Verhalten antioxidativer Parameter bei Jungrindern im Jahresverlauf

Zusammenfassung

Ziel der Studie war, das Verhalten antioxidativer Parameter bei Jungrindern während eines Jahres zu analysieren und mögliche gesundheitsrelevante Defizite in bestimmten Perioden aufzudecken. Material und Methoden: Im Verlauf eines Jahres wurden alle 2 Monate jeweils sechs gesunde, weibliche, 12 Monate alte Jungrinder der Rasse Holstein Friesian/Deutsche Schwarzbunte klinisch und labordiagnostisch untersucht. Die insgesamt 36 Tiere wurden im September, November, Januar, März und Juli im Stall in Anbindehaltung und im Mai ganztägig in einer Gruppe auf der Weide gehalten. Analysiert wurden die antioxidativen Parameter Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPX) und Trolox Equivalent Antioxidative Capacity (TEAC), der Hämatokrit sowie die Stoffwechselparameter β-Hydroxybutyrat, Bilirubin, Cholesterol, Protein, Albumin, Harnstoff, Haptoglobin, Kalzium, anorganisches Phosphat, Eisen, AP, AST, GLDH und CK. Ergebnisse: Die GPX-Aktivitäten waren im September und Januar signifikant niedriger als von März bis Juli. Erniedrigte TEAC-Konzentrationen wurden besonders im Januar und signifikant im März gegenüber September und November ermittelt. Die SOD-Aktivitäten differierten nicht gesichert. SOD und GPX korrelierten im gesamten Zeitraum gesichert, SOD und TEAC ebenfalls im ganzen Jahr (außer im Januar), GPX und TEAC nur im November sowie von März bis Juli. Albumin korrelierte gesichert mit der TEAC. Die Stoffwechselparameter lagen jederzeit in den physiologischen Bereichen außer Harnstoff im November und Juli sowie Phosphat im Mai. Schlussfolgerung: Die Jungrinder zeigten von September bis Januar signifikant erniedrigte GPX-Aktivitäten und besonders im Januar und März erniedrigte TEAC-Konzentrationen. Eine verminderte GPX-Aktivität stellt ein sicheres Zeichen für eine geringe Selenversorgung dar. Das ist unter anderem nachteilig für die Entwicklung von Färsen. Eine reduzierte Versorgung mit Antioxidanzien, insbesondere mit Vitamin E und β-Carotin, wird durch die TEAC angezeigt und hat vergleichbare negative Folgen wie die Selenunterversorgung. Zur Gesundheitsfürsorge ist demzufolge besonders im Winter auf ausreichende Spurenelementversorgung sowie gute Silagequalität zu achten.

Summary

Objective: To analyze the behavior of antioxidant parameters in young cattle over 1 year and to detect possible health-related deficits during certain periods. Materials and methods: Every 2 months over the course of 1 year, six healthy 12-month-old Holstein Friesian/German black and white heifers underwent a clinical examination and blood samples were obtained. The 36 animals were kept in tie-stalls during September, November, January, March and July, and solely at pasture in May. The antioxidant parameters superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPX) and the Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), hematocrit and the metabolic parameters β-hydroxybutyrate, bilirubin, cholesterol, protein, albumin, urea, haptoglobin, calcium, inorganic phosphate, iron, alkaline phosphatase, aspartate transaminase, glutamate dehydrogenase and creatine kinase were determined. Results: The GPX activities in September and January were significantly lower than those from March till July. The TEAC concentrations were in particular lower in January and significantly lower in March than in September and November. Differing SOD activities were not statistically significant. The correlation between SOD and GPX during the entire period was significant as well as between SOD and TEAC throughout the year except in January, whereas GPX and the TEAC only significantly correlated in November and from March till July. Albumin significantly correlated with the TEAC. The metabolic parameters were within the physiological range at all times, except urea in November and July and phosphate in May. Conclusion: The young cattle showed significantly reduced GPX activities from September to January, and reduced TEAC concentrations particularly in January and March. Decreased GPX activity is indicative of a low selenium supply. Among other disadvantages, this is unfavorable for the development of heifers. A reduced provision with antioxidant agents, particularly vitamin E and β-carotene, is indicated by the TEAC and has negative effects that are comparable to those caused by a lack of selenium. In terms of health prophylaxis, particularly during winter, specific attention should be given to the supply of sufficient trace elements and good quality silage.

Schlüsselwörter

Oxidativer Stress - SOD - GPX - TEAC - Stoffwechselparameter

Keywords

Oxidative stress - SOD - GPX - TEAC - metabolic parameters

• Literatur

• 1 Bernabucci U, Ronchi B, Lacetera N, Nardone A. Markers of oxidative status in plasma and erythrocytes of transition dairy cows during hot season. J Dairy Sci 2002; 85: 2173-2179.
• 2 Burchard JF, Nguyen DH, Block E. Effects of electric and magnetic fields on nocturnal melatonin concentrations in dairy cows. J Dairy Sci 1998; 81: 3.
• 3 Contreras PA, Wittwer F, Matamoros R, Mayorga IM, van Schaik G. Effects of grazing pasture with a low selenium content on the concentrations of triiodthyronine and thyroxine in serum, and Gsh-Px activity in erythrocytes in cows in Chile. N Z Vet J 2005; 53: 77-80.
• 4 Counotte GHM, Hartmans J. Relation between selenium content and glutathion-peroxidase activity in blood of cattle. Vet Quart 1989; 11: 155-160.
• 5 Dübeler I. Antioxidativer Status in Euterlymphe und Blut bei gesunden und kranken Kühen. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2006
• 6 Finn F. Untersuchungen zum antioxidativen Status und Stoffwechsel bei Färsen im peripartalen Zeitraum. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2014
• 7 Fukuzawa K, Saitoh Y, Akai K, Kogure K, Ueno S, Tokumura A, Otagiri M, Shibata A. Antioxidant effect of bovine serum albumin on membrane lipid peroxidation induced by iron chelate and superoxide. Biochim Biophys Acta 2005; 1668: 145-155.
• 8 Fürll M, Schäfer M. Lipolyse und Hyperbilirubinämie – ein Beitrag zur Pathogenese des Ikterus. Mh Vet Med 1992; 47: 181-186.
• 9 Fürll M. Stoffwechselüberwachung bei Rindern. In: Klinische Labordiagnostik in der Tiermedizin. 7. Aufl. Moritz A. Hrsg. Stuttgart: Schattauer; 2013: 748-767.
• 10 Gieseler J. Stoffwechseluntersuchungen bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der wasser- und fettlöslichen Antioxidantien. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2011
• 11 Gröhn YT, Rajala-Schultz PJ. Epidemiology of reproductive performance in dairy cows. Anim Reprod Sci 2000; 60–61: 605-614.
• 12 Gutzwiller A. Effect of colostrum intake on diarrhoea incidence in newborn calves. Schweiz Arch Tierheilkd 2002; 144: 59-64.
• 13 Haser D, Fürll M. Altersabhängige Veränderungen antioxidativer Parameter bei gesunden Kälbern zwischen dem 1. Lebenstag und dem 18. Lebensmonat unter Berücksichtigung ausgewählter Stoffwechselparameter. Tierärztl Prax 2015; 43 (G) 5-13.
• 14 Hofmann W. Selenmangel. In: Rinderkrankheiten – Innere und chirurgische Erkrankungen. 2.. Aufl. Hofmann W. Hrsg. Stuttgart: Ulmer; 2005: 445-456.
• 15 Johansson B, Persson Waller K, Jensen SK, Lindqvist H, Nadeau E. Status of vitamins E and A and -carotene and health in organic dairy cows fed a diet without synthetic vitamins. J Dairy Sci 2014; 97: 1682-1692.
• 16 Khan AA, Lovejoy D, Sharma AK, Sharma RM, Prior MG, Lillie LE. Effects of high dietary sulphur on enzyme activities, selenium concentrations and body weights of cattle. Can J Vet Res 1987; 51: 174-180.
• 17 Klimiene I, Spakauskas V, Matusevicius A. Correlation of different biochemical parameters in blood sera of healthy and sick cows. Vet Res Commun 2005; 29: 95-102.
• 18 Locher L, Sattler T, Wittek T. Bedeutung, Messung und Bewertung des antioxidativen Status bei landwirtschaftlichen Nutztieren. Berl Münch Tierärztl Wschr 2011; 124: 419-431.
• 19 Locher L. Untersuchungen zum antioxidativen Status bei Milchziegen im peripartalen Zeitraum. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2007
• 20 Lykkesfeldt J, Svendsen O. Oxidants and antioxidants in disease: Oxidative stress in farm animals. Vet J 2007; 173: 502-511.
• 21 Megahed GA, Anwar MM, Wasfy SI, Hammadeh ME. Influence of heat stress on the cortisol and oxidant-antioxidants balance during oestrous phase in buffalo-cows (Bubalus bubalis): thermo-protective role of antioxidant treatment. Repro Dom Anim 2008; 43: 672-677.
• 22 Miller NJ, Brzezinska-Slebodzinska E, Madsen F. Oxidative stress, antioxidants, and animal function. J Dairy Sci 1993; 76: 2812-2823.
• 23 Miller NJ, Rice-Evans C, Davies MJ, Gopinathan V, Miller A. A novel method for measuring antioxidant capacity and its application to monitoring the antioxidant status in premature neonates. Clin Sci 1993; 84: 407-412.
• 24 Miller NJ, Sampson J, Candeias LP, Bramley PM, Rice-Evans CA. Antioxidant activities of carotenes and xanthophylls. FEBS Letters 1996; 384: 240-242.
• 25 Nelson ST, Martin AD, Østerås O. Risk factors associated with cystic ovarian disease in Norwegian dairy cattle. Acta Vet Scand 2010; 52 (01) 60.
• 26 Paglia DE, Valentine WN. Studies on the quantitative and qualitative characterization of erythrocyte glutathione peroxidase. J Lab Clin Med 1967; 70: 158-169.
• 27 Pilarczyk B, Jankowiak D, Tomza-Marciniak A, Pilarczyk R, Sablik P, Drozd R, Tylkowska A, Skolmowska M. Selenium concentration and Glutathione peroxidase (GPX-Px) activity in serum of cows at different stages of lactation. Biol Trace Elem Res 2012; 147 (1–3) 1-6.
• 28 Raven J. Untersuchungen zur Diagnostik der Selenversorgung von Milchkühen. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Berlin; 2013
• 29 Ribeiro ES, Lima FS, Greco LF, Bisinotto RS, Monteiro AP, Favoreto M, Ayres H, Marsola RS, Martinez N, Thatcher WW, Santos JE. Prevalence of periparturient diseases and effects on fertility of seasonally calving grazing dairy cows supplemented with concentrates. J Dairy Sci 2013; 96: 5682-5697.
• 30 Rodriguez M, Petitclerc D, Burchard JF, Nguyen DH, Block E. Blood melatonin and prolactin concentrations in dairy cows exposed to 60 Hz electric and magnetic fields during 8 h photoperiods. Bioelectromagnetics 2004; 25: 508-515.
• 31 Sakatani M, Balboula AZ, Yamanaka K, Takahashi M. Effect of summer heat environment on body temperature, estrous cycles and blood antioxidant levels in Japanese Black cow. Anim Sci J 2012; 83: 394-402.
• 32 Salo DC, Lin SW, Pacifici RE, Davies KJ. Superoxide dismutase is preferentially degraded by a proteolytic system from red blood cells following oxidative modification by hydrogen peroxide. Free Radic Biol Med 1988; 5: 335-339.
• 33 Sattler T. Untersuchungen zum antioxidativen Status von Kühen mit Labmagenverlagerung. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2001
• 34 Scholz H, Stöber M. Enzootische Myodystrophie des präruminanten Kalbes. In: Innere Medizin und Chirurgie des Rindes. 5. Aufl. Dirksen G, Gründer H-D, Stöber M. Hrsg. Berlin: Parey; 2006: 1000-1004.
• 35 Sive E, Seguin P. Effects of the environment, cultivar, maturity, and preservation method on red clover isoflavone concentration. J Agric Food Chem 2005; 53: 6397-6402.
• 36 Sordillo LM. Selenium-dependent regulation of oxidative stress and immunity in periparturient dairy cattle. Vet Med Int 2013; 154045.
• 37 Stärk KDC, Krebs T, Altpeter E, Manz B, Griot C, Abelin T. Absence of chronic effect of exposure to short-wave radio broadcast signal on salivary melatonin concentrations in dairy cattle. J Pineal Res 1997; 22: 171-176.
• 38 Steinhöfel O, Fröhlich B, Zentek J, Kriesten A, Männer K. Spurenelementversorgung von Milchrindern. Schriftenreihe des LfULG. 2013 Heft 14.
• 39 Stöber M. Hitzschlag/exogene Hyperthermie. In: Innere Medizin und Chirurgie des Rindes. 5. Aufl. Dirksen G, Gründer H-D, Stöber M. Hrsg. Stuttgart: Parey; 2006: 1163-1165.
• 40 Weber GF, Bruch HP. Pharmakologie der Superoxid-Dismutase. Pharmazie 1992; 47: 159-167.
• 41 West JW. Effects of heat-stress on production in dairy cattle. J Dairy Sci 2003; 86: 2131-2144.
• 42 Wilken H. Endotoxin-Status und Antioxidative Kapazität sowie ausgewählte Stoffwechselparameter bei gesunden Milch- und Mutterkühen. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2004
• 43 Winnefeld K. Antioxidantien und Radikale: Analytik und klinische Bedeutung. J Lab Med 1996; 20 (04) 199-204.
• 44 Wittmeier D. Retropesktive Untersuchung der Erythrozyten-GPX-Aktivität von Rinderpatienten der Klinik für Wiederkäuer. Dissertation. Tierärztliche Fakultät, Universität München; 2008
• 45 Wolf C. Selenversorgung von Kühen – Mangel oder Überschuss? 2. Mitteilung: Die Entwicklung der Selen-Glutathionperoxidase-Aktivität von Milch- und Mutterkühen in Mecklenburg-Vorpommern von 1993–1996. Prakt Tierarzt 1998; 79: 755-759.
• 46 Zahn N. Stoffwechseluntersuchung bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der Superoxid-Dismutase. Dissertation. Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig; 2006
• 47 Zeyner A. Ernährungsphysiologische Aspekte der Selenversorgung von Nutztieren. 10. Symposium, Tagungsbericht Fütterung und Management von Kühen mit hoher Leistung, Dr. Pieper, Neuruppin 2007; 79-97.