Dissertation

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

Vanessa Jacobs

Untersuchungen zur Assoziation zwischen Ketose und dem Insulin-like Growth Faktor-1 System

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109155

title (engl.)

Investigation of the association between ketosis and the insulin-like growth factor-1 System

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/jacobsv_ws16.pdf

abstract (deutsch)

In der vorliegenden Arbeit sollte die Anwendbarkeit antepartaler insulinähnlicher Wachstumsfaktor-1 (IGF-1)-Konzentrationen als diagnostischer Parameter, auch betriebsübergreifend und mit kleinen n-Zahlen durchgeführt, zur Abschätzung eines erhöhten Risikos für Milchkühe, postpartum an einer Ketose zu erkranken, überprüft werden. Außerdem sollte bewertet werden, wie sich die Konzentrationen an Betahydroxybutyrat (BHB), nicht veresterten Fettsäuren (NEFA), Wachstumshormonen (GH), IGF-1 und Insulin zwischen gesunden Tieren (G), Tieren mit klinischer Ketose (K) und Tieren mit klinischer Ketose plus einer weiteren Erkrankung (K+) vor der Kalbung, sowie im postpartalen Verlauf, vor und nach der Ketose-Behandlung unterscheiden. In die Untersuchung wurden insgesamt 214 klinisch gesunde pluripare Holstein Friesian (HF) Kühe vier verschiedener Milchviehbetriebe im südlichen Mecklenburg-Vorpommern miteinbezogen. Bei allen Tieren wurde am Tag 263 ± 3 der Trächtigkeit eine Allgemeinuntersuchung, eine Einschätzung des Body Condition Score (BCS) und eine Blutprobenentnahme vorgenommen. Sowohl Tiere, die erhöhte Milch-BHB-Konzentrationen aufwiesen, als auch Tiere, die dem Melkpersonal in einem Zeitraum bis vier Wochen postpartum (pp) aufgrund klinischer Anzeichen einer Ketose auffielen (abfallende Milchleistung und/oder ein beeinträchtigtes Allgemeinbefinden), wurden der – die Studie durchführenden – Tierärztin zur weiteren Untersuchung vorgestellt. Für diese Tiere wurde neben der Einschätzung des Allgemeinbefindens und des BCS mit Hilfe des von der Firma Pharmadoc zur Verfügung gestellten BHB-Messgerätes („BHB-Check“ PHARMADOC GmbH, Lübeck) ein aktueller BHB-Wert ermittelt. Im Verlauf des postpartalen Untersuchungszeitraums auftretende Anzeichen anderer Produktionserkrankungen als der Ketose sowie die daraufhin notwendigen tierärztlichen Behandlungen wurden dokumentiert. Die Tiere wurden am Tag der Diagnose (pp0) anhand der im Stall ermittelten BHB-Konzentrationen und dem Vorliegen weiterer krankhafter Erscheinungen in zwei Versuchsgruppen eingeteilt: „an Ketose erkrankt“ (K, BHB ≥ 1,50 mmol/L, klinische Anzeichen einer Ketose) und „an Ketose erkrankt plus Anzeichen einer weiteren Erkrankung“ (K+, BHB ≥ 1,50 mmol/L, klinische Anzeichen einer Ketose sowie weiter krankhafte Erscheinungen). Von den bereits antepartum (ap) erfassten und beprobten Tieren wurden gesunde Kühe für die Kontrollgruppe, die bezüglich BCS und zeitlichen Abstand zur Kalbung vergleichbar waren, ausgewählt. Zu den weiteren Kriterien zählten die klinische Allgemeingesundheit sowie ein BHB-Blutwert (BHB-Check von Pharmadoc) von < 1,00 mmol/L. Die ketotischen Tiere (K und K+) sowie die gesunden Kontrolltiere wurden weiteren Untersuchungen und Blutprobenentnahmen an Tag 1 (pp1), Tag 3 (pp3) und Tag 7 (pp7) nach der Diagnosestellung unterzogen. Die Konzentrationen an BHB, NEFA, GH, IGF-1 und Insulin wurden im Labor mit validierten Immunoassays bestimmt.

Die antepartalen IGF-1-Konzentrationen zeigten sich in der vorliegenden Untersuchung bei betriebsübergreifender Bertachtung nur nummerisch, aber nicht signifikant niedriger bei Tieren, die pp eine Ketose entwickelten, im Vergleich zu gesunden Kontrolltieren. Bei betriebsspezifischer Betrachtung lagen zehn von zwölf ketotische Tieren mit ihren antepartalen IGF-1-Konzentrationen unter der mittleren antepartalen IGF-1-Konzentration der Gesunden ihres jeweiligen Herkunftsbetriebes.

Tiere, die an einer postpartalen Ketose erkrankt (K, K+) waren, hatten ap höhere NEFA-Konzentrationen (K: 211,2 ± 60,2 µmol/L; K+: 421,7 ± 280,9 µmol/L), vergleichbare GH-Konzentrationen (K: 8,8 ± 2,2 ng/mL; K+: 9,2 ± 1,8 ng/mL) sowie nummerisch niedrigere IGF-1- (K: 171,9 ± 10,7 ng/mL; K+: 170,4 ± 28,6 ng/mL) und Insulin-Konzentrationen (K: 27,9 ± 8,8 µU/mL; K+: 27,6 ± 9,8 µU/mL) im Vergleich zu den gesunden Kontrolltieren (G) (NEFA: 132,7 ± 13,0 µmol/L; GH: 9,2 ± 1,4 ng/mL; IGF-1: 190,7 ± 15,0 ng/mL; Insulin: 32,7 ± 5,2 µU/mL). Nach dem Kalben zeigten die gesunden Tiere nummerisch höhere IGF-1- (84,1 ± 24,1 ng/mL) und Insulin-Konzentrationen (14,7 ± 2,4 µU/mL) als die Tiere, die an Ketose erkrankt waren. (K: Insulin: 4,7 ± 0,9 µU/mL, IGF-1: 52,9 ± 15,7 ng/mL; K+: Insulin: 5,7 ± 1,5 µU/mL, IGF-1: 32,0 ± 0,0 ng/mL). Die Ketose-Therapie zeigte keinen Einfluss auf die postpartale GH- oder IGF-1-Ausschüttung. Tiere, die ap nummerisch niedrigere IGF-1-Konzentrationen aufwiesen (K, K+), zeigten auch pp nummerisch niedrigere IGF-1-Konzentrationen. Statistisch tendenziell höhere Insulin-Konzentrationen traten in Verbindung mit nummerisch höheren IGF-1-Konzentrationen und einem reduzierten Erkrankungsrisiko auf, ebenso wie ein signifikant höherer BCS und tendenziell niedrigere Insulin-Konzentrationen mit einer erhöhten Ketose-Anfälligkeit in Verbindung gebracht werden konnten. Das Auftreten von betriebsspezifisch höheren IGF-1-Konzentrationen und dem Ausbleiben von Ketose-Erkrankungen auf diesem Betrieb können für die Assoziation zwischen den Komponenten des IGF-1-Systems und der Entstehung einer Ketose sprechen.

Nach den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit sind die antepartalen IGF-1-Konzentrationen bei betriebsübergreifender Anwendung mit geringen Tierzahlen je Betrieb für die Identifikation eines postpartalen Ketoserisikos mit einem Grenzwert nicht geeignet.

abstract (englisch)

The aim of this study was to assess if the insulin-like growth factor-1 (IGF-1) concentrations antepartum may serve as a diagnostic indicator to assess an increased risk for dairy cows to develop ketosis postpartum. Specifically, it was tested whether the IGF-1 concentration is indicative for ketosis if used under farm conditions (low animal number and different farms). We furthermore investigated the differences in betahydroxybutyrat (BHBH), non esterified fatty acids (NEFA), growth hormone (GH), IGF-1 and insulin concentrations between healthy animals (G), animals with a clinical ketosis (K) and animals with a clinical ketosis and signs of an additional production disease (K+). Therefore, 214 clinically healthy, multiparous Holstein Frisian (HF) cows, from four different dairy farms in southern Mecklenburg-Western Pomerania were enrolled in this study. All animals underwent a general examination on day 263 ± 3 of gestation, the Body Condition Score (BSC) was assessed and a blood sample was taken from the coccygeal vein. Animals with increased milk-BHBH concentrations, as well as those who were identified with clinical ketosis (decreasing milk yield and/or reduced feed intake and/or an impaired general condition) until four weeks postpartum were presented to the veterinarian conducting this study. For those animals, the BHBH-value was determined by using an on farm BHBH test (“BHB-Check“ PHARMADOC GmbH, Lübeck). Additional production diseases were recorded. Based on the BHB concentrations at the day of diagnosis (pp0) and clinical signs, the animals were categorized into two study groups: “suffering from ketosis” (K, BHBH ≥ 1.50 mmol/L, clinical signs of ketosis) and “suffering from ketosis and signs of another production diseases” (K+, BHB ≥ 1.50 mmol/L, clinical signs of ketosis and another production diseases). Additionally, blood samples were taken from randomized healthy control cows. Ketotic animals (K and K+) and healthy control-animals were subjected to further examinations and blood sampling on day 1 (pp1), day 3 (pp3) and day 7 (pp7) after diagnosis.  BHBH, NEFA, GH, IGF-1, and insulin concentrations were determined in the laboratory.

Contrary to the results of previous studies, we did not observe a significant association between lower antepartal IGF-1 concentrations and an increased risk of postpartal ketosis in the present study. In farm-specific consideration were ten of twelve ketotic animals with their antepartal IGF-1 levels below the average antepartal IGF-1 concentration of healthy cows by their home farm. Cows that developed ketosis postpartum (K, K+) had higher NEFA concentrations (K: 211.2 ± 60.2 µmol/L; K+: 421.7 ± 280.9 µmol/L), comparable GH concentrations (K: 8.8 ± 2.2 ng/mL; K+: 9.2 ± 1.8 ng/mL) and numerically lower IGF-1 concentrations (K: 171.9 ± 10.7 ng/mL; K+: 170.4 ± 28.6 ng/mL) antepartum, compared to the healthy control animals (G) (NEFA: 132.7 ± 13.0 µmol/L; GH: 9.7 ± 1.37 ng/mL; IGF-1: 190.7 ± 15.0 ng/mL). After calving, healthy animals showed numerically higher insulin (14.7 ± 2.4 µU/mL) and IGF-1 concentrations (84.1 ± 24.1 ng/mL) than animals with ketosis (K: insulin: 4.7 ± 0.9 µU/mL, IGF-1: 52.9 ± 15.7 ng/mL; K+: insulin: 5.7 ± 1.5 µU/mL, IGF-1: 32.0 ± 0.0 ng/mL). Ketosis treatment did not have an influence on postpartal GH- or IGF-1 concentrations. Animals with lower IGF-1 concentrations antepartum (K, K+) also showed lower IGF-1 concentrations postpartum. Statistically higher insulin-concentrations were associated with higher IGF-1 concentrations and a reduced risk of ketosis, as well as a significantly higher BCS and lower insulin concentrations (p = 0.0617) were associated with an increased susceptibility for ketosis.

The occurrence of farm-specific higher IGF-1 levels and the absence of ketosis on this farm indicate the association between the components of the IGF-1 system and the development of ketosis. Based on the results of the present study, antepartal IGF-1-concentrations are not suitable to identify the risk of ketosis postpartum using one threshold on different farms.

keywords

Insulin-ähnlicher Wachstumsfaktor-1, Ketose, Milchkuh; insulin-like growth factor-1, ketosis, dairy cattle

kb

1.623