Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels

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1 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren

2 Beispiel Hochleistungskuh: TS-Aufnahme: 22 kg/d Säureproduktion: ~ 110 mol/d Essigsäure: 66 mol/d ~ 4 kg/d Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren Propionsäure: 33 mol/d ~ 2,5 kg/d 100% Buttersäure: 11 mol/d ~ 1 kg/d Σ organische Säuren: 110 mol/d ~7,5 kg/d 2

3 Beispiel Hochleistungskuh: TS-Aufnahme: 22 kg/d Säureproduktion: ~ 110 mol/d Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren äquivalent zu 200 Flaschen 5-%iger Haushaltsessig Σ organische Säuren: 110 mol/d ~7,5 kg/d 3

4 Beispiel Hochleistungskuh: TS-Aufnahme: 22 kg/d Säureproduktion: ~ 110 mol/d Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren äquivalent zu 5 m³ mit Essig gewürzte Linsensuppe Σ organische Säuren: 110 mol/d ~7,5 kg/d 4

5 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren 1. Verhinderung der Säurebildung 2. Pufferung der freigesetzten Protonen 3. Beschleunigung der Säureresorption 4. Beschleunigung des Säureabflusses

6 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren 1. Verhinderung der Säurebildung 2. Pufferung der freigesetzten Protonen 3. Beschleunigung der Säureresorption 4. Beschleunigung des Säureabflusses

7 Verminderung der Futteraufnahme Das will wirklich keiner 7

8 Prägastrische Glukoseresorption Die prägastrische Glukoseresorption ist hocheffizient. N = 4 (Kapazität: ca. 2 kg/d) CO 2 Intraruminale D-Glukose (mmol) Zeit (min) * Isoliertes und gewaschenes Retikulorumen 15 L Versuchspuffer mit 14 mm Glukose Mittelwerte ± SEM *p < 0,05 vs. t = 80 min 8

9 Glukoseresorption vs. SCFA-Resorption Initiale Konzentration (mm) Fraktionelle Verschwindensrate (%/h) D-Glukose 14.0 ± ± 12 Azetat 22.7 ± ± 5 Propionat 8.7 ± ± 7 n-butyrat 3.2 ± ± 5 Die prägastrische Glukoseresorption ist ähnlich effizient wie die SCFA-Resorption Isoliertes und gewaschenes Retikulorumen 15 L Versuchspuffer Mittelwerte ± SEM *p < 0,05 vs. t = 80 min 9

10 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren 1. Verhinderung der Säurebildung 2. Pufferung der freigesetzten Protonen 3. Beschleunigung der Säureresorption 4. Beschleunigung des Säureabflusses

11 Säurepufferung im Pansen Pansen HCO 3 - pk a = 6,1 HPO 2-4 pk a = 7,2 Speichelsekretion neutralisiert bis zu 40% der freigesetzten Protonen (Allen 1997; Aschenbach et al. 2011) Speichel: hohe Basissekretion im Vergleich zum Monogastrier alkalischer ph-wert: 8,2 hohe Pufferkonzentration: ca. 120 mm HCO - 3 ca. 20 mm HPO 2-4 Sekretion steigt mit TS-Aufnahme und Faseranteil (Kauzeit ) 11

12 n = 8 Versuchsbedingungen: 4 Diäten Rauhfutter-Konzentrat- Verhältnis 40:60 und 60:40 Milch, 27 kg/d DMI, 18 kg/d Kein Effekt der Diät auf Speichelsekretion Speichelsekretion und Azidoseschutz Dauer < ph 5.8, h / d r² = 0,23 P < 0,01 Aschenbach et al., Speichelsekretion beim Fressen, ml / min Obwohl Speichel ein bedeutsamer Puffer ist garantiert eine hohe Speichelsekretionsrate keinen berechenbaren Schutz vor einer Pansenazidose 12

13 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren 1. Verhinderung der Säurebildung 2. Pufferung der freigesetzten Protonen 3. Beschleunigung der Säureresorption 4. Beschleunigung des Säureabflusses

14 Hofmann & Schnorr 1982 Morphologische Anpassung des Epithels: Zirka-annuale Variation der Pansenmorphologie Impala A: Blattäsung B: Grasäsung Thomson-Gazelle C: Regenzeit D: Trockenzeit Rothirsch E: Sommeräsung F: Winteräsung G: Konzentratfütterung im Winter 14

15 SCFA (mmol h -1 ) mm SCFA ** Heu Konzentrat Adaptation der SCFA-Resorption in vivo Speichel CO 2 HCO 3 (mmol h -1 ) 20 gewaschenes Reticulorumen 0 SCFA-Konzentration: mm (2,5 L) Mittelwerte + SEM -40 */** p < 0,05/0,01 ** 70 mm n = 6 SCFA ** 0 mm SCFA Gäbel et al

16 3 Dauer < ph 5.8, h / 3 h 2 1 r² = 0,51 P < 0,01 SCFA-Resorption und Azidoseanfälligkeit Azetataufnahme, nmol / (mg protein min) Dauer < ph 5.8, h / 3 h r² = 0,40 P < 0,01 n = 17 0 Ussing-Kammer Gäbel et al Butyrataufnahme, nmol / (mg protein min) Aschenbach et al Azetatkonz.: 10 mm 16

17 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Wie kann die Kuh azidotische Belastungen des Pansenstoffwechsels kompensieren 1. Verhinderung der Säurebildung 2. Pufferung der freigesetzten Protonen 3. Beschleunigung der Säureresorption 4. Beschleunigung des Säureabflusses

18 Säureabfluss aus dem Pansen Pansen SCFA Laktat Ein beschleunigter Säureabfluss wird durch leicht fermentierbare Rationen mit hohem Frischgrasanteil erreicht 15% Schaf (v. Engelhardt und Hauffe, 1975) 15 20% Jungrinder (Edrise und Smith, 1977) 29% Milchkühe im Erhaltungsbedarf (Tamminga und van Vuuren, 1988) 39% Milchkühe bei 4x Erhaltungsbedarf (Tamminga und van Vuuren, 1988) 50% Hochlaktation, Frischgras + Konzentratfütterung (Resende Jr. et al. 2006) 18

19 Labmagenulzera Schweiz: 20.5% (Braun et al. 1991) DDR: 50,7 bis 81% (Johannsen et al. 1989) SCFA beim Rind kausal wenig in Erwägung gezogen keine typische Begleiterkrankung der Pansenazidose! bei Pansenazidose: Abfluss da Pansenmotorik gehäuft auftretend bei hoher Milchleistung Stickstoffdüngung 2-3 Wochen nach Regenperioden junges, schnellwachsendes Gras (Aukema & Breunik 1974) Säureabfluss aus dem Pansen 15% Schaf (v. Engelhardt und Hauffe, 1975) 15 20% Jungrinder (Edrise und Smith, 1977) 29% Milchkühe im Erhaltungsbedarf (Tamminga und van Vuuren, 1988) 39% Milchkühe bei 4x Erhaltungsbedarf (Tamminga und van Vuuren, 1988) 50% Hochlaktation, Frischgras + Konzentratfütterung (Resende Jr. et al. 2006) Ein beschleunigter Säureabfluss ist nicht erstrebenswert, da er die Probleme verlagert 19

20 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Resorptionskapazität des Pansenepithels Hauptdeterminante für die Azidoseanfälligkeit SCFA- und Glukoseresorption morphologische und funktionelle Adaptation Speichelsekretion puffert große Mengen Protonen ab kein kalkulierbarer Azidoseschutz Säureabfluss schädigt Labmagen bei Azidose Azidoseschutz

21 Prof. Dr. Jörg R. Aschenbach Institut für Veterinär-Physiologie Glukoseresorption Rind Niels B. Kristensen Petra Philipp Danke schön! SCFA-Aufnahme Gregory B. Penner Reiko Rackwitz Masahito Oba Gotthold Gäbel Anke Schmidt-Mähne Pfizer Animal Health & Alberta Livestock Industry Development Fund