Assoziation zwischen der Vitamin- und Spurenelementversorgung auf norddeutschen Milchviehbetrieben und dem Schilddrüsenstoffwechsel der Milchkuh
Die Schilddrüse der Milchkuh übernimmt wichtige Aufgaben bei der Regulation des Stoffwechsels und hat zudem einen Einfluss auf die Fruchtbarkeit. Für den Schilddrüsenstoffwechsel ist wiederum eine adäquate Nährstoffversorgung auch mit Vitaminen und Spurenelementen von entscheidender Bedeutung. Dabei greifen Vitamine und Spurenelemente sowohl direkt als auch indirekt in den Schilddrüsenstoffwechsel ein und beeinflussen damit die Konzentration der Schilddrüsenhormone Tetraiodthyronin (Thyroxin, T4) und Triiodthyronin (T3) im Blut. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Assoziation zwischen der Konzentration von Vitamin A, D und E sowie der Spurenelemente Selen, Iod, Kupfer und Zink und den peripheren Schilddrüsenhormonen T4 und T3 zu untersuchen. Ferner war die Untersuchung des Einflusses auf die Fruchtbarkeit der laktierenden Milchkühe Gegenstand dieser Arbeit. Da die Verwendung von Referenzintervallen, die auf die Population, das Untersuchungsmaterial und die Messmethode angepasst sind, für die korrekte Beurteilung von Blutanalysen unerlässlich ist, wurden zudem für die genannten Vitamine und Spurenelemente sowie für die Enzymaktivität der Glutathionperoxidase (GPx) aktuelle Referenzintervalle generiert. Die Studie umfasste 131 laktierende Holstein-Friesian-Kühe, die auf 10 hochleistenden kommerziellen Milchviehbetrieben in Norddeutschland gehalten wurden (Az. 33.33-42502-04-23-00446). Von klinisch allgemeingesunden Tieren wurden einmalig Blutproben (Serum, EDTA) aus der Vena jugularis externa in der Zeit von Dezember 2023 bis Januar 2024 entnommen, wobei die Probenentnahme zwischen 09:00 und 12:00 Uhr erfolgte. 90 ± 30 Minuten nach der Beprobung erfolgte eine Zentrifugation zur Gewinnung von Serum für die folgenden Analysen. Eine statistische Auswertung wurde nach Abschluss aller Analysen durchgeführt. Die Referenzwerterstellung erfolgte nach der nichtparametrischen Methode unter Berücksichtigung der Empfehlun gen der American Society for Veterinary Clinical Pathology. Es konnte eine positive Korrelation zwischen Vitamin A und der T4-Konzentration nachgewiesen werden (P<0,05). Zudem korrelierte das T3:T4-Verhältnis mit der Vitamin A, D und E Konzentration im Blut der laktierenden Milchkühe. Im Gegensatz dazu konnte keine Assoziation zwischen den peripheren Schilddrüsenhormonen und der Spurenelementkonzentration im Serum demonstriert werden. Allerdings zeigte sich eine positive Korrelation zwischen der Enzymaktivität der GPx und den Schilddrüsenhormonen T4 und T3. Unter Berücksichtigung des Laktationsverlaufs konnte gezeigt werden, dass die Konzentration von T4 in den ersten 21 Tagen nach der Kalbung niedriger war als bei Kühen, die vor mehr als 150 Tagen gekalbt hatten. Zudem wiesen die Kühe 1 bis 21 Tage post partum niedrigere Vitamin A‑ und E‑Konzentrationen als Kühe im weiteren Laktationsverlauf auf. Kühe in der Laktationsperiode 22–70 Tage post partum zeigten dagegen eine niedriegere GPx-Aktivität und höhere Iodkonzentrationen im Vergleich zu Kühen auf, die vor mehr als 150 Tagen gekalbt haben. Unter Berücksichtigung der Trächtigkeitsdauer zeigte sich lediglich beim Parameter T4 ein Unterschied. Kühe im letzten Trächtigkeitsdrittel hatten höhere T4-Konzentrationen als Kühe im zweiten Trächtigkeitsdrittel. Kühe mit einer Azyklie in der postpartalen Periode wiesen ein höheres T3:T4-Verhältnis sowie niedrigere Vitamin A‑ und E‑Konzentrationen im Vergleich zu tragenden Kühen und zyklischen Kühen auf. Es konnte zudem eine negative Korrelation zwischen den peripheren Schilddrüsenhormonen T4 und T3 mit den unveresterten freien Fettsäuren, β-Hydroxybutyrat und Cholesterin sowie zwischen dem T3:T4-Verhältnis und Cholesterin aufgezeigt werden. Zudem korrelierte der Fett-Eiweiß-Quotient negativ mit T4 und T3. Des Weiteren wurden Referenzintervalle für die untersuchten Vitamine und Spurenelemente ermittelt. Zusammenfassend konnten in der vorliegenden Arbeit diverse Assoziationen aufgezeigt werden. Inwieweit fütterungsbedingte Assoziationen mit den Schilddrüsenparametern einen tatsächlichen kausalen Zusammenhang aufweisen, kann mit dem hier verwendeten Studiendesign nicht abschließend geklärt werden und sollte in weiteren Arbeiten untersucht werden. Die Schwankungen, die in Abhängigkeit des Laktationsstadiums zu sehen sind, sollten bei der Beurteilung der Korrelation aber auch bei der Beurteilung der Schilddrüsenhormone sowie Vitamin-A- und E- Konzentrationen berücksichtigt werden. Zur Beurteilung der Versorgungslage von Milchkühen sollten angepasste Referenzintervalle genutzt werden, um sowohl im Rahmen der Diagnostik auf Herdenebene als auch bei labordiagnostischen Untersuchungen klinisch erkrankter Einzeltiere belastbare und akkurate Interpretationen der Ergebnisse zu ermöglichen.
In dairy cows the thyroid gland is a key endocrine organ involved in the regulation of metabolic processes as well as reproductive performance. An appropriate supply of nutrients, including essential vitamins and trace elements, is indispensable for thyroid metabolism. Vitamins and trace elements exert direct and indirect effects on thyroid metabolism, consequently impacting thyroid hormone levels in the blood. Therefore, the aim of this study was to investigate the association between the concentrations of vitamins A, D, and E, as well as the trace elements selenium, iodine, copper, and zinc, with the peripheral thyroid hormones tetraiodothyronine (thyroxine, T4) and triiodothyronine (T3). In addition, the influence on the fertility of lactating dairy cows was examined. To enable a robust and accurate interpretation of blood analysis results, current reference intervals tailored to the respective population, sample material, and measurement method were established for vitamins (A, D, E) and trace elements (selenium, iodine, copper, zinc), and glutathione peroxidase (GPx) activity. The study included 131 lactating Holstein Friesian cows kept on 10 high-yielding commercial dairy farms in Northern Germany (experimental approval no: AZ 33.33-42502 04-23-00446). Blood samples (serum, EDTA) were collected once from clinically healthy animals via the external jugular vein between December 2023 and January 2024. Sampling took place between 9:00 and 12:00 a.m., and samples were centrifuged 90 ± 30 minutes after collection to obtain serum for subsequent analyses. Statistical evaluation was performed once all analyses had been completed. Reference intervals were established using the nonparametric method in accordance with the recommendations of the American Society for Veterinary Clinical Pathology. A positive correlation between vitamin A and T4 could be demonstrated (P<0,05). In addition, the T3:T4 ratio correlated with vitamin A, D, and E concentrations in the blood of lactating dairy cows. In contrast, no association between peripheral thyroid hormones and serum trace element concentrations could be demonstrated. However, a positive correlation was observed between GPx enzyme activity and the thyroid hormones T4 and T3. Considering the course of lactation, cows in the first 21 days postpartum had lower T4 compared to cows more than 150 days postpartum. In addition, vitamin A and vitamin E concentrations were lower in cows 1–21 days postpartum compared to cows that had been in lactation for longer. In contrast, cows in the lactation stage 22–70 days postpartum showed higher iodine concentrations and lower GPx enzyme activity compared to cows more than 150 days postpartum. Regarding gestational stage, a difference was only observed for the parameter T4: cows in the last third of gestation had higher T4 concentrations than cows in the second third. Cows with anestrus in the postpartum period exhibited a higher T3:T4 ratio as well as lower vitamin A and E concentrations compared to pregnant cows and cyclic cows. In addition, a negative correlation was demonstrated between the peripheral thyroid hormones T4 and T3 with non-esterified fatty acids, β-hydroxybutyrate, and cholesterol, as well as between the T3:T4 ratio and cholesterol. In addition, the milk fat-protein-ratio correlated negatively with T4 and T3. Furthermore, reference intervals for the examined vitamins and trace elements were determined. In summary, the present study identified associations between thyroid hormones and vitamins as well as GPx enzyme activity in blood. However, causal relationships between feeding-related parameters and thyroid hormone concentration cannot be conclusively inferred from the applied study design and should be investigated in further studies. Observed variations between lactation stages could also be considered when interpreting measured thyroid hormones as well as vitamins A and E. Assessment of vitamin and trace element status in dairy cows should rely on population-, sample material-, and method-specific reference intervals to ensure reliable interpretation at both herd and individual level.
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