Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Endokrinologie der peripartalen Energiestoffwechseladaptation der Milchkuh

Kretschmer, Janina

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation sollte ein systematisches Review erstellt und somit die vorhandene Evidenz der peripartalen (Woche -3 bis Woche +1) endokrinologischen Veränderungen der Energiestoffwechseladaptation der Milchkuh zusammengetragen und weiterführend ausgewertet werden. Zur Erweiterung der so gefundenen Evidenz sollten Blutproben in zwei Teilstichproben untersucht und ausgewertet werden. Vor dem Erstellen des systematischen Reviews wurden einige Vorkehrungen, mit dem Ziel das Auftreten von Bias möglichst gering zu halten, getroffen. Für die systematische Literaturrecherche wurden zunächst gezielt, als sich ergänzende Informationsquellen, digitale Literaturdatenbanken (PubMed, CAB Abstracts und Web of Science Core Collection), ein Discovery-System (VetSearch), eine wissenschaftliche Suchmaschine (Google Scholar) und ein Katalog mit Zeitschriften- und Aufsatzdatenbank (GVK Plus) ausgewählt und dann, nach ausführlichem Pilot-Searching, für jede Informationsquelle mehrere Suchstrategien erstellt. Die dabei gefundene Primärliteratur wurde anschließend mittels Handsuche in Kongressliteratur, Referenzlisten, DART-Europe und mittels Google und dem Operator site: auf hochschuleigenen Webseiten weiter ergänzt. Um eine Objektivität des Ergebnisses zu gewährleisten, wurden die Primärstudien im Evidenzbericht methodisch und inhaltlich in tabellarischer Form zusammengefasst und eine Qualitätsbewertung anhand einer zuvor erarbeiteten Qualitätscheckliste vorgenommen. Die bei der ausführlichen Literatursuche gefundenen 241 Publikationen wurden jeweils den in ihnen untersuchten Hormonen zugeordnet und es wurden alle Primärstudien, die zu den drei Hormonen mit den meisten Veröffentlichungen gehörten (Insulin, IGF-1, GH), ausgewertet. Außerdem wurden, stellvertretend für ein Hormon zu dem bisher nur wenige Daten vorliegen, die Primärstudien zum Hormon Glukagon analysiert. Bei der Überprüfung der vorhandenen Evidenz auf Durchführbarkeit einer Metaanalyse stellte sich nach eingehender Prüfung der zuvor erstellten Übersichtstabellen heraus, dass die Datenlage für eine statistische Auswertung nicht ausreichend war. Da sich die gefundenen Primärstudien methodisch als sehr heterogen darstellten, konnte die Evidenz nur auszugsweise verglichen werden. Bei den Hormonen Insulin, Glukagon und IGF-1 spricht die Datenlage größtenteils übereinstimmend für einen a.p. Abfall der Plasmakonzentrationen, der bis in die erste Woche p.p. hinein anhält und nur beim Glukagon schon in dieser Woche wieder ansteigt. Für die GH-Plasmakonzentration wird teils ein Anstieg, der in der letzten Woche a.p. einsetzt und teils ein a.p. Abfall, der in der ersten Woche p.p. in einen Anstieg übergeht, beschrieben. Weiterhin liegen evidenzbasierte Daten vor, nach denen Färsen im peripartalen Zeitraum höhere Insulin- und IGF-1-Plasmakonzentrationen als Kühe haben. Hinsichtlich eines Einflusses der Intensität der Fütterung, bzw. des Futterenergiegehalts auf Hormonkonzentrationen, wurden mehrere Primärstudien mit teilweise widersprüchlichen Ergebnissen publiziert. Bezüglich der Insulin- und IGF-1-Plasmakonzentration wurden entweder keine Auswirkungen der Fütterung auf die peripartalen Hormonkonzentrationen gemessen oder eine intensivere Fütterung ging mit höheren Hormonkonzentrationen einher. Für Insulin liegen im Gegensatz dazu auch vereinzelte Daten vor, nach denen bei einer restriktiven Fütterung höhere Insulin-Plasmakonzentrationen gemessen wurden. Bei der Glukagon-Plasmakonzentration wurden peripartal entweder keine Auswirkungen der Fütterung oder höhere Hormonkonzentrationen bei höherenergetischer Fütterung gemessen. Zur Ergänzung der vorhandenen Evidenz wurden durch die Blutproben- und Datenanalyse der Teilstichprobe 1 an Tag -14 (+-2) die Insulin-, Glukagon- und IGF-1-Plasmakonzentrationen von Kühen einer Gruppe mit hoher (n= 14) und einer Gruppe mit niedriger (n= 14) Futtertrockenmasseaufnahme verglichen. Dabei bestanden keine signifikanten Unterschiede der Insulin- und Glukagon-Plasmakonzentrationen zwischen den beiden Gruppen (p= 0,4388 und p= 0,2334). Die IGF-1-Plasmakonzentration war bei der Gruppe mit hoher Futteraufnahme schwach signifikant niedriger (p= 0,0134) als bei der Gruppe mit niedriger Futteraufnahme. Bei der statistischen Auswertung der Teilstichprobe 2 (n=98) wurden für Insulin und IGF-1 bei Färsen und Kühen in Woche -2 jeweils hoch signifikant höhere Plasmakonzentrationen als in Woche +1 gemessen (beide p<0,001), was im Konsens mit der vorhandenen Evidenz ist. Bei der Unterteilung der Teilstichprobe 2 in zwei Fütterungsgruppen, bei der die eine ein Grobfutter mit einer NEL von 6,1 MJ/kg TM und die andere ein Grobfutter mit einer NEL von 6,5 MJ/kg TM erhielten, konnten, wie in einem Teil der publizierten Primärstudien bereits beschrieben, kein Einfluss der Fütterung auf die Insulin- und IGF-1-Plasmakonzentrationen im peripartalen Zeitraum nachgewiesen werden (alles p≥0,05). Ergänzend dazu wurde auf einen Einfluss der beiden Fütterungsgruppen auf die Parameter Futterfrischmasseaufnahme, NEL-Aufnahme aus der Futtertrockenmasseaufnahme und Körpergewicht im a.p. (Woche -3 bis -1) und p.p. (Woche +1) Zeitraum untersucht, wobei zu keinem Zeitpunkt und in keinem Parameter ein Unterschied zwischen den beiden Fütterungsgruppen nachweisbar war (alle p≥0,05). Weiterführend könnten die bei der systematischen Literatursuche gefundenen Publikationen zu den Hormonen, die im Evidenzbericht der vorliegenden Arbeit beschrieben aber nicht eingehender untersucht wurden, ausgewertet werden und die Literatursuche insgesamt aktualisiert werden, um den Gesamtüberblick über die peripartale endokrinologische Stoffwechselanpassung der Milchkuh zu vervollständigen. Anschließend könnten weitere sich daraus ergebende Wissenslücken durch Primärstudien geschlossen werden.

Within the scope of this dissertation a systematic review has been developed in order to summarize the existing evidence of the endocrinology of the peripartal (week -3 to week +1) metabolic adaptation in dairy cows. In order to extend the literature data, blood samples were drawn and examined for specific endocrine endpoints. Before the systematic review was developed, there had to be taken some precautions with the goal to minimize bias. Complementary information sources were used for the literature research and several search strategies were created after detailed pilot-searching. As information sources digital literature databases (PubMed, CAB Abstracts and Web of Science Core Collection), a discovery system (VetSearch), a scientific search engine (Google Scholar) and a catalogue with essay and journal database (GVK Plus) were selected. After these steps the primary literature found in this process was supplemented by handsearching in congress literature, reference lists, DART-Europe and by google search with the operator site: on university´s websites. To show the result as objective as possible, the primary studies were summarized in terms of content and methodology in tabular form in the evidence report, based on a previously prepared quality checklist. In the comprehensive literature search 241 publications were found and associated to the hormones studied in them. All primary studies that included data of the three hormones with the most publications (insulin, IGF-1, GH) were evaluated in detail. Additionally primary studies on glucagon were analysed as an example of a less studied hormone. When examining the existing evidence for the feasibility of a meta-analysis, it turned out after a detailed examination of the previously prepared summary tables that the published data on insulin, IGF-1 and GH was not appropriate for a statistical evaluation. This assumption was done because of methodological heterogeneity of the found primary studies. It was consistently described in the primary studies that insulin-, glucagon- and IGF-1- plasma concentrations decrease from a.p. to p.p. Insulin and IGF-1 remain low in the first week p.p. and glucagon begins to increase already in the first week postpartum. In some studies plasma GH concentration is increased in the last week a.p. and in contrast some other studies describe a GH decrease a.p. and a GH increase in week +1. Furthermore there are primary data which show that insulin and IGF-1 concentrations were higher in heifers than in cows during the peripartal period. Several primary studies with partly contradictory results were published with regard to an influence of the feeding intensity or of the feed energy content on insulin, IGF-1 and glucagon. The feeding intensity had either no influence on the peripartal insulin- or IGF-1- plasma concentrations or a more intensive feeding was associated with higher insulin- or IGF-1- concentrations. In contrast there are data available, which show higher insulin concentrations with a restrictive feeding regime. For a higher energy content in the ration either no effects on the glucagon concentration or higher glucagon concentrations than in lower energy feeding groups were described. To complement the existing literature evidence with own data, the insulin-, glucagon- and IGF-1- plasma concentrations in sample-set 1 were measured in two groups of cows on day -14 (+-2). One group (n=14) had a higher dry matter feed intake and one group had a lower dry matter feed intake (n=14). The insulin- and glucagon plasma concentrations were comparable (p= 0.4388 and p= 0.2334). The IGF-1- plasma concentration was lower in the group with a higher dry matter feed intake than in the group with a lower feed dry mass intake (p= 0.0134). In the statistical evaluation of the sample-set 2 (n=98) significant higher insulin- and IGF-1- plasma concentrations were found in the blood samples from heifers and cows in week -2 compared to week +1 (both p<0.001), which is in consensus with the available literature. After dividing the sample-set 2 in two feeding groups (roughage NEL 6,1 MJ/kg dry matter or NEL 6,5 MJ/kg dry matter), no influence of the feeding group could be shown on the peripartal insulin- or IGF-1- plasma concentrations, which is also in agreement with some of the described primary studies (p≥0.05). In this study, no influence of the feeding group on the fresh matter feed intake, NEL intake from the dry matter feed intake or body weight was detectable at any time (week -3 to +1) and in any of the measured parameters between the two feeding groups (all parameters p≥0.05). In further studies the primary literature of the hormones, which were shown in the evidence report of this evaluation but were not further analysed yet, might be evaluated in further systematic reviews and missing data could be measured in order to complete the overview over the endocrinological metabolic adaptation in dairy cows.

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Kretschmer, Janina: Endokrinologie der peripartalen Energiestoffwechseladaptation der Milchkuh. Hannover 2019. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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