Konzentration von Spurenelementen beim Rind in verschiedenen Probenmedien unter besonderer Berücksichtigung von Kotproben

Zusammenfassung

Gegenstand und Ziel Zur Beurteilung der Spurenelementversorgung sollte die Eignung und Aussagekraft von Kot als Untersuchungsmedium getestet werden. Überprüft wurde, ob die Konzentration der Spurenelemente Eisen, Kupfer, Zink, Selen, Mangan und Molybdän im Kot das Angebot im Futter widerspiegelt und ob die Kotanalyse Informationen über den Versorgungsstatus im Organismus liefert. Hierfür erfolgte ein Vergleich der Konzentrationen im Futter und in den Substraten Kot, Serum, Plasma, Vollblut, Harn sowie Haar.

Material und Methoden Bei 73 Bestandsuntersuchungen in 63 Milchviehbetrieben wurde von jeweils bis zu 10 Kühen aus der Vorbereiter- (3–0 Wochen a. p.) und Hochleistungsgruppe (6–20 Wochen p. p.) Probenmaterial (Kot, Blut, Harn, Deckhaar) gewonnen und jeweils eine Probe der totalen Mischration (TMR) entnommen. Die Konzentration der Spurenelemente wurde in den gepoolten Proben der beiden Laktationsgruppen und in den TMP-Proben mittels ICP-OES- bzw. ICP-MS-Methode analysiert. Ergänzend wurden Kotproben aus 5 Mutterkuhherden während der Weide- sowie Stallsaison untersucht.

Ergebnisse Die Spurenelementkonzentrationen im Futter überschritten mehrheitlich die Bedarfswerte. Die Konzentrationen im Kot lagen 2- bis 3-fach höher als die im Futter. Kot- und TMR-Gehalte zeigten stets die stärkste signifikante Korrelation zueinander. Saisonale Abweichungen wurden bei Eisen, Kupfer und Mangan beobachtet. Laktationsbedingte Abweichungen ergaben sich bei Eisen.

Schlussfolgerung und klinische Relevanz Die Untersuchung von Kot lässt bei allen überprüften Spurenelementen eine gute Einschätzung der nutritiven Versorgungssituation zu. Eine Anwendung in der Praxis bietet sich deshalb in Fällen an, in denen sich keine Einzelfuttermittel oder TMR analysieren lassen. Die Bestimmung der Spurenelemente aus dem Kot kann deshalb bei Weidetieren, Färsen, Mutterkühen oder Stalltieren ohne TMR nützlich sein. Die metabolische Versorgungslage wird durch die Kotanalyse ungenügend reflektiert. Allerdings können die Kotgehalte der Elemente Kupfer, Zink und Mangan auf eine inadäquate metabolische Versorgungssituation hinweisen und Anlass für eine weiterführende Diagnostik sein.

Abstract

Objective The objective of this study was to evaluate the suitability of feces as sample material for the evaluation of trace mineral supply in cattle. Fecal trace element concentrations of iron, copper, zinc, selenium, manganese and molybdenum were compared with those in feed. Furthermore, fecal trace element-concentrations were compared with those in various additional sample media (serum, plasma, whole blood, urine and hair).

Materials and methods Samples (feces, blood, urine, hair) from up to 10 cows in the close-up (3–0 weeks a. p.) and high-yielding (6–20 weeks p. p.) group each were collected during 73 farm visits on 63 dairy farms. Pooled samples of each lactation group were formed and the concentrations of trace elements were determined with ICP-OES or ICP-MS. Furthermore, TMR was analyzed. Additionally, feces from cattle in cow-calf herds during grazing and housing period were evaluated.

Results Nutritional trace mineral requirements were exceeded by the majority of feeds. Trace mineral concentrations were 2- to 3-fold higher in feces than in feed. In this study, the strongest significant correlation existed between feed and fecal concentrations for all elements. Seasonal variations were detected for iron, copper and manganese. Furthermore, iron concentration differed depending on lactation stage.

Conclusion and clinical relevance Feed intake of the trace minerals analyzed is most optimally reflected by the fecal concentration in comparison to other substrates. Fecal analysis of these minerals may therefore be employed as an alternative to feed analysis with regards to the evaluation of nutritional trace mineral supply. Analyzing fecal trace mineral concentrations possesses practical significance wherever feed or TMR cannot be analyzed. In particular, this concerns grazing animals, heifers, mother cows and cattle in barns without TMR. Assessment of the complete metabolic status only on the basis of fecal contents is insufficient. However, subnormal fecal copper-, zinc- and manganese concentrations may be suggestive of an inadequate metabolic situation and represent an indication for further diagnostics.

Schlüsselwörter

Milchkuh - Mutterkuh - Kotanalyse - Futterration - Spurenelementversorgung - Labordiagnostik - Referenzwerte

Key words

Dairy - mother cow - fecal analysis - feed ration - trace mineral supply - laboratory diagnostic - reference value

• Literatur

• 1 Barceloux DG, Barceloux D. Molybdenum. Clin Toxicol 1999; 37: 231-237
• 2 Bühl A, Zöfel P. SPSS Version 9: Einführung in die moderne Datenanalyse unter Windows. München, Boston, San Francisco: Addison Wesley; 2000
• 3 Combs D. Hair analysis as an indicator of mineral status of livestock. J Anim Sci 1987; 65: 1753-1758
• 4 Davis CD, Wolf TL, Greger J. Varying levels of manganese and iron affect absorption and gut endogenous losses of manganese by rats. J Nutr 1992; 122: 1300
• 5 Davis GK, Mertz W. Copper. In: Merz W. ed. Trace Elements in Human and Animal Nutrition. London: Academic Press; 1987
• 6 Dunkenberger J, Brune H. Eisenstoffwechselstudien an Saugferkeln. Zeitschrift für Tierphysiologie. Tierernährung und Futtermittelkunde 1970; 26: 213-222
• 7 Fürll M. Spezielle Untersuchungen beim Wiederkäuer. In: Moritz A. Hrsg. Klinische Labordiagnostik in der Tiermedizin. Stuttgart: Schattauer; 2013: 726-774
• 8 Gelfert C, Staufenbiel R. Störungen im Haushalt der Spurenelemente beim Rind aus Sicht der Bestandsbetreuung. Tierärztl Prax 1998; 26: 55-66
• 9 GfE. Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung der Milchkühe und Aufzuchtrinder. Frankfurt am Main: DLG; 2001
• 10 Hansen SL, Ashwell MS, Moeser AJ. et al. High dietary iron reduces transporters involved in iron and manganese metabolism and increases intestinal permeability in calves. J Dairy Sci 2010; 93: 656-665
• 11 Heggemann V. Untersuchungen zur Diagnostik der Spurenelementversorgung von Holstein-Friesian-Milchkühen [Dissertation]. Berlin: Klinik für Klauentiere des Fachbereichs Veterinärmedizin, Freie Universität Berlin; 2013: 197
• 12 Heimberg P, Holsteg M. Vielen Jungrindern und Färsen fehlt etwas. Tiergesundheit und mehr. Münster, Bonn: Boehringer Ingelheim; 1-4
• 13 Hidiroglou M, Carson R, Brossard G. Influence of selenium on the selenium contents of hair and on the incidence of nutritional muscular disease in beef cattle. Can J Anim Sci 1965; 45: 197-202
• 14 Hidiroglou M, Ivan M, Bryan MK. et al. Assessment of the role of manganese in congenital joint laxity and dwarfism in calves. Ann Rech Vet 1990; 21: 281-284
• 15 Ho SY, Miller WJ, Gentry R. et al. Effects of high but nontoxic dietary manganese and iron on their metabolism by calves. J Dairy Sci 1984; 67: 1489-1495
• 16 Juniper DT, Phipps RH, Jones AK. et al. Selenium supplementation of lactating dairy cows: Effect on selenium concentration in blood, milk, urine, and feces. J Dairy Sci 2006; 89: 3544-3551
• 17 Laiblin C, Stöber M. Molybdänvergiftung. In: Rosenberger G. Hrsg. Innere Medizin und Chirurgie des Rindes. 4. Aufl.. Stuttgart: Parey; 2006: 1271-1272
• 18 Langlands J, Bowles J, Donald G. et al. Selenium excretion in sheep. Aust J Agric Res 1986; 37: 201-209
• 19 Lesperance A, Bohman V, Oldfield J. Interaction of molybdenum, sulfate and alfalfa in the bovine. J Anim Sci 1985; 60: 791-802
• 20 Levander OA. Selenium. In: Merz W. ed. Trace Elements in Human and Animal Nutrition. London: Academic Press; 1986
• 21 Miller WJ, Blackmon DM, Powell G. et al. Effects of zinc deficiency per se and of dietary zinc level on urinary and endogenous fecal excretion of 65Zn from a single intravenous dose by ruminants. J Nutr 1966; 90: 335-341
• 22 Miller WJ. Absorption, tissue distribution, endogenous excretion, and homeostatic control of zinc in ruminants. Am J Clin Nutr 1969; 22: 1323-1331
• 23 Mills CF. Comparative studies of copper, molybdenum and sulphur metabolism in the ruminant and the rat. Proceedings of the Nutrition Society 1960; 19: 162-169
• 24 Morris ER. Iron. In: Merz W. ed. Trace Elements in Human and Animal Nutrition. London: Academic Press; 1987
• 25 Muñoz M, Villar I, García-Erce JA. An update on iron physiology. World J Gastroenterol 2009; 15: 4617-4626
• 26 Neathery M, Miller W, Blackmon D. et al. Absorption and tissue zinc content in lactating dairy cows as affected by low dietary zinc. J Anim Sci 1973; 37: 848-852
• 27 Ott E, Smith W, Harrington R. et al. Zinc toxicity in ruminants. IV. Physiological changes in tissues of beef cattle. J Anim Sci 1966; 25: 432-438
• 28 Porzig S. Untersuchung zum antioxidativen Status von Kühen und deren neugeborenen Kälbern [Dissertation]. München: Tierärztliche Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität; 2004
• 29 Serra AB, Serra SD, Shinchi K. et al. Bioavailability of rumen bacterial selenium in mice using tissue uptake technique. Biol Trace Elem Res 1997; 58: 255-261
• 30 Steinhöfel O, Fröhlich B, Zentek J. et al. Spurenelementversorgung von Milchrindern. Hrsg. Schriftenreihe des LfULG. Köllitsch: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Freistaat Sachsen; 2013: 7-10
• 31 Suttle NF. Copper. In: Suttle NF. ed. Mineral Nutrition of Livestock. Wallingford, UK: CABI; 2010: 255-305
• 32 Suttle NF. Iron. In: Suttle NF. ed. Mineral Nutrition of Livestock. Wallingford, UK: CABI; 2010: 334-354
• 33 Suttle NF. Sulfur. In: Suttle NF. ed. Mineral Nutrition of Livestock. Wallingford, UK: CABI; 2010: 206-222
• 34 Suttle NF. Zinc. In: Suttle NF. ed. Mineral Nutrition of Livestock. Wallingford, UK: CABI; 2010: 426-458
• 35 Suzuki Y, Hashiura Y, Matsumura K. et al. Dynamic pathways of selenium metabolism and excretion in mice under different selenium nutritional statuses. Metallomics 2010; 2: 126-132
• 36 Wedekind KJ, Titgemeyer EC, Twardock AR. et al. Phosphorus, but not calcium, affects manganese absorption and turnover in chicks. J Nutr 1991; 121: 1776-1786