Dissertation

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

 

 Lena Jürgensen

 

The impact of warming of newborn Holstein calves on colostrum intake,

blood parameters and vitality

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-109180

title (ger.)

Der Einfluß einer exogenen Wärmezufuhr auf Kolostrumaufnahme, Vitalität und Blutparameter von neugeborenen Holstein-Kälbern

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2016

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/juergensenl_ws16.pdf

abstract (deutsch)

Neugeborene Kälber besitzen hoch entwickelte thermoregulatorische Fähigkeiten zum Zeitpunkt der Geburt. Es können prinzipiell zwei Strategien eingesetzt werden, um die Körperinnentemperatur konstant zu halten. So kontrahieren beim Kältezittern ungerichtet antagonistische Muskelgruppen, um Wärmeenergie zu erzeugen. Diese Form der Wärmeerzeugung ist nur für eine kurze Zeitspanne sinnvoll, da die erforderlichen Energiereserven sehr schnell erschöpft sind und das Muskelzittern gerichtete Bewegungen verhindert (ECKERT, 2002; MOYES a. SCHULTE, 2008). Die zweite Strategie ist die zitterfreie Thermogenese. Hierbei wird spezialisiertes braunes Fettgewebe (BAT) aktiviert. Nur Neonaten (außer Ferkel) und adulte Säugetierspezies, die Winterschlaf halten, verfügen über BAT, das sich meist zwischen den Schultern, um die Nieren und in der Inguinalregion befindet. BAT hat mehr Mitochondrien als weißes Fettgewebe und ist stark durchblutet. Die Aktivierung des BAT erfolgt durch das sympathische Nervensystem, Trijodthyronin, Thyroxin und Cortisol (VERMOREL et al. 1983). Die Adipozyten des aktivierten BAT exprimieren Thermogenin (UCP1) (SYMONDS a. LOMAX, 1992; HILMANN et al. 2012). UCP1 in der Zellwand der Mitochondrien induzieren eine Entkoppelung der Atmungskette von der ATP-Produktion. Dies führt zu einer schnellen und massiven Wärmeproduktion. BAT macht bei Neonaten ungefähr 1 % des Körpergewichtes aus (ALEXANDER, 1975); bei neugeborenen Kälbern entspricht die Menge des BAT etwa 2 % des Körpergewichts (LEAN, 1989). Die BAT Reserven  ermöglichen es den Kälbern, die Körpertemperatur für die ersten Lebensstunden und - wenn notwendig - sogar die ersten Lebenstage stabil zu halten, sofern kein Futter zur Verfügung stehen (POLIN et al. 2004).

 

Die Aufnahme von Kolostrum ist essentiell für den Immunstatus, die Energieversorgung und die Thermoregulation des neugeborenen Kalbes. Das Ziel dieser Studie war es zu prüfen, ob eine schnelle Abtrocknung des Kalbes im Winter in den ersten Lebensstunden die Kolostrumaufnahme, metabolische und endokrinologische Schlüsselparameter sowie die Vitalität der Neonaten beeinflusst. Dazu wurde eine prospektive Feldstudie auf einem Milchviehbetrieb in Norddeutschland durchgeführt. Neugeborene Kälber, die zwischen Dezember und April geboren wurden, wurden zwei Gruppen zugeteilt. Die Kälber der Kontrollgruppe (CG; N=18) blieben 30 min bei dem Muttertier (30 min) und wurden anschließend einzeln in Kälberiglus mit Stroheinstreu bei Aussentemperatur aufgestallt. Die Kälber der Versuchsgruppe (HCH; N=20) wurden 30 min nach der Geburt für 12 Stunden in einem beheizten Kälberiglu (28-34 °C) aufgestallt. Alle Kälber erhielten 2 und 12 Stunden p. n. für jeweils 15 min warmes Kolostrum des Muttertieres ad libitum angeboten; die Menge des aufgenommenen Kolostrums wurde jeweils erfasst. Blutproben aus der Vena jugularis wurden von jedem Kalb 30 min, 2 Stunden, 12 Stunden und 96 Stunden p. n. gewonnen. In den Blutproben wurden folgende Parameter bestimmt: Leukozyten, Erythrozyten, Thrombozyten, metabolische Schlüsselparameter (Gesamtprotein, Albumin, Cholesterin, Glucose, nicht-veresterte Fettsäuren) und Hormone (Cortisol, Trijodthyronin, Thyroxin). Die Kälber der Versuchsgruppe erwiesen sich als vitaler verglichen mit den Kälbern der Kontrollgruppe. Die Aufnahme von Kolostrum war 2 Stunden p. n. bei Kälbern der Versuchsgruppe signifikant um 24 %  höher (p = 0,008) als bei Kälbern der Kontrollgruppe (3,6 vs. 2,6 l).  Die Aufnahme von Kolostrum 12 Stunden p. n. unterschied sich nicht signifikant zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe (2,9 vs. 3,5 l). Ein signifikanter Unterschied zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe (p ˂ 0.01) ergab sich auch für die Serumkonzentration des Gesamtproteins 12 Stunden p. n. (64,9 vs. 58,9 g/l). Für alle anderen geprüften Parameter bzw. Zeitpunkte ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe.

 

Die wichtigste Wärmequelle für das neugeborene Kalb ist die Kuh, die allerdings Milchviehkälbern in der Regel nicht zur Verfügung steht (BORDERAS et al. 2009). Die Ergebnisse zeigen, dass eine schnelle Abtrocknung der Kälber im Winter trotz deren hoch entwickelten thermoregulatorischen Fähigkeiten wesentliche Vorteile hat. Diese manifestieren sich durch eine erhöhte Vitalität und eine höhere Kolostrumaufnahme in den ersten Lebensstunden. Es ergibt sich die Empfehlung, auf Milchviehbetrieben insbesondere in Regionen mit kaltem Klima neugeborene Kälber warm zu halten, bis sie vollständig abgetrocknet sind. Weitere Untersuchungen sollten durchgeführt werden, um bei neugeborenen Kälbern im Detail metabolisch-hormonelle Reaktionen in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und die Adaptationsprozesse näher zu charakterisieren.

abstract (englisch)

Colostrum intake and vitality are crucial for the development of a newborn calf in a cold environment. The objective of this study was to evaluate whether a rapid drying of calves in winter within the first hours of life affects colostrum intake, metabolic and endocrinologic key blood parameters and vitality. Accordingly, a prospective field study on a dairy farm in Northern Germany was performed. Newborn Holstein Friesian calves born between December and April where assigned to (a) a control group housed in individual calf hutches under ambient temperature (N=18) or (b) to a group housed in a heated calf hutch (28-34 °C) for the first 12 hrs after birth (N=20). Colostrum intake within 15 min from a nipple bottle at 2 and 12 hrs post natum (p. n.) was assessed and recorded. Blood samples from the jugular vein were taken from each calf 30 min, 2 hrs, 12 hrs and 96 hrs p. n.. The blood samples were analyzed for number of leukocytes, erythrocytes and platelets as well as metabolites (total protein, albumin, cholesterol, glucose, non-esterified fatty acids, urea) and hormones (cortisol, triiodothyronine, thyroxine). Calves dried rapidly after delivery revealed a better vitality compared to the control group. The volume of colostrum ingested 2 hrs p. n. was 24 %  larger for calves dried rapidly after delivery (p = 0.008) compared to calves of the control group (3.6 vs. 2.6 l).  A significant difference between calves dried rapidly and control group (p ˂ 0.01) was also found for the serum concentration of total protein 12 hrs p. n. (64.9 vs. 58.9 g/l). For all other parameters tested and points of time, no significant differences were found between the groups tested. It is concluded that irrespective of a highly developed thermoregulation capability of newborn calves there is a benefit in faster drying in winter and keeping them warm for the first 12 hrs p. n. as reflected by an improved vitality and a high colostrum intake. The recommendation for the routine management on dairy farms especially in cold climates is to ensure that the calves are kept warm until they are dry and ready to go into a calf hutch with ambient temperature. There is a need for further investigations to characterize more in detail the metabolic and hormonal constellation in newborn calves during the first days of life as affected by the ambient temperature.

keywords

Kälber, Wärmequelle, IgG, Calves, warming, total protein 

kb

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