Chronische Kupferüberversorgung als mögliches Bestandsproblem in einer deutschen Milchviehherde

Jim Weber; Andrea Roder; Anja E. Müller; Robert Pieper; Rudolf Staufenbiel

doi:10.1055/a-1418-3562

Tierärztliche Praxis Ausgabe G: Großtiere / Nutztiere, Table of Contents

Tierarztl Prax Ausg G Grosstiere Nutztiere 2021; 49(03): 203-209
DOI: 10.1055/a-1418-3562

Kasuistik

Chronische Kupferüberversorgung als mögliches Bestandsproblem in einer deutschen Milchviehherde

Diagnostischer Wert verschiedener Untersuchungsmedien zur Beurteilung der Kupferversorgung von MilchkühenChronic oversupply with copper as a potential herd health problem on a German dairy farmDiagnostic value of different sample types for assessment of copper supply in dairy cows

Jim Weber

¹Klinik für Klauentiere, Fachbereich Veterinärmedizin, Freie Universität Berlin, Berlin

,

Andrea Roder

¹Klinik für Klauentiere, Fachbereich Veterinärmedizin, Freie Universität Berlin, Berlin

,

Anja E. Müller

²Vet Med Labor GmbH, IDEXX Laboratories, Ludwigsburg

,

Robert Pieper

³Fachgruppe Futtermittel und Futterzusatzstoffe, Abteilung Sicherheit in der Nahrungskette, Bundesinstitut für Risikobewertung, Berlin

,

Rudolf Staufenbiel

¹Klinik für Klauentiere, Fachbereich Veterinärmedizin, Freie Universität Berlin, Berlin

› Author Affiliations

Abstract

Zusammenfassung

Chronische Überversorgungen oder Intoxikationen mit Kupfer (Cu) treten beim Rind seltener auf als beim Schaf. Dieser Fallbericht beschreibt eine chronisch erhöhte Cu-Exposition durch übermäßige Supplementierung von Mineralfutter als Bestandsproblem in einer Deutsche-Holstein-Herde. Zur Diagnostik auf Bestandsebene wurden bei jeweils 10 Tieren aus der Vorbereiter- (VB) und Hochleistungsgruppe (HL) Blut- und Harnproben gewonnen. Die klinisch-chemische Untersuchung dieser Proben zeigte lediglich leicht erhöhte Leberenzymaktivitäten bei HL-Kühen. Die Analyse der totalen Mischration (TMR) beider Gruppen ergab eine starke Übersupplementation von Cu, Zink (Zn), Kobalt (Co) und Selen (Se). Die Untersuchung des Cu-Gehalts von Harn, Kot, pigmentiertem Haar und die Bestimmung der Coeruloplasmin-Aktivität im Plasma ergab erhöhte Cu-Gehalte im Kot von HL- und VB-Tieren sowie eine Coeruloplasmin-Aktivität im Referenzbereich. In Leberbioptaten von HL-Kühen waren erhöhte bzw. am oberen Grenzwert liegende Gehalte für Cu und Co bzw. Se, Zn und Mangan im Lebergewebe der HL nachweisbar. Dagegen wiesen die Lebergewebsproben von Färsen, die ein Jungrinder-Mineralstoffgemisch gemäß Herstellerempfehlung erhielten, physiologische Spurenelementgehalte auf. Dieser Bericht zeigt, dass sich durch Kot- und TMR-Analyse zuverlässige Aussagen zur Cu-Versorgung treffen lassen, während Blut, Harn und Haar keine geeigneten Untersuchungsmedien darstellen. Zur sicheren Diagnosestellung einer Cu-Überversorgung ist die auch in der buiatrischen Praxis durchführbare Leberbiopsie notwendig.

Abstract

In contrast to sheep, chronic copper oversupply or toxicity represent infrequent events in cattle. This case report describes a chronically elevated exposure to copper arising from excessive supplementation of mineral feedstuff leading to a herd health problem in a German Holstein dairy herd. For diagnosis on herd level, 10 cows of both the close-up (VB) and high-yielding (HL) groups were selected and blood as well as urine samples were collected. Clinical chemistry investigation of these samples only revealed slightly raised activities of liver enzymes in cows of the HL group. Analysis of the total mixed ration (TMR) of both groups revealed a significant oversupply with copper, zinc, cobalt, and selenium. On the basis of these findings, the copper content of urine, feces, pigmented hair as well as plasma ceruloplasmin activity were measured additionally. Liver biopsies were performed in cows of the HL group and in heifers, the latter of which had received a mineral feed for young cattle according to the manufacturer’s instructions. Results indicated increased fecal copper in both HL and VB groups as well as above normal or high-normal values of hepatic copper and cobalt resp. selenium, zinc, and manganese in the HL cows. In contrast, heifers had physiological amounts of trace elements in their liver tissues. This report demonstrates the suitability of fecal analysis and TMR for a reliable assessment of copper supply, while blood, urine, and hair failed to represent appropriate sample types. In order to attain a dependable diagnosis of potential copper oversupply, a liver biopsy – which may also be performed in buiatric practice – is deemed necessary.

Schlüsselwörter

Anämie - Fütterung - Intoxikation - Leberbiopsie - Rind

Key words

Anemia - feeding - intoxication - liver biopsy - cattle

Full Text

References

Literatur
1 Suttle NF. Reducing the risk of copper toxicity in dairy cattle. Vet Rec 2016; 178: 196
2 López-Alonso M, Carbajales P, Miranda M. et al. Subcellular distribution of hepatic copper in beef cattle receiving high copper supplementation. JTrace Elem Med Biol 2017; 42: 111-116
3 Roubies N, Giadinis ND, Polizopoulou Z. et al. A retrospective study of chronic copper poisoning in 79 sheep flocks in Greece (1987–2007). J Vet Pharmacol Ther 2008; 31: 181-183
4 Bozynski CC, Evans TJ, Dae YK. et al. Copper toxicosis with hemolysis and hemoglobinuric nephrosis in three adult Boer goats. J Vet Diagn Invest 2009; 21: 395-400
5 Johnston H, Beasley L, MacPherson N. Copper toxicity in a New Zealand dairy herd. Ir Vet J 2014; 67: 20
6 Bradley CH. Copper poisoning in a dairy herd fed a mineral supplement. Can Vet J 1993; 34: 287-292
7 Laven RA, Livesey CT, Offer NW. et al. Apparent subclinical hepatopathy due to excess copper intake in lactating Holstein cattle. Vet Rec 2004; 155: 120-121
8 Bidewell CA, Drew JR, Payne JH. et al. Case study of copper poisoning in a British dairy herd. Vet Rec 2012; 170: 464
9 Kendall NR, Holmes-Pavord HR, Bone PA. et al. Liver copper concentrations in cull cattle in the UK: Are cattle being copper loaded?. Vet Rec 2015; 177: 493
10 Spears JW. Trace mineral bioavailability in ruminants. J Nutr 2003; 133: 1506S-1509S
11 López-Alonso M, Crespo A, Miranda M. et al. Assessment of some blood parameters as potential markers of hepatic copper accumulation in cattle. J Vet Diagn Invest 2006; 18: 71-75
12 Herdt TH, Hoff B. The Use of Blood Analysis to Evaluate Trace Mineral Status in Ruminant Livestock. Vet Clin North Am Food Anim Pract 2011; 27: 255-283
13 European Food Safety Authority Panel on Additives and Products or Substances used in Animal Feed (EFSA FEEDAP Panel). Scientific opinion on the revision of the currently authorised maximum copper content in complete feed. EFSA J 2016; 14: 4563
14 European Medicines Agency (EMA) and European Food Safety Authority (EFSA). EMA and EFSA Joint Scientific Opinion on measures to reduce the need to use antimicrobial agents in animal husbandry in the European Union, and the resulting impacts on food safety (RONAFA). EFSA Journal 2017; 15: 4666
15 Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR). Bewertungsbericht zu den Ergebnissen des nationalen Rückstandskontrollplans und des Einfuhrüberwachungsplans 2016: Stellungnahme Nr. 011/2019. Im Internet: https://www.bfr.bund.de/cm/343/bewertungsbericht-zu-den-ergebnissen-des-nationalen-rueckstandskontrollplans-und-des-einfuhrueberwachungsplans-2016.pdf (Stand: 16.06.2020)
16 Payne JM, Dew SM, Manston R. et al. The use of a metabolic profile test in dairy herds. Vet Rec 1970; 87: 150-158
17 Oetzel GR. Monitoring and testing dairy herds for metabolic disease. Vet Clin North Am Food Anim Pract 2004; 20: 651-674
18 Staufenbiel R, Gelfert CC, Panicke L. Prophylaktische veterinärmedizinische Bestandsbetreuung als Maßnahme im Management von Milchkuhherden. Züchtungsk 2004; 76: 475-493
19 Gelfert CC, Staufenbiel R. Zur Stoffwechselüberwachung in Milchviehherden. Tierarztl Umsch 2007; 62: 176-182
20 Gelfert CC, Goebbels M, Staufenbiel R. Der Harn-pH-Wert aus Einzel- und Poolproben zur Überwachung des Einsatzes saurer Salze in Milchviehherden. Tierarztl Umsch 2009; 64: 231-235
21 Borchardt S, Staufenbiel R. Evaluation of the use of nonesterified fatty acids and β-hydroxybutyrate concentrations in pooled serum samples for herd-based detection of subclinical ketosis in dairy cows during the first week after parturition. J Am Vet Med Assoc 2012; 240: 1003-1011
22 Bender S, Staufenbiel R. Methodische Einflüsse auf ausgewählte Parameter des Säure-Basen-Haushaltes in Harnproben von Milchkühen. Berl Munch Tierarztl Wochenschr 2003; 116: 432-435
23 IDEXX Laboratories. Im Internet: https://www.idexx.de/de/veterinary/reference-laboratories/ (Stand: 04.04.2020)
24 Stöber M. Chronische Kupfervergiftung. In: Dirksen G, Gründer H-D, Stöber M. Hrsg. Innere Medizin und Chirurgie des Rindes. 5. Aufl.. Stuttgart: Parey; 2006: 245-247
25 Schulz JA. Die Leberbiopsie beim Rind als diagnostische Untersuchungsmethode. Zbl Vet Med 1960; 7: 134-138
26 García-Vaquero M, López-Alonso M, Benedito JL. et al. Influence of Cu supplementation on toxic and essential trace element status in intensive reared beef cattle. Food Chem Toxicol 2011; 49: 3358-3366
27 Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL). Berichte zur Lebensmittelsicherheit 2016. Monitoring 2016. In: BVL-Report 12.04.2017. Berlin: BVL; 2017
28 Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GfE). Empfehlungen zur Energie- und Nährstoffversorgung der Milchkühe und Aufzuchtrinder. Frankfurt: DLG-Verlags-GmbH; 2001
29 Pogge DJ, Drewnoski ME, Hansen SL. High dietary sulfur decreases the retention of copper, manganese, and zinc in steers. J Anim Sci 2014; 92: 2182-2191
30 Wittenberg KM, Boila RJ, Shariff MA. Comparison of copper sulfate and copper proteinate as copper sources for copper-depleted steers fed high molybdenum diets. Can J Anim Sci 1990; 70: 895-904
31 Ward JD, Spears JW, Kegley EB. Bioavailability of copper proteinate and copper carbonate relative to copper sulfate in cattle. J Dairy Sci 1996; 79: 127-132
32 Strickland JM, Herdt TH, Sledge DG. et al. Short communication: Survey of hepatic copper concentrations in Midwest dairy cows. J Dairy Sci 2019; 102: 4209-4214
33 National Research Council (NRC). Copper. In: Mineral Tolerance of Animals. 2nd ed.. Washington, DC: National Academy Press; 2005: 134-153
34 Laven RA, Livesey CT. An evaluation of the effect of clotting and processing of blood samples on the recovery of copper from bovine blood. Vet J 2006; 171: 295-300
35 Tothova C, Nagy O, Kovac G. Acute phase proteins and their use in the diagnosis of diseases in ruminants: a review. Vet Med (Praha) 2014; 59: 163-180
36 Hussein HA, Staufenbiel R. Variations in copper concentration and ceruloplasmin activity of dairy cows in relation to lactation stages with regard to ceruloplasmin to copper ratios. Biol Trace Elem Res 2012; 146: 47-52
37 Spolders M, Sun HD, Wahner M. et al. Einfluss unterschiedlicher Kupfer- und Zinkversorgung auf deren Konzentrationen in Blutserum, Leber und Deckhaar bei Milchkühen. Berl Munch Tierarztl Wochenschr 2008; 121: 278-285
38 Gooneratne SR, Laarveld B, Pathirana KK. et al. Effects of dietary Cu, Mo, and S on urinary Cu and Zn excretion in Simmental and Angus cattle. Res Vet Sci 2011; 91: e116-e120
39 McDowell LR. Copper and Molybdenum. In: McDowell LR. ed. Minerals in Animal and Human Nutrition. 2nd ed.. Amsterdam: Elsevier; 2006: 235-276
40 Ehlert J. Untersuchungen zu den Konzentrationen an Mengen- und Spurenelementen im Harn von Holstein-Friesian-Milchkühen [Dissertation]. Berlin: FU Berlin; 2015
41 Herold A, Müller AE, Staufenbiel R. et al. Konzentration von Spurenelementen beim Rind in verschiedenen Probenmedien unter besonderer Berücksichtigung von Kotproben. Tierarztl Prax Ausg G Grosstiere Nutztiere 2020; 48: 5-14
42 Heggemann V. Untersuchungen zur Diagnostik der Spurenelementversorgung von Holstein-Friesian-Milchkühen [Dissertation]. Berlin: FU Berlin; 2013
43 Ouweltjes W, de Zeeuw AC, Moen A. et al. Measurement of the Status of Trace Elements in Cattle Using Liver Biopsy Samples. Tijdschr Diergeneeskd 2007; 132: 76-83

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