Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zum Einfluss von Grassilagen mit niedrigen Reineiweißgehalten auf den Eiweißstoffwechsel im Pansensaft in-vitro

Gresner, Nina

Grass silages with a low true protein percentage in the total crude protein are supposed to contribute to the aetiology of a disease that is described as “Faktorenerkrankung Milchviehherde” (“factorial disease of dairy herds”) or a higher incidence of production diseases, respectively. Therefore, in the present study, the effects of ten of these so-called suspected grass silages on protein metabolism in ruminal fluid were investigated by means of the long-term incubation system RUSITEC. The majority of the tested suspected grass silages showed less than 50 % of true protein in the total crude protein and the occurrence of clinical diseases on the origin farms had increased during the feeding of these grass silages. The dairy herds in question showed higher incidences of fertility diseases, metabolic as well as digestive dysfunctions, increased somatic cell counts in milk, lameness, and cases of sudden death. As standard control served the grass silage K01, whose feeding was not associated with a high incidence of disorders and whose percentage of true protein in the total crude protein was higher than 50 %. Each RUSITEC run started with an eight-day adaption and control phase during that 10.5 g dry matter of hay and 3.4 g of a concentrate (18 % crude protein) were added daily to the fermenters. Afterwards, silages (10.5 g dry matter/day) were supplemented over a period of ten days instead of hay (experimental phase). The amount of the daily added concentrate remained constant. The following run-out phase (ten days) during which the additions of feeds were conform with those of the adaption and control phase ended on day 28. Samples of fermenter fluid were taken once a day before adding the feed and analyzed for the concentration of ammonia and the content of bacterial protein, as well as the concentrations of the free amino acids aspartate, glutamate, serine, histidine, glycine, threonine, alanine, arginine, tyrosine, valine, methionine, tryptophan, phenylalanine, isoleucine, and leucine. Total amino acid concentrations were calculated. Under additions of the suspected grass silages ammonia concentrations reached 6.12 to 81.3 % higher values than under additions of the control (8.45 versus 9.06 mmol/L to 10.5 versus 18.9 mmol/L). The average influence on contents of bacterial protein was of lesser extend (-17.9 to +16.7 %) despite of differing contents of crude protein in the suspected grass silages (156 to 277 g/kg dry matter). Also, total concentrations of the free amino acids showed minor deviations (-8.82 to +13.7 %) from the control under additions of most of the suspected grass silages. Accordingly, additions of the suspected grass silages improved substrate supply to amino acid fermenting bacteria and gave rise to increased degradation of N containing compounds as well as an increase of deaminating species. The consequently augmented N turnover and probably also disadvantaging of proteo- and peptidolytic bacteria decreased net protein synthesis of bacteria in RUSITEC fermenter fluid. This is expressed by predominantly decreased efficiencies of utilization of N by liquid associated bacteria when suspected grass silages in contrast to control grass silages were fermented (0.028 to 0.037 versus 0.022 to 0.030 g bacterial N/g of input of N). Discrepancies between the amounts of crude protein additions and N recovery in the RUSITEC (concerning the monitored parameters) probably also indicate accumulation of bacterially unused N containing compounds in ruminal fluid. In contrast, a correlation between the percentage of true protein in the total crude protein in the suspected grass silages and the degree of modifications in ruminal protein metabolism in ruminal fluid could not be observed. It is to be assumed that further factors like the degradability of present N containing compounds as well as the total amount of crude protein supply in connection with energy available for bacteria influenced the protein metabolism in the RUSITEC. It is considered possible, that the detected changes in protein metabolism in ruminal fluid due to grass silages with a low percentage of true protein in the total crude protein contribute to the aetiology of “Faktorenerkrankung Milchviehherde” or a higher incidence of production diseases in dairy cattle herds, respectively. Nevertheless, the observed effects on the monitored parameters are not severe enough to be judged as the only cause.

Grassilagen mit niedrigem prozentualem Reineiweißanteil am Rohprotein sollen zur Entstehung des Krankheitsbildes „Faktorenerkrankung Milchviehherde“ bzw. einer erhöhten Inzidenz von Produktionserkrankungen in Milchviehbeständen ursächlich beitragen. In der vorliegenden Arbeit wurden daher die Auswirkungen von zehn dieser sogenannten Schadgrassilagen auf den Proteinstoffwechsel im Pansensaft mit Hilfe des Langzeitinkubationssystems RUSITEC untersucht. Die eingesetzten Schadgrassilagen wiesen mehrheitlich Reineiweißanteile am Rohprotein unter 50 % auf und während ihrer Verfütterung waren in den Herkunftsbetrieben vermehrt klinische Erkrankungen in Form von Fruchtbarkeits-, Stoffwechsel- und Verdauungsstörungen sowie erhöhte Milchzellzahlen, Lahmheiten und plötzliche Todesfälle aufgetreten. Als Standardkontrolle diente eine Grassilage, deren Verfütterung nicht mit gesundheitlichen Beeinträchtigungen assoziiert wurde und deren Reinweißanteil am Rohprotein über 50 % lag. Jeder RUSITEC-Lauf begann mit einer achttägigen Einlauf- und Kontrollphase, in der täglich 10,5 g Trockensubstanz an Heu und 3,4 g Kraftfutter (18 % Rohprotein) zur Beladung der Fermenter eingesetzt wurden. Anschließend erfolgten, anstelle von Heu, die Zulagen der Grassilagen (jeweils 10,5 g Trockensubstanz/Tag) über eine Dauer von insgesamt zehn Tagen (Versuchsphase). Die täglich zugeführte Kraftfuttermenge blieb konstant. Die nachfolgende Auslaufphase (zehn Tage), in der die Beschickung der Fermenter derer der Einlauf- und Kontrollphase entsprach, endete an Tag 28. In Fermenterflüssigkeitsproben, die vor der täglichen Futterzulage entnommen wurden, erfolgte die Messung der Ammoniakkonzentration und des Gehalts an bakteriellem Protein, sowie der Konzentrationen der freien Aminosäuren Aspartat, Glutamat, Serin, Histidin, Glycin, Threonin, Alanin, Arginin, Tyrosin, Valin, Methionin, Tryptophan, Phenylalanin, Isoleucin und Leucin. Die Gesamtgehalte an freien Aminosäuren wurden berechnet. Unter Zulagen der Schadgrassilagen erreichten die Ammoniakkonzentrationen im Mittel 6,12 bis 81,3 % höhere Werte als unter Zulagen der Kontrolle (8,45 versus 9,06 mmol/L bis 10,5 versus 18,9 mmol/L). Die mittlere Beeinflussung der Gehalte bakteriellen Proteins war bei unterschiedlichen Rohproteingehalten in den Schadgrassilagen (156 bis 277 g/kg Trockensubstanz) gegenüber der Kontrolle geringeren Ausmaßes (-17,9 bis +16,7 %). Ebenso zeigten die Gesamtkonzentrationen der freien Aminosäuren unter Zulagen der meisten Schadgrassilagen eher geringe Abweichungen (-8,82 bis +13,7 %) gegenüber der Kontrolle. Zulagen der Schadgrassilagen verbesserten folglich das Substratangebot für aminosäurenfermentierende Bakterien und führten zu erhöhtem N-Verbindungsabbau sowie der Vermehrung desaminierender Spezies. Der demzufolge erhöhte N-Turnover und vermutlich auch die Benachteiligung proteo- und peptidolytisch aktiver Bakterien verringerten die Netto-Proteinsynthese von Bakterien in der RUSITEC-Fermenterflüssigkeit. Selbiges äußerte sich in überwiegend erniedrigten N-Nutzungseffizienzen der flüssigkeitsassoziierten Bakterien bei der Fermentation von Schadgrassilagen im Vergleich mit Kontrollgrassilagen (0,028 bis 0,037 versus 0,022 bis 0,030 g bakterielles N/g N-Input). Diskrepanzen zwischen der Höhe der Rohproteinzulagen und den N-Wiederfindungsraten im RUSITEC (bezogen auf die erfassten Parameter) deuten aber möglicherweise auch auf eine Akkumulation bakteriell nicht genutzter N-Verbindungen, wie zum Beispiel schwer ruminal abbaubarer Peptide im Pansensaft hin. Eine Korrelation zwischen der Höhe des prozentualen Reineiweißanteils am Rohproteingehalt in den Schadgrassilagen und dem Grad der Auswirkungen auf den ruminalen Proteinstoffwechsel im Pansensaft war dagegen nicht zu verzeichnen. Es ist daher davon auszugehen, dass weitere Faktoren wie die Abbaubarkeit vorhandener N-Verbindungen oder auch die absolute Höhe des Rohproteinangebots im Zusammenhang mit der den Bakterien zur Verfügung stehenden Energie ebenfalls Einfluss auf den Eiweißstoffwechsel im RUSITEC nahmen. Es ist möglich, dass die beobachteten Veränderungen im Proteinstoffwechsel im Pansensaft durch Grassilagen mit niedrigem prozentualem Reineiweißanteil am Rohprotein zur Ätiologie der „Faktorenerkrankung Milchviehherde“ bzw. zu einer erhöhten Inzidenz von Produktionserkrankungen in Milchviehbeständen beitragen. Jedoch sind die beobachteten Auswirkungen auf die erhobenen Parameter nicht ausreichend, um allein dafür verantwortlich zu sein.

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Gresner, Nina: Untersuchungen zum Einfluss von Grassilagen mit niedrigen Reineiweißgehalten auf den Eiweißstoffwechsel im Pansensaft in-vitro. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

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