Dissertation

Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Imke Cohrs

 

Beeinflussung der Calciumhomöostase peripartaler Milchkühe durch 25-Hydroxyvitamin D3 in Kombination mit einer anionenreichen Fütterung

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-102830

title (engl.)

Influence of 25-hydroxyvitamin D3 in combination with feeding an anionic diet on periparturient dairy cows’ calcium homeostasis

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2013

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/cohrsi_ss13.pdf

abstract (deutsch)

Die peripartale Hypocalcämie der Milchkuh spielt nicht nur in ihrer klinischen Form eine große wirtschaftliche Rolle, auch in der subklinischen Form ist sie prädisponierend für Sekundärerkrankungen im peripartalen Zeitraum (CURTIS et al. 1983). Dabei steigt die Inzidenz für die Entwicklung einer subklinischen Hypocalcämie mit zunehmendem Alter (REINHARDT et al. 2010).

Die Kombination einer anionenreichen Fütterung und der Supplementierung von täglich 3 mg 25-OHD3 ante partum ab dem 270. Trächtigkeitstag bewirkte in der Studie von WILKENS et al. (2012) ein geringeres Absinken der Plasmacalciumkonzentrationen zur Abkalbung und ein schnelleres Wiederansteigen post partum bei Milchkühen als nur eine oder keine der Behandlungen. Ziel der vorliegenden Studie war es, den von Wilkens et al. (2012) durch eine aufwendige Einzeltierbehandlung aufgezeigten positiven Einfluss auf die Calciumhomöostase durch eine praxistaugliche Anwendung in Form eines Mineralfutters zu erwirken.

In der vorliegenden Studie wurden in zwei Versuchsdurchläufen 60 bzw. 90 hochtragende Kühe am 272. bzw. 270. Trächtigkeitstag, die mit der folgenden Abkalbung mindestens die 2. Laktationsperiode erreichten, aufgestallt. 30 Tiere jedes Versuchsdurchlaufs bekamen bis zur Abkalbung nur eine, auf MgCl2 basierende, anionenreiche Diät gefüttert, während jeweils weitere 30 Tiere ein Mineralfutter bekamen, das mit 3 mg bzw. 4 mg und 6 mg 25-OHD3 je Tier und Tag angereichert war. Um den Einfluss der Behandlungsdauer und der Laktationsnummer aufzuzeigen wurden die Tiere zum einen retrospektiv in Gruppen kurzer und langer Behandlung, zum anderen in zwei Altersgruppen eingeteilt. In den gewonnenen Blut- und Harnproben wurden Parameter gemessen, die sowohl die Calciumhomöostase als auch den Säure-Basen-Haushalt beeinflussen (Blut: Ca2+, Cat, Pi, 25-OHD3, 1,25-(OH)2D3, PTH, CrossLaps, Osteocalcin und pH; Harn: Ca, P, Mg und pH). Die tägliche Supplementierung von 25-OHD3 bewirkte einen nahezu linearen Anstieg der 25‑OHD3-Plasmakonzentrationen. Deshalb resultierten sowohl eine höhere Dosierung als auch eine längere Behandlungsdauer in höheren 25-OHD3-Plasmakonzentrationen. Vergleichbar hohe 25-OHD3-Plasmakonzentrationen wie von Wilkens et al. (2012) beobachtet, wurden allerdings nur in der lang behandelten 6 mg Gruppe erreicht bzw. überschritten. Nachdem die Supplementierung mit 25-OHD3 ante partum bei allen lang behandelten Gruppen zu signifikant höheren Calciumkonzentrationen im Blut geführt hatte, konnten aber nur in der hohen Dosierung (6 mg) normocalcämische Werte zur Abkalbung und ein darauf folgendes effizientes Wiederansteigen der Calciumkonzentrationen verzeichnet werden. In den beiden niedrigeren Dosierungen wurden dagegen zur Abkalbung signifikant niedrigere und post partum nur langsam wiederansteigende Calciumkonzentrationen ermittelt (3 mg, kurze Behandlung; 4 mg, lange Behandlung). Sowohl die positiven als auch die negativen Auswirkungen auf die Calciumhomöostase wurden bei den älteren Tieren in stärkerem Ausmaß beobachtet als bei den jüngeren Tieren.

Ante partal könnten die supraphysiologischen 25-OHD3-Konzentrationen zu einer Stimulation der gastrointestinalen Calciumabsorption und damit zu einer vermehrten Einlagerung von Calcium in den Knochen geführt haben. Zum Zeitpunkt des erhöhten Bedarfs, dem Einsetzen der Laktation, könnte bei diesen Tieren vermehrt Calcium aus dem Knochen freigesetzt worden sein. In Verbindung mit der stimulierten Calciumabsorption könnte dies zu dem effizienteren Wiederanstieg geführt haben. Die positiven Effekte auf die Calciumhomöostase waren an ausreichend hohe 25-OHD3-Konzentrationen gekoppelt. Eine im Verhältnis gesehene stärkere Stimulation der gastrointestinalen Calciumabsorption durch supraphysiologische 25-OHD3-Konzentrationen a.p. bei den älteren Tieren könnte zu den altersbedingten Unterschieden geführt haben. Ziel weiterer Studien sollte es sein, durch funktionelle und strukturelle Untersuchungen die zugrunde liegenden Regulationsmechanismen der Calciumhomöostase nachzuweisen.

 

abstract (englisch)

Both forms of periparturient hypocalcemia, the clinical manifestation and the subclinical hypocalcemia, predispose dairy cows towards other periparturient diseases (CURTIS et al. 1983) and have considerable economic influence. Incidence of periparturient hypocalcemia rises with the age of the animals (REINHARDT et al. 2010).

In a former study the daily oral supplementation of 3 mg 25-OHD3 additionally to an acidifying diet starting ten days before the expected calving had a beneficial effect on the cows’ calcium homeostasis in the periparturient period in comparison to only one or none of these treatments (WILKENS et al. 2012), which became apparent as higher calcium concentrations at parturition and a more efficient increase after parturition.

The aim of the present study was to replicate these beneficial effects on calcium homeostasis in the periparturient period with respect to the practicability in a premix which combined the acidifying diet and three different dosages of 25-OHD3.

The present study was carried out in two different cycles with 60 and 90 cows respectively, that entered with the following calving at least the second lactation period. In each cycle 30 cows only got an acidifying diet based on MgCl2 while further groups of 30 cows got a combined premix with a daily dosage of 3 mg, 4 mg or 6 mg 25-OHD3 for each animal. To reveal the influence of the duration of the application and the age of the animals the cows were divided retrospectively in groups of short and long duration of application and in two age-dependent groups (2. lactation and ≥ 3. lactation). Blood and urine samples were taken and parameters that influence homeostasis of calcium and the acid-base-balance were determined (blood: Ca2+, Cat, Pi, 25-OHD3, 1,25-(OH)2D3, PTH, CrossLaps, Osteocalcin and pH; urine: Ca, P, Mg and pH).

The daily oral supplementation of 25-OHD3 resulted in a linear increase in plasma concentrations of 25-OHD3 that was positively correlated with the dosage of 25‑OHD3 and the duration of the application. Only in the long-treated group with a daily supplementation of 6 mg 25-OHD3 plasma concentrations of 25-OHD3 were reached that were comparable to those determined in the study of WILKENS et al. (2012).

Supplementation of 25-OHD3 resulted in all long-treated groups in significantly increased plasma concentrations of calcium before parturition, but only in the long treated 6 mg group plasma concentrations of calcium were on a higher level at parturition and were increased more efficiently after parturition. In both lower dosages the application of 25‑OHD3 caused significantly lower calcium concentrations at parturition and slower increase after parturition (3 mg, short application; 4 mg, long application).

The effects on calcium homeostasis, positive and negative, in the periparturient period were more pronounced in older animals than in younger cows.

It might be concluded that supraphysiological 25-OHD3 concentrations in plasma before parturition stimulated the absorption of calcium from the diet and led to increased storage of calcium in bone. The sudden demand for calcium at the onset of lactation could possibly be compensated faster because of a higher release of calcium from the bone in these animals in addition to a higher absorption of calcium. Since these beneficial effects could not be observed in groups with lower dosage of 25-OHD3, it could be supposed that sufficient plasma concentrations of 25-OHD3 were necessary. The distinct impact of the number of lactationperiods might have been originated in a stronger activation of absorption of calcium in older animals than in younger cows caused by supraphysiological 25-OHD3 concentrations.

Aim of further analyses, functional and structural, should be to clarify underlying calcium homeostasis’ mechanisms of regulation in the periparturient period.

 

keywords

Calcium, 25-Hydroxyvitamin D3, Milchkuh, calcium, 25-hydroxyvitamin D3, dairy cow

kb

1.670