Effects of monensin and essential oils on ruminal fermentation, performance, energy metabolism and immune parameters of dairy cows during the transition period

Durch genetischen Fortschritt und eine Verbesserung des Managements werden in der modernen Milchviehhaltung immer höhere Milchleistungen erzielt, während der Metabolismus der einzelnen Kühe so vermehrt vor Herausforderungen gestellt wird. Die abnehmende Futteraufnahme rund um die Abkalbung führt zusammen mit dem Bedarf des Fetus für das Wachstum und den Bedarf der einsetzenden Laktation zu einer negativen Energiebilanz der Kuh. Es ist nicht überraschend, dass in dieser frühen Phase der Laktation die höchste Inzidenz an Produktionserkrankungen vorliegt. Daher konzentriert sich das Gebiet der Rinderernährung seit langer Zeit auf die Erforschung von Maßnahmen, welche die Futteraufnahme, den Energiestatus, den Metabolismus und die Gesundheit der Milchkuh in dieser kritischen Phase unterstützen. Solche Eigenschaften wurden für das ionophore Antibiotikum Monensin nachgewiesen, da gezeigt wurde, dass es die mikrobielle Pansenflora hin zu Gram-negativen Bakterien verschiebt und so zu einer gesteigerten Propionatbildung und einer verminderten Methanbildung führt. Propionat stellt den Hauptvorläufer der hepatischen Glukoneogenese dar und könnte daher die Glukoseverfügbarkeit rund um die Abkalbung verbessern und so dem postpartalen Energiemangel entgegenwirken. Nachdem Antibiotika zur Leistungsförderung in der Europäischen Union verboten wurden, hat sich die Suche nach natürlichen Alternativen zu Monensin stark vermehrt und insbesondere die ätherischen Öle sind in den Fokus gerückt. Denn für diese sekundären Pflanzenmetaboliten konnte ebenfalls eine Beeinflussung der Pansenflora nachgewiesen werden, obwohl die Ergebnisse hinsichtlich des Fermentationsprofiles der kurzkettigen Fettsäuren nicht immer konstant waren sondern abhängig von der verwendeten Komponente und der Dosis. Vor Kurzem wurde Monensin als intraruminaler Bolus wieder in der Europäischen Union für hoch konditionierte Kühe als Tierarzneimittel kurz vor der Abkalbung zugelassen. Doch im Angesicht des öffentlichen Interesses für mögliche Rückstände von Antibiotika in Nahrungsmittel tierischen Ursprunges und der Entwicklung von bakteriellen Resistenzen, besteht nach wie vor Bedarf nach natürlichen Alternativen zu Monensin. Den Blutmetaboliten nicht-veresterte Fettsäuren (NEFA) und beta-Hydroxybutyrat (BHB), welche besonders in Energiemangelsituation stark ansteigen, wird eine zentrale Rolle in der verminderten Immunfunktion rund um die Abkalbung nachgesagt. Daher stellt sich ebenso die Frage, ob Monensin und ätherische Öle auch einen Einfluss auf die Immunfunktion haben, zum einen indirekt, über eine Verbesserung des Energiehaushaltes der Kuh, oder aber direkt und so den Gesundheitsstatus in der frühen Laktation verbessern können. Hierfür wurde eine Studie mit 60 multiparen Deutsch Holsteinkühen (mittlere Laktation 2,3 ± 1,4 (Standardabweichung)) durchgeführt, welche auf einem Tiermodell zur Untersuchung der subklinischen Ketose basierte. Die Kühe wurden 6 Wochen vor der Abkalbung entsprechend ihrer Körperkondition (BCS) in eine Gruppe geringerer (LC, n = 14) und höherer Kondition unterteilt. Letztere wurden in der Trockensteherphase überfüttert und in der frühen Laktation verzögert mit Energie versorgt, um eine negative Energiebilanz mit einhergehender Körperfettmobilisierung und Ketonkörperbildung hervorzurufen. Diese hoch konditionierten Tiere wurden entweder einer Kontrollgruppe zugeordnet (HC, n = 13) oder sie erhielten einen Monensin-freisetzenden intraruminalen Bolus 3 Wochen vor der Abkalbung (HC/MO, n = 14) oder ein Gemisch von ätherischen Ölen von Tag -21 bis Tag +56 bezogen auf die Abkalbung (HC/EO, n = 15). Es wurden Futtermittelproben genommen und Leistungsparameter dokumentiert und des Weiteren Blut-, Pansensaft-, Milchproben und Leberbiopsien entnommen. Hierdurch wurden die Leistung und der Energiehaushalt der Kühe erfasst und das ruminale Fermentationsprofil, biochemische und hämatologische Variablen, Antikörper gegen das Bovine Virale Diarrhö Virus (BVBV) und die Populationen und Funktionen der Leukozyten ermittelt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Ziele des Tiermodells erfolgreich erreicht wurden: Die Kühe konnten durch die Fütterung zur Abkalbung weiter zunehmen und haben nach dieser enorm in der Frühlaktation an Körpermaße verloren, wie man an den BCS und NEFA Werten erkennen kann. Die Prävalenz der subklinischen und klinischen Ketose (BHB > 1.2 mmol/L) lag in der HC Gruppe 36% höher als in der LC Gruppe. Im ruminalen Fermentationsprofil konnte eine gesteigerte Propionatbildung in der Monensingruppe, aber nicht in der ätherischen Öle Gruppe, nachgewiesen werden, welche in keiner der beiden Gruppen mit einer gesteigerten Blutglukosekonzentration einherging. Betrachtet man die Leistung der Kühe, konnten die Futteraufnahme (DMI) in der Laktation und die Milchmenge nicht durch die Supplemente verändert werden, aber Monensin führte zu einer gesteigerten Futtereffizienz (DMI/Energie-korrigierte Milch). Biochemische Parameter deuten darauf hin, dass in den hoch konditionierten Tieren eine verminderte Leberfunktion und -integrität vorlag, da die Konzentration im Blut von Bilirubin in allen hoch konditionieren Tieren und von Aspartat-Aminotransferase (AST), gamma-Glutamyltransferase (GGT) und Glutamat Dehydrogenase (GLDH) in der HC und HC/EO Gruppe erhöht waren. Monensin konnte die Konzentration von BHB im Blut senken, obwohl die NEFA Freisetzung unverändert war. Es führte zu einer geringeren Konzentration von Blutmetaboliten, die auf eine verminderte Hepatozytenintegrität hinweisen könnten. Die Immunparameter zeigten eine deutliche Beeinflussung durch die Abkalbung, wie es besonders an der Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in den neutrophilen Granulozyten und den BVDV Antikörpertitern sichtbar wurde. Die Antikörperreaktion zeigte sich in der Monensin Gruppe besonders hoch in Vergleich zu der ätherischen Öle Gruppe. Milchkühe, die vor der Abkalbung eine hohe Körperkondition aufweisen, scheinen von einem Monensin-freisetzenden Bolus 3 Wochen vor der Abkalbung zu profitieren, da eine erhöhte Bereitstellung von ruminalem Propionat für die hepatische Glukoneogenese die Energieverfügbarkeit der Kuh zu verbessern scheint und so vermutlich einen antiketogene Wirkung ausübt. Des Weiteren konnte so die Futtereffizienz in der Frühlaktation gesteigert werden. Außerdem lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass Monensin direkte oder indirekte Effekte auf die Leber und das Immunsystem ausübt, welche noch weiterer Abklärung bedürfen. Für die supplementierte Dosis des Gemisches von ätherischen Ölen konnte kein Einfluss auf die ruminale Propionatbildung, den Energiehaushalt, die Leistung und die Gesundheit der Milchkühe nachgewiesen werden. Andere Komponenten der ätherischen Öle, andere Gemische und andere Dosen könnten möglicherweise bessere Ergebnisse erzielen.