Konzentrationen von Propionsäure im Serum von Rindern - eine Pilotstudie

Propionsäure wird beim ruminierenden Wiederkäuer im Pansen im Zuge der mikrobiellen Fermentation pflanzlicher Kohlenhydrate gebildet (bis zu 48 mol/Tag). Aus dem Pansen absorbierte Propionsäure wird in der Leber (bis zu 75 %) und zum Teil auch in der Milchdrüse (bis zu 25 %) über zwei mitochondriale Schlüsselenzyme (Propionyl-CoA Synthetase, EC 6.2.1.17; Propionyl-CoA Carboxylase, EC 6.4.1.3) zu Glucose umgesetzt. Eine Hemmung dieser Enzyme durch phenolische Verbindungen wurde in vitro an ovinen Hepatozyten nachgewiesen. Somit könnte Propionsäure bei weiterhin hoher Neubildung im Pansen folglich im Blut akkumulieren. Im peripheren venösen Blut von Rindern sind daher sowohl sehr niedrige als auch sehr hohe Propionsäurekonzentrationen zu erwarten. Aus der Literatur sind bis auf experimentelle Daten keine Angaben über Propionsäuregehalte im Blut von Rindern aus landwirtschaftlichen Betrieben zu entnehmen. Das Ziel dieser Pilotstudie war es, die Variabilität der Propionsäurekonzentrationen im Serum von Rindern unterschiedlicher Herkunftsbetriebe mittels Gaschroma-tographie zu bestimmen und einen ersten Referenzbereich aus den Daten abzuleiten. Insgesamt wurden 360 Serumproben von Rindern auf die Gehalte an Propionsäure untersucht. Von diesen Proben stammten 180 von chronisch kranken und 180 von gesunden Rindern verschiedener Kontroll- und Fallbetriebe. Fallbetriebe sind Milchviehbetriebe mit einem besonderen chronischen, unspezifischen Krankheitsgeschehen. Zusätzlich wurden 60 Proben akut erkrankter Rinder untersucht. Die Methode beruht auf der Derivatisierung von Propionsäure durch die Reaktion mit 2-Chlorethylchlorformiat. Das Serum wurde zunächst mit dem internen Standard (n-Valeriansäure) versetzt und mit konzentrierter Salzsäure deproteinisiert und anschließend zentrifugiert. Für die weitere Bearbeitung wurden die Proben mit Natronlauge alkalisiert und unter Vakuum getrocknet. Anschließend erfolgte die Zufügung des Reaktionsmediums bestehend aus Pyridin, Acetonitril und 2-Chlor-ethanol zur eingeengten Probe. Unter Zugabe von 2-Chlorethylchlorformiat entsteht das Propionsäurederivat Chlorethylpropionat. Im letzten Schritt wird das Derivat mit Chloroform extrahiert und gaschromatographisch analysiert. Als interner Standard wurde n-Valeriansäure entwickelt (ermittelte Nachweisgrenze für Propionsäure: 45,26 µmol/l). Die Variationskoeffizienten in Serie für n-Valerian-säure und Propionsäure lagen jeweils bei 5 % und 4,4 %. Zusätzlich wurden alle Proben mit einer modifizierten Methode analysiert, die Gehalte unterhalb der Nachweisgrenze von 45,26 µmol/l aufwiesen. In diesen Proben konnten Propionsäuregehalte bis 0,0001 µmol/l ermittelt werden. Es konnte kein Einfluss der Tiergruppe (krank oder gesund) auf die Propionsäure-konzentrationen festgestellt werden. Hingegen konnte ein Betriebseffekt gezeigt werden, da Unterschiede in den Propionsäurekonzentrationen jeweils zwischen den kranken und gesunden Tieren unterschiedlicher Fall- und Kontrollbetriebe festgestellt wurden. Das 2,5 % Quantil und das 97,5 % Quantil der gesunden Rinder der Kontrollbetriebe umfassen Propionsäurekonzentrationen von 0,01 bis 1167 µmol/l. Die hohe Variabilität der Propionsäuregehalte innerhalb des untersuchten Kollektivs lässt sich mit sehr unterschiedlichen Faktoren erklären, die den Propionsäurespiegel im Blut bestimmen: die Rationszusammensetzung, die Trockenmasseaufnahme sowie der Zeitpunkt der Blutentnahme im Abstand zur Fütterung. Es sind Fütterungsversuche nötig, insbesondere um die Bedeutung dieser Faktoren im Hinblick auf einen möglichen Betriebseffekt zu untersuchen und um die Rolle von Propionsäure als möglichen Biomarker für die Rindergesundheit bzw. als Indiz für das Vorliegen der „Faktorenerkrankung Milchviehherde“ zu prüfen.