Bestimmung von Immunglobulin G und M im Serum neugeborener Kälber während der ersten zehn Lebenstage unter besonderer Berücksichtigung des Fütterungsregimes

Abstract

Die Überprüfung des Einflusses unterschiedlicher Fütterungsregime auf die Entwicklung der Immunglobulinspiegel beim bovinen Neonaten war bereits Gegenstand zahlreicher wissenschaftlicher Untersuchungen. Bislang fehlte allerdings eine vergleichende Untersuchung, welche auf Basis identischer Haltungsbedingungen alle in praxi durchführbaren Fütterungsregime in Hinblick auf die optimale Immunglobulinversorgung des neugeborenen Kalbes zum Gegenstand hatte. Ziel dieser Arbeit war daher die gegenüberstellende Untersuchung verschiedener Fütterungsregime in Hinblick auf eine effiziente Immunglobulinversorgung des neugeborenen Kalbes auf der Basis identischer Haltungsbedingungen. Zu diesem Zwecke erfolgte die Bildung von insgesamt vier Versuchsgruppen (Gruppe 1 bis 4) mit jeweils sieben Kälbern. Die Probanden der ersten beiden Gruppen erhielten 2, 6 und 12 h post natum jeweils einen Liter Kolostrum. In den folgenden zehn Lebenstagen wurde den Kälbern der Gruppe 1 handelsüblicher Milchaustauscher gefüttert, während die Tiere der Gruppe 2 jeweils die Milch ihrer Mutter erhielten. Dem Probandenkollektiv einer weiteren Versuchsgruppe (Gruppe 3) wurde ebenfalls zu den Zeitpunkten 2, 6 und 12 h post natum jeweils ein Liter Kolostrum gefüttert. Danach wurden bis zum einschließlich zehnten Lebenstag zu jeder Fütterung zusätzlich 500 ml homologe Biestmilch des ersten und zweiten Gemelks post partum verabreicht. Den Kälbern der vierten Gruppe wurde 2 h post natum die Menge von drei Litern Kolostrum per Schlundsonde eingegeben. Im Anschluss bekamen diese Probanden ausschließlich Milchaustauscher. Die Bestimmung der Immunglobuline G und M erfolgte in engen Abständen im Serum der Kälber und im Kolostrum beziehungsweise in der Milch ihrer Muttertiere über einen Zeitraum von insgesamt zehn Tagen. Hierbei fand ein in der Klinik für Geburtshilfe, Gynäkologie und Andrologie der Groß- und Kleintiere mit Tierärztlicher Ambulanz der Justus-Liebig-Universität in Giessen bereits 1998 entwickelter und 2004 modifizierter kompetitiver ELISA Anwendung. Dieser konnte in der vorliegenden Untersuchung in seiner Präzision und Effizienz bestätigt werden. Erwartungsgemäß kam es bereits nach der ersten Biestmilchgabe zu einem Anstieg der IgG- und IgM-Serumgehalte aller Probanden, der sich nach den folgenden Kolostrumfütterungen fortsetzte. Etwa die Hälfte der Kälber wies maximale IgG- respektive IgM-Serumkonzentrationen zwischen der 12. und 48. Lebensstunde auf. Eine nicht unerhebliche Anzahl der Probanden erreichte diese Spitzenwerte jedoch erst zu späteren Zeitpunkten. Im Fall von IgM konnte zur 24. Lebensstunde ein signifikanter Unterschied zwischen den Serumkonzentrationen der einzelnen Versuchsgruppen nachgewiesen werden. Hierbei zeigten die Probanden der Gruppe 3 den höchsten, diejenigen der Gruppe 4 hingegen den niedrigsten Wert. In Bezug auf IgG konnten zwar keine statistisch signifikanten Unterschiede in Hinblick auf die Serumkonzentrationen zum Zeitpunkt 24 h post natum nachgewiesen werden, allerdings zeigten auch hier die Kälber der Versuchsgruppen 2 und 3 über den gesamten Untersuchungszeitraum hinweg die höchsten durchschnittlichen Werte im Serum. Es wurde eine hoch signifikante Korrelation zwischen den IgG- und IgM-Gehalten der verabreichten Kolostralmilch und den IgG- beziehungsweise IgM-Konzentrationen im Serum des Gesamtkollektivs zum Zeitpunkt 24 h post natum nachgewiesen. Für den Einzelfall war jedoch keine Voraussage des zu erreichenden Immunglobulinspiegels im Serum vor dem Hintergrund der Immunglobulingehalte des Kolostrums möglich. Bei der im Rahmen dieser Untersuchung durchgeführten Überprüfung eines sogenannten Biestmilchtesters ergab sich keine statistische Signifikanz zwischen den mittels ELISA und Kolostrometer in der Biestmilch ermittelten Immunglobulingehalten. Zusätzlich erfolgte die Überprüfung der Aussagekraft des Gesamtproteingehaltes im Plasma der Probanden in Bezug auf die Immunglobulinversorgung. Hierzu wurde die Summe aus IgG und IgM mit der Gesamtproteinkonzentration zum Zeitpunkt 24 h post natum in Beziehung gesetzt. Lediglich für die Kälber der Gruppe 1 konnte eine statistische Signifikanz zwischen diesen beiden Größen aufgezeigt werden. Für die anderen Gruppen und für das Gesamtkollektiv gelang dieser Nachweis jedoch nicht. Die Aktivität des Enzyms Gammglutamyltransferase wurde als weiterer Parameter für eine erfolgreiche Kolostrumresorption parallel zu den IgG- respektive IgM-Serumgehalten der Probanden gemessen und die Resultate zum Zeitpunkt 24 h post natum miteinander in Beziehung gesetzt. Hierbei ergab sich weder für die einzelnen Gruppen noch für das Gesamtkollektiv ein statistisch nachweisbarer Zusammenhang der beiden Parameter. Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Fütterung von Vollmilch beziehungsweise die zusätzliche Verabreichung von Kolostrum innerhalb der ersten zehn Lebenstage beim bovinen Neonaten tendenziell höhere Immunglobulinspiegel im Serum zu erreichen sind. Ob dies durch eine Resorption kolostraler Antikörper aus dem Darm über die 24. Lebensstunde hinaus bedingt ist, konnte aufgrund der vorliegenden Untersuchungsergebnisse nicht eindeutig geklärt werden. Daher muss in zukünftigen Forschungen bezüglich der Immunglobulinresorption beim bovinen Neonaten der Schwerpunkt auf histologische und molekularbiologische Untersuchungen gelegt werden. The influence of different feeding systems on immunoglobulin absorption in newborn calves has been subject to various former studies. Nevertheless an investigation which compares different feeding systems on equal housing terms is missing so far. Aim of the present study was the comparison of different feeding systems with regard to their influence on the immunoglobulin G and M absorption in newborn calves. For this purpose calves were randomly assigned to four groups, each consisting of seven animals. One liter colostrum from first milking post partum was fed to treatment groups 1 to 3 at 2, 6 and 12 hours post natum. In the following the calves of group 1 received milk replacer exclusively. The probationers in group 2 were fed with whole milk from their dams up to day 10. In treatment group 3 the calves received milk replacer and 500 ml colostrum of first and second milkings at each feeding for 10 days. The calves in group 4 were fed three liters of first milking colostrum by stomach tube 2 hours after birth and in the following time they received milk replacer only. The immunglobulin G and M concentrations in the serum of the neonates and in the colostrum respectively the milk of their dams were measured in short intervals over a period of 10 days. Therefor an ELISA, which had already been developed in 1998 and been modified in 2004 at the Department of Veterinary Obstetrics and Gynaecology of the Justus-Liebig-University in Giessen has been used. This ELISA proved to be a precise and efficient method for the determination of immunoglobulins. As it was expected, the IgG and IgM sera levels of all probationers inreased already after the first colostral feed and continued to do so with further feeding of colostrum. The majority of the calves showed IgG and IgM sera concentration maxima at 24 hours post natum. But a considerable part of the probationers received those maxima later than 24 hours post natum. IgM serum levels showed significant differences between the four treatment groups at 24 hours of life. The calves in group 3 reached the highest, those in group 4 the lowest concentrations. For IgG there was no significant difference of the serum levels between the groups at 24 hours after birth, but the probationers of treatment groups 2 and 3 showed highest serum concentrations over the whole period of investigation. A highly significant correlation between the IgG and IgM concentrations in the colostrum and the IgG and IgM sera concentrations of each calf 24 hours post natum was detected. Regardless of these facts, the determination of colostral immunoglobulin was not sufficient to give an individual prognosis for immunglobulin levels of the calves 24 hours after birth. The reliability test of a colostrometer showed no significant correlation between with the help of ELISA and colostrometer determined immunoglobulin concentrations in the first milking. Furthermore, the significance of the total protein plasma concentration for the calves immunoglobulin supply was examined. Therefore the sum of IgG and IgM concentrations was related to the total protein concentration 24 hours post natum. Only for the calves of treatment group 1 there was a weak correlation detected. The other groups as well as the whole number of calves showed no significant correlation between these parameters. As another important factor for successful colostral resorption, the activity of the enzyme gammaglutamyltransferase was measured in parallel to the IgG and IgM determination in calf sera. The single groups as well as the whole number of calves showed no significant correlation between these two parameters. As a conclusion it has to be stated that the feeding of whole milk respectively the additional administration of colostrum leads to tendentious higher immunoglobulin sera concentrations in newborn calves. Wether this phenomenon is a consequence of immunglobulin absorption through the intestine beyond 24 hours of life could not be explained by the results of this investigation. So further investigations on immunoglobulin resorption must take histological and molecularbiological aspects into consideration.