Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Genetische Analysen zur Endoparasitenresistenz und Einfluss von Infektionen mit Magen-Darm-Strongyliden, Fasciola hepatica und Dictyocaulus viviparus auf Milchproduktions- und Fruchtbarkeitsparameter bei Milchkühen

May, Katharina

Infektionen von Milchkühen mit Endoparasiten können zu Leistungseinbußen und damit zu wirtschaftlichen Verlusten in Milchviehbetrieben führen. Neben gastrointestinalen Nematoden (GIN) sind der große Leberegel Fasciola hepatica sowie der Rinderlungenwurm Dictyocaulus viviparus unter Weideproduktionsbedingungen von Bedeutung. Schätzungen zum Einfluss patenter Infektionen auf Leistungsparameter für unbehandelte Milchkühe auf Einzeltierebene liegen bislang nur unzureichend vor. Ein Ziel der vorliegenden Studie war es daher, Assoziationen zwischen patenten Infektionen mit GIN, D. viviparus sowie F. hepatica mit den Milchleistungsparametern Milchmenge, Milchprotein- und fettgehalt auf phänotypischer Ebene zu schätzen. Des Weiteren sollten der Einfluss von GIN-Infektionen auf Fruchtbarkeitsparameter sowie der Einfluss von F. hepatica-Infektionen auf Fruchtbarkeitsparamater und die somatische Zellzahl in der Milch detektiert werden. Die Analysen erfolgten mittels (generalisierter) linear gemischter Modelle unter Einbeziehung fixer und zufälliger Effekte auf Basis von Testtagsdaten der Kühe. Für GIN- (P = 0,88) und F. hepatica-Infektionen (P = 0,0905) konnte kein signifikanter Einfluss auf die durchschnittliche tägliche Milchleistung nachgewiesen werden, wohingegen eine signifikant negative Assoziation zwischen D. viviparus-Infektionsstatus und der durchschnittlichen täglichen Milchleistung beobachtet wurde (P = 0,04). Der F. hepatica oder D. viviparus-Infektionsstatus zeigte keinen signifikanten Effekt auf den Milchprotein- oder fettgehalt (P > 0,05). Zudem konnte keine signifikante Assoziation zwischen patenten F. hepatica-Infektionen und der somatischen Zellzahl in der Milch geschätzt werden (P = 0,2742). Mit GIN infizierte Kühe zeigten eine signifikante Reduktion des Milchproteingehaltes (P = 0,01), wohingegen keine negative Beziehung zwischen GIN-Infektionsstatus und Fruchtbarkeitsparametern beobachtet wurde. Um 4,7 Tage signifikant längere Rastzeiten wurden bei den F. hepatica-infizierten Kühen geschätzt (P = 0,0251), jedoch zeigten sich keine Assoziationen mit den anderen Fruchtbarkeitsparametern. In den letzten Jahrzehnten wurde zunehmend auf alternative Strategien zur Parasitenbekämpfung, wie die Zucht von Rindern mit verbesserter Resistenz gegen Endoparasiten, fokussiert. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Studie war es daher, einen Vergleich zwischen verschiedenen Selektionslinien schwarzbunter Milchkühe hinsichtlich ihrer Resistenz für endoparasitäre Infektionen vorzunehmen und genetische (Ko)varianzkomponenten für endoparasitäre Infektionen und Produktionsparameter zu schätzen. Mittels linear gemischter Modellanalysen zeigten sich signifikante Unterschiede zwischen den Selektionslinien hinsichtlich der Anfälligkeit für GIN- (P ≤ 0,0001) und D. viviparus-Infektionen (P = 0,01), jedoch zeigte die Selektionslinie keinen signifikanten Einfluss auf F. hepatica-Infektionen (P = 0,12). Die niedrigsten GIN-Eiausscheidungsraten wurden für die neuseeländische sowie die an Weidesysteme adaptierte Selektionslinie festgestellt, welche die bessere Anpassung solcher Linien an Weidebedingungen reflektiert. Niedrige Heritabilitäten zwischen 0,04 und 0,06 wurden für die beiden Endoparasitenmerkmale „Eiausscheidung von GIN“ und die „Larvenausscheidung von D. viviparus“ geschätzt. Die moderate Heritabilität von 0,33 für das Merkmal „Eiausscheidung von F. hepatica“ deutet auf eine genetische Variation hinsichtlich dieses Merkmales hin und bietet Potential für die Nutzung in zukünftigen Zuchtzielen. Genetische Korrelationen zwischen Endoparasiten- und Leistungsmerkmalen wurden mittels Random-Regressions-Modellen geschätzt und zeigten überwiegend negative Korrelationen, sodass sich ein zeitgleicher genetischer Fortschritt für beide Merkmale erwarten lässt. Klinische Symptome wie z.B. Husten werden in epidemiologischen Studien teilweise als Goldstandard verwendet, um D. viviparus-Infektionen bei Milchkühen zu erfassen. Daher war ein weiteres Ziel dieser Arbeit, die Beziehung zwischen Ergebnissen der Koproskopie und dem Auftreten von Husten auf individueller Tierebene zu bestimmen. Bei nur 4,9 % (3/61) aller Kühe mit dem klinischen Symptom Husten konnte eine patente D. viviparus-Infektion nachgewiesen werden, was zeigt, dass Husten nicht als zuverlässiger Parameter zur Detektion von Lungenwurminfektionen bei Milchkühen angesehen werden kann. In der vorliegenden Arbeit wurden bei einigen Kühen Eier von Pansenegeln in der koproskopischen Untersuchung diagnostiziert und mittels molekulargenetischer Methoden die Spezies Calicophoron daubneyi analog zu Berichten aus anderen europäischen Ländern nachgewiesen.

Endoparasite infections in dairy cattle may lead to reduced performance, e.g. reduced milk yield and fertility and can result in high economic losses in dairy cattle farms. Gastrointestinal nematodes (GIN), the bovine lungworm (Dictyocaulus viviparus) and the liver fluke (Fasciola hepatica) are the most important parasitic helminths in pasture-based cattle production worldwide. Estimations concerning the impact of patent infections on production parameters in untreated individual dairy cows are lacking. Hence, the first objective of the present study was to estimate associations between patent infections with GIN, D. viviparus or F. hepatica and the milk production parameters milk yield, milk protein and milk fat content on a phenotypic scale. A further aim was to detect the impact of GIN infections on the fertility parameters success in first insemination and calving to first service interval. Moreover, associations between patent F. hepatica infections and somatic cell count in milk, calving interval, calving to first service, success in first insemination and non-return rate at day 56 were estimated. The analyses were carried out via linear mixed and generalized linear mixed models including fixed and random effects on the basis of dairy cow test-day data. No significant impact on total milk production was detected for GIN (P = 0.88) or F. hepatica infections (P = 0.0905) in the multivariable analysis, while a significant negative association between D. viviparus infection status and average daily milk production was observed (P = 0.04). The majority of cows in this study appeared to be re-infected with D. viviparus, resulting in a sufficient immune response to prevent effects on milk protein and fat content, but may not be adequate to keep total daily milk production at a constant level. The F. hepatica or D. viviparus infection status had no significant impact on milk protein or fat content (P > 0.05). Furthermore, no significant association between patent F. hepatica infections and somatic cell count was found (P = 0.2742). GIN infected cows showed a significant reduction in milk protein content (P = 0.01), while negative relationships between the infection status for GIN and fertility parameters were not observed. A significantly higher average calving to first service interval of 4.7 days was detected in F. hepatica infected cows (P = 0.0251), but no significant relationship was found for the other fertility parameters. Beside anthelmintic treatments, alternative strategies for breeding cattle with enhanced resistance against endoparasites were investigated during the last years. Another objective of the present study was therefore to compare different Black and White cattle selection lines regarding endoparasite resistance, and to estimate genetic (co)variance components for endoparasite infections and production parameters. Significant differences in susceptibility to endoparasite infections between selection lines were observed for infections with GIN (P ≤ 0.0001) and D. viviparus (P = 0.01), while the selection line had no effect on infections with F. hepatica (P = 0.12), estimated via linear mixed model analyses. Lowest and similar infection rates for GIN were identified for the HF-NZL and the pasture adapted HF line, reflecting better adaptation of grassland selection lines to grassland systems. Low heritabilities between 0.04 and 0.06 were identified for the endoparasite traits “faecal egg count for GIN” and “faecal larvae count for D. viviparus”. The moderate heritability estimate of 0.33 for FEC-FLU indicates substantial genetic variation for F. hepatica in selected lines of Black and White cattle, which can be of use in overall dairy cattle breeding goals. Genetic correlations between endoparasite traits and production traits were estimated via random regression models and showed favourable (almost negative) correlations, which allows genetic progress in both trait categories simultaneously. Hence, breeding for improved milk yield in dairy cattle is not accompanied by a higher susceptibility to endoparasite infections. The presence of clinical symptoms such as coughing is used as a gold standard to detect infections with D. viviparus in some epidemiological studies in dairy cattle. Hence, a further objective of the study was to estimate the relationship between individual faecal examinations and the occurrence of coughing as a clinical symptom. Among coughing cows, only 4.9% (3/61) had a patent D. viviparus infection, showing that coughing is not a reliable indicator to detect lungworm infections in dairy cattle. Corposcopical examination revealed rumen fluke eggs in some cows of the present study. In analogy to other European countries, rumen fluke eggs were found to be Calicophoron daubneyi via molecular species identification.

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May, Katharina: Genetische Analysen zur Endoparasitenresistenz und Einfluss von Infektionen mit Magen-Darm-Strongyliden, Fasciola hepatica und Dictyocaulus viviparus auf Milchproduktions- und Fruchtbarkeitsparameter bei Milchkühen. Hannover 2019. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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