koagulase-negative Staphylokokken DFV Deutsches Fleckvieh d.h. das heißt DH Deutsche Holstein E. Escherichia el. elektrisch et al. et alii = und andere etc. etcetera e.v. eingetragener Verein evtl. eventuell EZZ Anzahl somatischer Zellen Fa. Firma FIL feedback inhibitor of lactation GG Gesamtgemelk auf Kuhebene h Stunde H + Wasserstoff-Ionen Hinterv. Hinterviertel hl hinten links hr hinten rechts K + Kalium-Ionen kg Kilogramm KON Bezeichnung für eine konventionell gemolkene Herde konv. konventionell korresp. oder korrespond. korrespondierend kpa Kilopascal KW korrespondierende Woche l Liter Lakt. Laktation(s-) ln natürlicher Logarithmus log Logarithmus zur Basis 10 LS Laktationsstadium

24 XVIII Abkürzungsverzeichnis m Meter M 1 Melkung 1 max. maximal Max Maximum MF Melkfrequenz = Melkungen pro 24 h MI Melkintervall (Synonym: Zwischenmelkzeit) min Minute Min Minimum ml Milliliter mmol Millimol µmol Mikromol ms Millisiemens n Anzahl NAD Nikotinamid-Adenin-Dinukleotid NAGase N-Acetyl-β-D-glucosaminidase nmol Nanomol NPN Nicht-Protein-Stickstoff Nr. Nummer n.s. nicht signifikant o.a. oben angegeben PC Personal Computer PMN polymorphkernige neutrophile Granulozyten pos. positiv p.p. post partum prozent. prozentual r Korrelationskoeffizient R 2 Bestimmtheitsmaß rel. relativ rs-wert Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman S. Staphylococcus Sc. Streptococcus sd Standardabweichung Sign. Signifikanz signif. signifikant spp. species Tab. Tabelle TD Tagesdiagnose Tg. Tag(e) TM Trade Mark u. und unspezif. unspezifisch usw. und so weiter u.u. unter Umständen UVM unvollständige Melkung v.a. vor allem VA 1 Varianzanalyse 1 (Einflussfaktoren: a) Tagesdiagnose, b) Laktationsstadium, c) Melkintervall)

25 XIX Abkürzungsverzeichnis VA 2 Varianzanalyse 2 (Einflussfaktoren: a ) Zellgehalt, b) Laktationsstadium, c) Melkintervall) VAG Viertelanfangsgemelk VGM Viertelmaschinengemelk = Gesamtgemelk auf Viertelebene V k Variationskoeffizient vl vorne links VMS Voluntary Milking System Vorderv. Vorderviertel vr vorne rechts VT Versuchstag VVG Viertelvorgemelk WMT Wisconsin Mastitis Test Mittelwert (arithmetisch) x g Mittelwert (geometrisch) z.b. zum Beispiel z.t. zum Teil Zeichenerklärung < kleiner kleiner gleich > größer größer gleich ungleich Durchschnitt p < 0,05 p < 0,01 p < 0,001 Anstieg Abfall keine Tendenz Paragraph positiv negativ

26

27 1 Einleitung 1 EINLEITUNG Im Verlauf der vergangenen fünf Dezennien ließ sich in allen milchwirtschaftlich hochentwickelten Ländern ein Trend zu größeren Herden, zunehmender Laktationsleistung pro Kuh sowie eine weiter fortschreitende Automatisierung unterschiedlicher Verfahrensschritte im Bereich der Milchproduktion feststellen. Die in Deutschland vor etwa 30 Jahren begonnenen Forschungsarbeiten zu automatischen Melkverfahren (AMV, auch AMS: automatische Melksysteme) haben entscheidend dazu beigetragen, dass diese seit ca. sieben Jahren in größerem Umfang in Praxisbetrieben eingesetzt werden können. Wenngleich heute weltweit bereits mit etwa 2500 AMV gemolken wird, sind zahlreiche Fragen zur Tier- und Eutergesundheit, zur Milchqualität und nicht zuletzt zur Wirtschaftlichkeit derartiger Melkverfahren bislang nicht ausreichend beantwortet. Die Motivation des Milcherzeugers, mit der Investition von ca Euro in ein AMV ein hohes betriebswirtschaftliches Risiko einzugehen, liegt vor allem in der Erwartung einer flexibleren Gestaltung der Arbeitszeit und damit einer höheren Lebensqualität. Weitere Anforderungen an AMV sind eine verbesserte Effizienz der Milchproduktion über eine Steigerung der Milchmengenleistung auf der Basis einer erhöhten Melkfrequenz sowie die Umsetzung von Haltungsverfahren, die als weitgehend tierartgerecht zu bezeichnen sind und einen Beitrag zur Verbesserung der Eutergesundheit leisten können. Vorausgesetzt wird zumindest, dass die Tiergesundheit durch das AMV nicht nachteilig beeinflusst wird und die Milchqualität den gesetzlichen Anforderungen entspricht. Bislang konnten diese Erwartungen an AMV nur bedingt erfüllt werden. Von fundamentaler Bedeutung für die Einordnung der ökonomischen Relevanz von AMV ist das erreichbare Potential einer Steigerung der Milchmengenleistung unter Beibehaltung der Milchinhaltsstoffe im physiologischen Konzentrationsbereich. Bei erhöhter Melkfrequenz unter Anwendung konstanter Melkzeitintervalle konnten Leistungssteigerungen im Bereich von 10 bis 15 % erhoben werden. Die vorliegende Information zur Entwicklung der tierindividuellen Milchleistung unter AMV-

28 2 Einleitung Bedingungen, d.h. bei irregulären Zwischenmelkzeiten, lässt erkennen, dass bei 2,5 Melkungen pro Tag keine signifikante Mehrleistung erreicht wurde. Eine wissenschaftliche Erklärung für eine nahezu unveränderte Milchmengenleistung trotz einer um ca. 20 bis 30 % erhöhten Melkfrequenz kann derzeitig nicht gegeben werden. Hier setzt die vorliegende Dissertationsschrift an, in der über eine präzise Messung der Milchmengenleistung auf Euterviertelebene der Einfluss von systemimmanenten irregulären Melkzeitintervallen auf die Leistungsentwicklung der einzelnen Viertel bzw. des Tieres beschrieben werden soll. Für die Interpretation der gewonnenen Daten ist die parallele Evaluierung der Eutergesundheit sowie einer repräsentativen Auswahl von Milchinhaltsstoffen unabdingbar. Als Mitglied der Arbeitsgruppe Mastitisforschung der Zentrumsabteilung Hygiene und Technologie der Milch des Zentrums für Lebensmittelwissenschaften der Tierärztlichen Hochschule Hannover wurde mir von Herrn Prof. Dr. Jörn Hamann die Bearbeitung folgender Fragestellungen übertragen: 1. Analyse der sekretorischen Aktivität der Milchdrüse auf Tier- und auf Viertelebene über den Zeitraum einer Laktationsperiode, 2. Erfassung und Bewertung des AMV-Einflusses auf Entzündungsindikatoren in verschiedenen Gemelksfraktionen, 3. Erfassung und Beurteilung der Variation ausgewählter Milchinhaltsstoffe unter Berücksichtigung der Eutergesundheit.

29 3 Schrifttum 2 SCHRIFTTUM 2.1 Eutergesundheit Eine eindeutige Differenzierung zwischen gesund und krank ist für die bovine Milchdrüse ebenso wenig möglich wie für jedes andere Organ. Grundlage für verantwortungsvolles veterinärmedizinisches Handeln ist jedoch auch hier eine definierte diagnostische Kategorisierung (DVG 1994). Dieser Forderung kam die Expertengruppe A2 des Internationalen Milchwirtschaftsverbandes nach, die 1967 erste Gesundheitskategorien auf der Basis zytobakteriologischer Befunde im Viertelanfangsgemelk formulierte (IDF 1967). Die Entwicklung führte von einem damaligen zytologischen Grenzwert von Zellen pro ml Milch zu einem nach derzeitigem Kenntnisstand geltenden Wert von /ml als physiologische Obergrenze (DOGGWEILER u. HESS 1983). Tab. 1: Beurteilung zytologisch-bakteriologischer Befunde im Rahmen der Mastitis-Kategorisierung (in Anlehnung an IDF 1967) Zellgehalt pro ml Milch Euterpathogene Mikroorganismen nicht nachgewiesen nachgewiesen < normale Sekretion [1] latente Infektion [2] > unspezifische Mastitis [3] Mastitis [4] Die Kategorien der Eutergesundheit lassen sich wie folgt charakterisieren (DVG 1994): Normale Sekretion Gesunde Euterviertel sind solche, die keine äußerlichen pathologischen Veränderungen zeigen und deren Milch keine euterpathogenen Mikroorganismen und einen normalen Zellgehalt aufweisen.

30 4 Schrifttum Latente Infektion Eine latente Infektion liegt vor, wenn sich die Zellzahl in der Norm bewegt, jedoch Mastitiserreger nachgewiesen werden. Unspezifische Mastitis Werden bei erhöhter Zellzahl keine Mastitiserreger nachgewiesen, so spricht man von einer unspezifischen Mastitis. Mastitis Werden gleichzeitig Mastitiserreger und erhöhte Zellzahlen in Viertelanfangsgemelken festgestellt, handelt es sich um eine Mastitis. Unspezifische Mastitiden und Mastitiden treten in unterschiedlichen Verlaufsformen und in Verbindung mit verschiedenartigen klinischen Symptomen auf: Subklinische Mastitiden sind Entzündungen des Euters ohne äußerlich erkennbare Symptome, der Zellgehalt in der Milch ist jedoch erhöht. In zwei aus drei Untersuchungen (Probenahmeintervall eine Woche) können Mastitiserreger nachgewiesen werden. Die chemische Zusammensetzung der Milch ist verändert. Eine geringgradige klinische Mastitis liegt beim Auftreten von Flocken in der Milch, insbesondere im Vorgemelk ohne zusätzliche klinische Symptome des Euters vor. Eine mittel- bis hochgradige klinische Mastitis besteht bei offensichtlichen Entzündungssymptomen des Euters wie erhöhte Temperatur, Schmerzen und Schwellung. Die Milch ist makroskopisch verändert, und die Tiere zeigen häufig Fieber. Eine chronische Mastitis ist charakterisiert durch ein nicht zur Ausheilung (spontan oder durch Behandlungen) gekommenes langfristiges Erkrankungsgeschehen. Betroffene Euterviertel können zur Atrophie neigen oder zeitlebens anomale klinische oder subklinische Befunde aufweisen.

31 5 Schrifttum Darüber hinaus beschreiben die Begriffe subakut, akut und chronisch im Zusammenhang mit der Mastitis die zeitliche Dauer der Erkrankung Bakteriologie Mastitiden sind infektiöse Erkrankungen. Sie werden durch das Zusammenwirken mikrobieller Krankheitserreger und endogener und/oder exogener Stressoren verursacht, die die systemischen oder lokalen Abwehrmechanismen beeinträchtigen (HAMANN u. FEHLINGS 2002). Bei den Mastitiserregern handelt es sich überwiegend um Bakterien, aber auch Hefen, Algen und Viren können die Milchdrüse infizieren und eine Euterentzündung hervorrufen (WENDT et al. 1994). Der größte Teil der Mastitiserreger gelangt exogen über den Zitzenkanal in die Milchdrüse; für einige Keime, z.b. Escherichia (E.) coli, wird auch die Möglichkeit einer endogenen Invasion auf hämatogenem, lymphogenem oder perkutanem Weg diskutiert (HAMANN u. FEHLINGS 2002). Nach dem Ausgangspunkt der Infektion lassen sich die Mastitiserreger in Kuhassoziierte und Umwelt-assoziierte Keime einteilen. Zu den Kuh-assoziierten gehören Staphylococcus (S.) aureus und Streptococcus (Sc.) agalactiae sowie Mykoplasma spp. und Corynebacterium (C.) bovis. Auch Sc. dysgalactiae wird von den meisten Autoren zu den Kuh-assoziierten Erregern gezählt (HAMANN u. FEHLINGS 2002). Das Reservoir der zu dieser Gruppe gehörigen Keime ist die bovine Milchdrüse. Die Erreger werden hauptsächlich während des Melkens über das infizierte Melkzeug oder die Hände des Melkers übertragen. In früheren Untersuchungen wurden sie in 90 % bis 95 % aller infizierten Euterviertel gefunden (TOLLE u. WHITTLESTONE 1976, NATZKE 1981, DODD 1983), unter den Bedingungen moderner Milchviehhaltung ist der Anteil Umwelt-assoziierter Erreger gestiegen (BRAMLEY u. DODD 1984, SMITH et al. 1985). Zu ihnen gehören E. coli, Sc. uberis, Enterokokken und koliforme Keime. Ihr Übertragungsrisiko ist in der Zwischenmelkzeit am größten. Als Vektoren dienen die äußere Haut der Tiere, Einstreu und Stalleinrichtung (HAMANN u. FEHLINGS 2002). Tabelle 2 fasst die wichtigsten Unterschiede der beiden Erregergruppen zusammen.

32 6 Schrifttum Tab. 2: Eigenschaften von Kuh- und Umwelt-assoziierten Erregern (nach DE KRUIF et al. 1998) Kuh-assoziierte Erreger Reservoir: infizierte Tiere gute Adaptation an das Eutergewebe lange Infektionsdauer gehäuft subklinische Mastitiden Probleme mit erhöhten Zellzahlen Übertragung während des Melkens Umwelt-assoziierte Erreger Reservoir: Umwelt niedrige Prävalenz kurze Infektionsdauer vermehrt akute Mastitiden Zellgehalt in der Herdensammelmilch oft nicht beeinflusst Auch sogenannte opportunistische Keime, zu denen koagulasenegative Staphylokokken (CNS) gehören (DE KRUIF et al. 1998), werden zunehmend als Mastitis-verursachendes Agens isoliert (FEHLINGS 2001, SCHÄLLIBAUM 2001), das schon in nicht laktierendem Drüsenparenchym histologisch nachweisbare Schädigungen des sekretorischen Areals verursachen kann (TRINIDAD et al. 1990) und Mastitiden hervorruft, die sich im klinischen Verlauf nicht von S.-aureus- Mastitiden unterscheiden (SCHUHMANN u. MERCK 1999). Andere Studien dagegen unterstützen die Hypothese, dass die Besiedlung mit CNS vor Infektionen mit stärker pathogenen Staphylokokken oder Streptokokken schützt. Danach besteht für bakteriologisch negative Viertel ein doppelt so großes Infektionsrisiko wie für bereits CNS-infizierte Viertel, wobei es sich aber hauptsächlich um Neuinfektionen mit CNS und nicht um Superinfektionen mit sogenannten major pathogens handelt (MATTHEWS et al. 1991). [CNS und C. bovis werden auch als minor pathogens den major pathogens, zu denen die übrigen genannten Mastitiserreger gehören, gegenübergestellt (WENDT et al. 1994, SMITH u. HOGAN 1995).] Nach NICKERSON und BODDIE (1994) schützen CNS vor Infektionen mit S. aureus, erhöhen jedoch die Anfälligkeit für Sc. agalactiae, während HOGAN et al. (1988) keine Schutzfunktion der CNS feststellen konnten. Infektionen mit C. bovis verursachen selten klinische Mastitiden und führen nur zu geringen Zellzahlerhöhungen (SMITH u. HOGAN 1995). In Betrieben mit effektiver Zitzendesinfektion und antibiotischer Trockenstellbehandlung sind normalerweise

33 7 Schrifttum weniger als 1 % der Euterviertel betroffen. Fehlen diese Maßnahmen, kann der Anteil infizierter Viertel auf 75 % ansteigen (HONKANEN-BUZALSKI et al. 1984). Diese Zahl wird deshalb als brauchbarer Indikator für die Sorgfalt der Dipp-Routine eines Betriebes angesehen (BRAMLEY et al. 1976). Im Vergleich zu bakteriologisch negativen Vierteln weisen solche, die mit C. bovis infiziert sind, signifikant höhere Zellgehalte auf (LE VAN et al. 1985, PANKEY u. NICKERSON 1985, HOGAN et al. 1988). In Menge und Zusammensetzung der Milch unterscheiden sich dabei infizierte nicht von gesunden Vierteln. Nach Auswertungen bakteriologischer Befunde aus Feldversuchen weisen mit C. bovis infizierte Viertel eine größere Resistenz gegenüber anderen Erregern auf als bakteriologisch negative Viertel (BRAMLEY 1975). PANKEY und NICKERSON (1985) bestätigen dies für Infektionen mit S. aureus, gegenüber Sc. agalactiae zeigten sich die mit C. bovis infizierten Viertel jedoch 8,5 mal empfänglicher als nicht infizierte Viertel. Auch HOGAN et al. (1988) fanden erhöhte Streptokokken- Infektionsraten in C.-bovis-belasteten Vierteln. Tabelle 3 zeigt das Ergebnis einer bundesweiten Untersuchung zur Erregerverteilung euterpathogener Bakterien in der Milch von 948 Kühen mit subklinischer Mastitis (SOBIRAJ et al. 1997).

34 8 Schrifttum Tab. 3: Prozentualer Anteil der Erregerisolate bei Kühen mit subklinischer Mastitis (1.448 Isolate aus (= 100 %) bakteriologisch positiven VAG-Proben) und Beziehung zwischen semiquantitativem Erregergehalt und Zellgehalt, Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman (SOBIRAJ et al. 1997) Erreger prozent. Anteil rs-wert Signifikanz Staphylococcus aureus 35,3 0,198 CNS, Mikrokokken 21,6-0,045 n.s. Corynebakterien 15,9-0,045 n.s. Enterokokken 8,9 0,048 Streptococcus uberis 8,2 0,009 n.s. Streptococcus dysgalactiae 8,1 0,072 Aerobe Bazillen 8,1-0,049 n.s. Streptococcus agalactiae 4,9 0,127 Enterobacteriaceae 3,3-0,031 n.s. G-Streptokokken 1,7 0,022 n.s. Sonstige 0,6 - - = p < 0,001, = p < 0,01, = p < 0,05, n.s. = nicht signifikant Die korrekte Probenahme unter sterilen Kautelen ist Voraussetzung für einen zuverlässigen Erregernachweis. Die Leitlinien zur Entnahme von Milchproben unter antiseptischen Bedingungen und Leitlinien zur Isolierung und Identifizierung von Mastitiserregern beschreiben die Vorgehensweise (DVG 2000). Empfohlen wird die Verwendung von Viertelanfangsgemelken, die im Vergleich zu Viertelendgemelksproben folgende Vorteile aufweisen: - umfassendes Erkennen von Sekretveränderungen, - hohes Maß der Standardisierung, - geringe Interferenz mit Entzündungsparametern, - internationale Vergleichbarkeit von Mastitisdaten (HAMANN 2002). Kann im Falle einer Euterentzündung mit > Zellen/ml Milch kein Erreger nachgewiesen werden, so liegt eine unspezifische Mastitis vor (DVG 1994). Dieser Befund schließt jedoch eine mikrobielle Ursächlichkeit der Erkrankung nicht aus. Gründe für einen ausbleibenden Erregernachweis können sein:

35 9 Schrifttum - ungleichmäßige Vermehrung der Erreger und ihre Fähigkeit, sich in Zellen und Geweben der Ausscheidung zu entziehen, - Abwehrleistungen des Euters, die zur Reduzierung der Erregerausscheidung oder sogar zu ihrer Eliminierung beitragen, - ungeeignete Nachweismethoden (WENDT et al. 1994). Studien mit variierenden Melkzeitintervallen zeigen, dass der Zeitpunkt der Probenentnahme die Analysedaten signifikant beeinflussen kann (HAMANN u. REINECKE 2002). Um die Vergleichbarkeit zyto-bakteriologischer Ergebnisse sicherzustellen, sollten die Proben deshalb zur normalen Melkzeit entnommen werden (HAMANN u. FEHLINGS 2002) Entzündungsparameter Tabelle 4 gibt Referenzwerte der in Milch analysierten Inflammationsindikatoren wieder. Tab. 4: Beispielhafte Darstellung von Referenzbereichen der Entzündungsparameter Parameter Dimension Gemelksfraktion somatische Zellen NAGase elektrische Leitfähigkeit /ml nmol x ml -1 x min -1 ms/cm Referenzbereich Quelle < 100 x 10 3 TOLLE et al. 1971, DVG 1994 VAG x 10 3 DOGGWEILER u. HESS x 10 3 VGM x 10 3 GRABOWSKI ,05 2,75 SCHÜTTEL 1999 VAG 1,2 2,8 GRABOWSKI ,5 3,5 VGM 1,8 4,6 FOX et al ,8 6,2 HAMANN 1999a VAG < 6,5 KRÖMKER et al. 2001b 5,18 5,48 VGM 4,83 5,23 GRABOWSKI 2000 Laktat µmol/l VGM 20,7 53,9 GRABOWSKI 2000

36 10 Schrifttum Somatische Zellen Art und Funktion Der Zellgehalt der Milch bezeichnet dem allgemeinen Sprachgebrauch nach den Gehalt an somatischen, d.h. vom Körper des Tieres abstammenden Zellen. Nicht einbezogen sind körperfremde Zellen wie Bakterien, Hefen und andere Keime (THIEME u. HAASMANN 1978). Während der Laktationsperiode sind unter physiologischen Bedingungen etwa 60 % der somatischen Zellen Makrophagen, ca. 25 % Lymphozyten, ca. 15 % polymorphkernige neutrophile Granulozyten (PMN) und weniger als 2 % Epithel- und sonstige Zellen (PAAPE et al. 1981). Das prozentuale Verhältnis unterliegt einer laktationsphysiologischen Dynamik. In der Spätlaktation erhöht sich der Anteil der PMN, während die Makrophagen entsprechend eine Reduktion erfahren (LEE et al. 1980, HOLMBERG u. CONCHA 1985). Während einer Mastitis kann der Anteil der PMN auf über 90 % steigen (PAAPE et al. 1977). Die wesentliche Aufgabe der Hauptzellarten besteht in der multifaktoriellen Infektionsabwehr der Milchdrüse. TARGOWSKI (1983) beschreibt die Lymphozyten als entscheidende Zellen sowohl in der systemischen als auch in der lokalen Abwehr. Ihre Hauptfunktion liegt in der Erhaltung des Gleichgewichtes zwischen Induktion und Suppression des Immunsystems durch Steuerung der Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Leukozytenarten. Bei der Invasion von Mikroorganismen führen diese Interaktionen zur Vermehrung und Migration vor allem der PMN, die die körperfremden Partikel phagozytieren Einflussfaktoren auf den Zellgehalt der Milch Der physiologische Zellgehalt in der Milch eutergesunder Kühe liegt bei Zellen pro ml (DOGGWEILER u. HESS 1983, HAMANN 1992a). Unter Berücksichtigung der zweifachen Standardabweichung ergibt sich daraus ein Grenzwert von Zellen/ml für die Milch ungeschädigter Euterviertel. Die

37 11 Schrifttum Angaben beziehen sich auf die somatischen Zellen im Viertelanfangsgemelk. Oberhalb eines Zellgehaltes von Zellen/ml ändert sich die chemische Zusammensetzung der Milch, wie HAMANN (2002) bei einer Untersuchung von Viertelanfangsgemelken feststellte (Abbildung 1). NAGase; Laktat 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4 NAGase Laktat El.Leitfähigkeit K+ Cl- Laktose 0,2 0,1 0,0-0,1 El.Leitfähigkeit; K+; Cl; Laktose -0,6-0, EZZ [1000/ml] Abb. 1: Mittlere Abweichung (log 10) ausgewählter Milchinhaltsstoffe von den Gesamtmittelwerten unter Berücksichtigung der Zellzahlklassen (HAMANN 2002) Die die Anzahl somatischer Zellen beeinflussenden Faktoren lassen sich gemäß der Tabelle 5 in drei Gruppen einordnen.

38 12 Schrifttum Tab. 5: Einflüsse auf den Zellgehalt der Milch (HAMANN 1992b) I. Physiologische / Pharmakologische Faktoren - Laktationsstadium - Rasse - Futterinhaltsstoffe - Arzneimittel - Milchgewinnung II. Mastitisauslösende Faktoren - Infektionserreger - Toxine - Traumata III. Stressauslösende Faktoren - Futterumstellung - Transport - Haltungsfehler - Temperatur/Jahreszeit Gemelksfraktion Der Zellgehalt der Milch variiert in Abhängigkeit von der Gemelksfraktion. Das Viertelanfangsgemelk weist im Vergleich zum Viertelvorgemelk eine niedrigere Zellzahl auf, die gegen Ende des Melkvorganges wieder ansteigt und ihre höchsten Werte im Nachgemelk erreicht (ÖSTENSSON 1993, HAMANN u. GYODI 1999). Zur Mastitisdiagnostik wird die Anzahl der somatischen Zellen im Viertelanfangsgemelk herangezogen Eutererkrankungen Auf eine Erkrankung, die z.b. durch pathogene Keime, Toxine oder Traumata ausgelöst werden kann, reagiert das Euter im Rahmen der Infektionsabwehr mit einer Erhöhung der Anzahl somatischer Zellen. Bereits ab Zellen pro ml Milch beginnt die normale zelluläre Abwehr in eine entzündliche Reaktion überzugehen (REICHMUTH 1975, DOGGWEILER u. HESS 1983, DVG 1994). Je nach Intensität und Lokalisation kann der Zellgehalt auf mehrere Millionen Zellen pro ml steigen (HAMANN 1992a). REINECKE (2002) verglich Viertelanfangsgemelkproben von automatisch (VMS ) gemolkenen Kühen mit Proben einer

39 13 Schrifttum konventionell (zweimal täglich, Tandemmelkstand) gemolkenen Herde und ordnete den Eutergesundheitskategorien (DVG 1994) folgende Zellzahlbefunde zu (Tabelle 6): Tab. 6: Anzahl somatischer Zellen im Viertelanfangsgemelk mittels VMS bzw. konventionell (KON) gemolkener Kühe, eingeteilt in Eutergesundheitskategorien Kategorie normale Sekretion latente Infektion unspezifische Mastitis Mastitis log EZZ / ml 4,28 ± 0,37 4,50 ± 0,35 5,39 ± 0,46 5,48 ± 0,47 VMS EZZ x 1000/ml (gerundet) 19 (+26;-11) 32 (+39;-17) 245 (+462;-160) 302 (+589;-200) log EZZ / ml 4,21 ± 0,37 4,46 ± 0,38 5,48 ± 0,45 5,43 ± 0,44 KON EZZ x 1000/ml (gerundet) 16 (+22;-9) 29 (+40;-17) 302 (+549;-195) 269 (+472;-171) Die Grenze zwischen gesund und krank ist kein statischer Grenzwert, sondern muss als fließender Übergang betrachtet werden. Besonders auf der Basis von Einzelbefunden ist es aufgrund der Dynamik des Infektionsgeschehens häufig kaum möglich, eine Unterscheidung zwischen gesunden und beispielsweise subklinisch erkrankten Eutervierteln vorzunehmen. Außerdem muss bei der Interpretation der Zellzahlbefunde berücksichtigt werden, dass auch nicht-inflammatorische Einwirkungen für Veränderungen der Zellzahl verantwortlich sein können (HAMANN 1992b) Laktationsstadium Ein Einfluss des Laktationsstadiums auf den Zellgehalt wird von LAEVENS et al. (1997) für bakteriologisch negative Euterviertel abgelehnt. Dieser Aussage widersprechen jedoch die wiederholten Beobachtungen einer erhöhten Zellzahl in der Kolostralphase, gefolgt von den niedrigsten Werten in der Frühlaktation und einem kontinuierlichen Anstieg mit fortschreitender Laktation (REICHMUTH 1975, NG-KWANG-HANG et al. 1984, WILLIAMS et al. 1991). Weitere Autoren bestätigen eine allmähliche Zellzahlerhöhung zum Laktationsende (MERCK et al. 1973,

40 14 Schrifttum DOGGWEILER u. HESS 1983, HOLDAWAY et al. 1996a, LABOHM et al. 1998), sowohl für bakteriologisch positive als auch für negative Viertel. Neben Mastitiden führen insbesondere auch unspezifische Stresssituationen zum Anstieg der Zellen während der Laktation, wobei der Anteil der PMN an der Gesamtzellzahl weitgehend konstant bleibt (DUITSCHAEVER u. ASHTON 1972) Laktationsnummer Das Alter der Kuh hat einen indirekten Effekt auf den Zellgehalt. Er steigt mit zunehmender Laktationsnummer (NG-KWANG-HANG et al. 1984, HOLDAWAY et al. 1996a, LABOHM et al. 1998) als Folge der höheren Wahrscheinlichkeit bereits erlittener Erkrankungen (REICHMUTH 1975). Bei bakteriologisch negativen Eutervierteln stellten LAEVENS et al. (1997) keinen signifikanten Einfluss der Laktationsnummer fest Fütterung Infolge restringierter Fütterung kann es zu einer Erhöhung der Zellzahl kommen. In einem Versuch mit 42 Zwillingspaaren in Spätlaktation stieg der Zellgehalt bei einer um 50 % reduzierten Futteraufnahme nach 25 Tagen von auf Zellen pro ml (LACY-HULBERT et al. 1999). Unter Berücksichtigung der verminderten Milchmengenleistung (- 36 %) blieb die sezernierte Gesamtzellzahl jedoch unverändert Milchmenge Zwischen Milchmenge und Zellgehalt besteht eine negative Korrelation (RAUBERTAS u. SHOOK 1982, COFFEY et al. 1986, KOLDEWEIJ et al. 1999). Die meisten Autoren sehen diese Beziehung im Zusammenhang mit Euterentzündungen, in deren Folge es zu Zellzahlerhöhungen und Abnahme der Milchleistung kommt. Eine mögliche Erklärung für diese Korrelation ist ein Verdünnungseffekt (EMANUELSON u. FUNKE 1991, MILLER et al. 1993). Danach bleibt die absolute Zahl sezernierter Zellen in der Milch nicht infizierter Viertel, unabhängig von der