PROCEEDINGS

A MAGYAR BUIATRIKUS TÁRSASÁG XXV. NEMZETKÖZI KONGRESSZUSA XXV JUBILEE INTERNATIONAL CONGRESS OF THE HUNGARIAN ASSOCIATION FOR BUIATRICS

2015. SZEPTEMBER 13-16. SEPTEMBER 13-16, 2015

BUDAPEST, HUNGARY

ELŐADÁS ÖSSZEFOGLALÓK / PROCEEDINGS SZERVEZŐK / ORGANISERS:

Magyar Buiatrikus Társaság / Hungarian Association for Buiatrics Osztrák Buiatrikus Társasággal együttműködve / In cooperation with the Austrian Association for Buiatrics MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport / MTA-SZIE Large Animal Clinical Research Group

ISBN: 978-963-12-3377-3

BUDAPEST, 2015

1

MAGYAR BUIATRIKUS TÁRSASÁG ELNÖKSÉGE BOARD OF THE HUNGARIAN ASSOCIATION FOR BUIATRICS Elnök * President Szenci Ottó Titkár * Secretary Brydl Endre Tagok * Members Abonyi Tamás Bajcsy Árpád Csaba Bartyik János Kocsis László Könyves László Lehoczky János Mészáros Gyula Sztakó István Varga Tamás Számvizsgáló Bizottság * Audit Committee Vajas József Jurkovich Viktor Kovács Péter Tiszteletbeli tagok * Honorary members Kovács Ferenc† Németh Ferenc Vajdovich Károly Senior Tanácsadó Testület * Senior Advisory Board Kovács Ferenc† Köcsky László Pécsi Tamás Szemerédi Gyula Szervező Bizottság * Organising Committee Elnök * President Szenci Ottó Titkár * Secretary Brydl Endre Tagok * Members Albert Ervin Buják Dávid Horváth András Jurkovich Viktor Kovács Péter Könyves László Lénárt Lea Szelényi Zoltán

2

SZARVASMARHA-, JUH- ÉS KECSKE EGÉSZSÉGÜGY HATÁSA A TERMELÉS GAZDASÁGOSSÁGÁRA / EFFECT OF BOVINE, OVINE AND CAPRINE HEALTH ON PRODUCTION EFFICIENCY

Printed in: A/3 Press Ltd Budapest, Hungary

3

Előszó A Magyar Buiatrikus Társaság XXV. Jubileumi Nemzetközi Kongresszusát Budapesten, a Hotel Héliában rendezzük meg 2015. szeptember 13-16. között. A kongresszus jó alkalmat ad arra is, hogy társaságunk alapításának 25. évfordulójáról is méltón megemlékezzünk. Kongresszusunk egyben az első Magyar – Osztrák Buiatrikus találkozó is. A Magyar Buiatrikus Társaságot 25 évvel ezelőtt 14 állatorvos alapította azzal a céllal, hogy a szakterületen dolgozó állatorvosok és állattenyésztők számára színvonalas szakmai fórumot teremtsenek, ahol a kollégák folyamatosan megszerezhetik a legújabb szakmai ismereteket, biztosított legyen számukra folyamatos szakmai továbbképzésük és kicserélhessék szakmai tapasztalataikat. Az alapító tagok a következők voltak: Dr. Albert Mihály, Dr. Brenner József, Dr. Fekete Sándor György, Dr. Fitos Gyula, Dr. Gaál Tibor, Dr. Huszenicza Gyula, Dr. Magdus Melinda, Dr. Pintér Zsolt, Dr. Rudas Péter, Dr. Szenci Ottó, Dr. Szita Géza, Dr. Tóth József, Dr. Zöldág László és Dr. Vörös Károly. A Magyar Buiatrikusok Társasága XXV. Jubileumi Nemzetközi Kongresszusának az a legfőbb célja, hogy az állatorvosok, állattenyésztők számára lehetővé tegyük, hogy szakmai tudásukat felfrissítsék, gyarapítsák. Ugyanakkor lehetőség nyílik arra is, hogy az ezen a területen dolgozó szakemberek megismerhessék egymás eredményeit és kicserélhessék tapasztalataikat. Kongresszusunknak sajnálatos módon ismételten különös jelentőséget ad az is, hogy a tej felvásárlási ára újra alacsony szintre csökkent, ami tovább rontja az ágazat amúgy sem túl kedvező jövedelemtermelő képességét. Mára már valóban hagyomány, hogy nemcsak a szarvasmarha-, hanem a juh- és kecskeegészségügy is szerepel a programunkban. Mindent meg kell azért tennünk, hogy mindkét ágazat még jobban megerősödhessen hazánkban. A korábbi kongresszusok kedvező tapasztalata alapján ez évben az ELANCO gondozásában kerekasztal megbeszélést (Workshop) tartunk, amelynek a témája „Az ellenálló-képesség szerepe és hatása a tehenek egészségre és a termelésére az ellés körüli időszakban”. Fontosnak tartjuk a téma részletes megbeszélését, mert az e területen elkövetett hibáknak káros szaporodásbiológiai, termelési és nem utolsósorban gazdasági következményei vannak. Bízunk abban, hogy a hazai és külföldi szarvasmarha-, juh- és kecsketenyésztésben dolgozó állatorvosok és állattenyésztők tevékeny közreműködésükkel hozzájárulnak jubileumi kongresszusunk sikeréhez. A szervezők azon dolgoztak, hogy egy sikeres kongresszusról sok hasznos információval térhessenek haza a résztvevők, segítve ezzel jövőbeni munkájukat annak hangsúlyozásával, hogy gazdaságosan termelni csak egészséges állatokkal lehet. Ismerje meg Ön is a tudomány által feltárt lehetőségeket! Budapest, 2015. szeptember 13.

Dr. Ottó Szenci President

Dr. Endre Brydl Secretary

4

Foreword XXV Jubilee International Congress of the Hungarian Association for Buiatrics will be held in Danubius Health Spa Resort Helia, Budapest between September 13 and 16, 2015. The Congress gives a good opportunity to celebrate the XXV Anniversary of the Foundation of the Hungarian Association for Buiatrics. The Congress also serves as the 1st Hungarian – Austrian Buiatrics Meeting. The Hungarian Association for Buiatrics was founded 25 years ago by 14 veterinarians aiming to create opportunity of high level continuous postgraduate education as well as exchange of experiences of the veterinarians and agriculture engineers in this field. The founding fathers of the Association were as following: Dr. Mihály Albert, Dr. József Brenner, Dr. Sándor György Fekete, Dr. Gyula Fitos, Dr. Tibor Gaál, Dr. Gyula Huszenicza, Dr. Melinda Magdus, Dr. Zsolt Pintér, Dr. Péter Rudas, Dr. Ottó Szenci, Dr. Géza Szita, Dr. József Tóth, Dr. László Zöldág and Dr. Károly Vörös. The most important aim of the XXV International Congress of the Hungarian Association for Buiatrics is to give opportunity for the veterinarians and agricultural engineers to update and increase their professional knowledge and skill as well as at the same time practitioners and experts can learn about the results of each other and exchange their experiences. The importance of our Congress is unfortunately increased by the fact that the milk prices decreased again which diminished the not so good economy of dairy farm. Traditional aim of our Congress is to update the scientific knowledge and professional skills of veterinary surgeons and agricultural engineers in bovine, ovine and caprine practice to enable them to achieve an ever-increasing qualification and help them get more familiar with each other. Due to favourable experiences of our previous Congresses Workshop will be organised in cooperation with ELANCO. The topic of the Workshop is "The role of immunity around calving and its impact on health and performance in dairy cows". Special emphasis is given to those facts that profitable production is possible only with healthy animals. Discover the new scientific results for your practice! In addition to the scientific programme social programmes will be organised for the participants. The exhibition area will present products manufactured by various companies. The organisers will spare no efforts in offering you successful and useful days in Hungary. We do hope that the programme of the Congress will aim at updating the scientific knowledge and professional skills of veterinary surgeons and agricultural engineers in bovine, ovine and caprine practice to enable them to achieve a high qualification and help them get more familiar with each other. Dr. Ottó Szenci President

Dr. Endre Brydl Secretary

Notice to Readers Presentations published in the Hungarian Veterinary Journal are not peer-reviewed or referred. All statements, opinions and conclusions contained in presentations in the Hungarian Veterinary Journal are there of the author(s), and are not necessarily those of the Organising Scientific Committee.

5

Magyar Buiatrikus Társaság XXV. Jubileumi Nemzetközi Kongresszus Programja * Programme of the XXV Jubilee International Congress of the Hungarian Association for Buiatrics

2015. szeptember 13. * September 13, 2015

17.00 – 21.00 19.00

Regisztráció * Registration Danubius Hotel Helia / Danubius Health Spa Resort Helia, Budapest Nyitófogadás * Welcome party

2015. szeptember 14. * September 14, 2015 08.00

Regisztráció * Registration

09.00

Megnyitó * Opening SZENCI Ottó elnök / president & BRYDL Endre titkár / secretary & SÓTONYI Péter dékán/dean

Üléselnök * Chairwomen Kerstin MÜLLER & VINCZE Boglárka 09.15

K. J. Lorenz & W. Baumgartner Ausztria

Control of Johne´s disease (paratuberculosis) in European cattle – A paratuberkolózis (Johne-betegség) kontrollja az európai szarvasmarha állományokban

09.35

Bognár et al.

Szubklinikai Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis fertőzöttség hatása tejelő tehenek egészségére és teljesítményére – előzetes eredmények – The effects of subclinical M. avium ssp. paratuberculosis infection on the health and production parameters of dairy cows – preliminary results

09.50

Klaus Doll Németország

Current status of BVD control in Germany and in other European countries – A BVD kontroll jelenlegi helyzete Németországban és más európai országokban

6

10.15

Szabára et al.

A szarvasmarha vírusos hasmenése vírusának (BVDV) szero- és vírusprevalenciája Magyarországon – Serological and virological prevalence of bovine viral diarrhoea virus (BVDV) in cattle herds in Hungary

10.30

Kávészünet * Coffee break

Poszter szekció * Poster session Üléselnök * Chairmen BAUMGARTNER Walter & BAJCSY Á. Csaba 11.00

Gaál Csaba

Nagyüzemi tejelő szarvasmarha-állományok BVD fertőzöttsége Magyarországon – Seroprevalance of BVD in large dairy cattle herds in Hungary

11.15

Szabára et al.

Anaplasma marginale fertőzöttség szeroprevalenciája és az életkor, mint rizikófaktor vizsgálata hazai nagy létszámú tejelő tehenészetben – The apparent seroprevalence and the odds of Anaplasma marginale infection in a Hungarian large scale dairy cattle herd

11.30

Gerrit A. Hooijer Hollandia

Cow Compass: a Dutch monitoring system of risk factors for the production process of milk – Cow Compass: holland módszer a kockázati tényezők és a tejtermelés folyamatának monitorozására

12.00

Gáspárdy et al.

A kérődzés intenzitása, mint az állati jóllét fontos indikátora nagytejű tehénállományokban – Rumination intensity as an important indicator of animal welfare in high-yielding dairy herds

12.15

Maximilian Schuh Ausztria

Risk management of mycotoxins in ruminants – Mikotoxinok rizikó menedzsmentje kérődzőkben

12.30

Ebéd * Lunch

Üléselnök * Chairmen DOLL Klaus & HORVÁTH András 14.00

Fodor et al.

A baloldali oltógyomor-helyzetváltozás műtéti megoldásának gazdasági elemzése egy nagy létszámú tehenészetben – Decision analysis of the surgical correction of left displaced abomasum in a large-scale dairy herd

14.15

Willem Schultheiss Dél-Africa

The economic effect of rumen lesions detected at slaughter in South-African feedlot cattle – A vágáskor észlelt bendőbeli sérülések gazdasági hatása a dél-afrikai hízómarha telepeken

7

14.30

Kerstin Müller Németország

Etiology, diagnosis and treatment of digital dermatitis in dairy cows – A dermatitis digitalis kórfejlődése, felismerése és kezelése tehenekben

14.55

Johann Kofler Ausztria

Evaluation of a simple surgical treatment regime for bovine digital dermatitis-associated white line lesions and sole ulcers (“non-healing” bovine hoof disorders) in dairy cows – A dermatitis digitalis által fertőzött fehérvonal elválás és nem gyógyuló talpfekély egyszerű sebészi kezelése

15.15

Jurkovich et al.

Lábvég-egészségügyi állomány vizsgálatok tejtermelő tehenészetekben – Assessment of claw health and lameness in dairy cattle herds

15.30

Kávészünet * Coffee break

Poszter szekció * Poster session Üléselnök * Chairmen HOOIJER A. Gerrit & SZELÉNYI Zoltán 16.00

Khol et al. Ausztria

Methods an point of time for emergency killing in cattle – A szarvasmarhák vészhelyzetben való elaltatásának módszerei és időpontja

16.15

Nagy Szabolcs

Tenyészállatok automatizált citogenetikai szűrővizsgálatai flow citometria és DNS- hisztogram analízis alkalmazásával – Automatized cytogenetic screening tests of breeding animals with flow cytometry and DNA histogram analysis

16.30

Pavol Mudron Szlovákia

Effect of inflammatory diseases on blood haptoglobin in dairy cows – A gyulladásos betegségek hatása a vér haptoglobinszintjére tejelő szarvasmarhákban

16.45

Kovac et al. Szlovákia

Mastitis of dairy cattle and immune system – Tejelő tehenek tőgygyulladása és az immunrendszer

17.00

Sofie Piepers Belgium

The latest insights on Startvac® studies – A legfrissebb kutatási eredmények a Startvac® vakcináról

17.30

Muntyán János

A mastitis elleni vakcinázás 5 éves eredményei egy nagyüzemi tejelő tehenészetben - Results of 5 year vaccination against mastitis in a Hungarian large-scale dairy farm

17.45

Hankó-Faragó Emese

Bizonyított hatékonyság új alkalmazási móddal – Proven efficacy with a novel application

19.30

Vacsora – dinner

21.00

Csík zenekar koncertje – Előadóterem / Concert of Csík band – Lecture room

8

2015. szeptember 15. * September 15, 2015 08.00

Regisztráció * Registration

Üléselnök * Chairmen TAVERNE Marcel & SZENCI Ottó 09.00

Marcel Taverne Hollandia

Pregnancy losses after embryo transfer in dairy cows, as characterized by plasma levels of progesterone and bovine pregnancy-associated glycoprotein-1 – Embrióátültetést követő vemhességi veszteségek jellemzése tejelő tehekenben a vérplazma progeszteron és PAG-1 koncentráció meghatározása alapján

09.20

Szenci et al.

A vemhesség alatti magzati veszteségek megelőzése gyógyszeres kezeléssel tejelő szarvasmarhákban – Pharmacological control of pregnancy loss in dairy cow

09.40

Ulrich Bleul Svájc

Ovarian dynamics in cows with ovarian cysts – Tüszőfejlődés dinamikája petefészek ciszták esetén szarvasmarhában

10.00

Babic et al. Horvátország

Influence of increase of usage of animal models as replacement of alive animals in teaching artifitial insemination of cows on non-return rate of cows and heifers in Croatia – A mesterséges termékenyítés oktatásában az élő állatok helyettesítésére szolgáló állati modellek egyre növekvő alkalmazásának hatása a tehenek és üszők visszaivarzására Horvátországban

10.15

Vincze & Szenci

A borjúmagzat ultrahangvizsgálata: lehetőségek és korlátok – Fetal ultrasonography in cattle: advanteges and limitations

10.30

Kávészünet * Coffee break

Poszter szekció * Poster session Üléselnök * Chairmen BLEUL Ulrich & SZELÉNYI Zoltán 11.00

Samardzija et al. Horvátország

Intrauterine use of ozone in domestic ruminants - Ózon intrauterin használata kérődző háziállatokban

11.20

John Mee Irország

Hormonal protocols vs heat detection – is the debate concluded or should we still be concerned? – Hormon protokollok vs. ivarzásmegfigyelés – a vita eldőlt vagy még mindig van okunk nyugtalankodni?

11.40

Dragan Gvozdic Szerbia

Negative energy balance and follicular development in transition dairy cows – Negatív energia egyensúly és a tüszők fejlődése az előkészítés időszakában

9

12.10

Manfred Fürll Németország

12.30

Ebéd * Lunch

Occurrence, significance and etiology of hypokalemia in cows – Hypokalaemia előfordulása, kóroktana és jelentősége szarvasmarhában

Üléselnök * Chairmen MEE John & BRYDL Endre 14.00

Könyves et al.

Metabolic and production responses to xylanase enzyme preparation feeding in dairy cows – Xylanáz tartalmú enzimkészítményekre adott metabolikus és termelési válaszreakciók tejelő tehenekben

14.15

Szelényi et al.

Szubklinikai ketózis kezelése tejhasznú szarvasmarhákban cianokobalamin és butafoszfán (Catosal®) tartalmú készítménnyel – Treatment of subclinical ketosis in dairy cattle with a product containing cyanocobalamin and butaphosphan (Catosal®)

14.30

Brydl et al.

Szubklinikai anyagforgalmi zavarok előfordulási gyakorisága magyarországi tejhasznú tehénállományokban az utóbbi két évtizedben – Incidence rate of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds during the last two decades

14.45

Josef Illek Csehország

Monitoring and managing of energy metabolism in transition dairy cows – Az energia-anyagcsere monitorozása és menedzselése tejelő tehenekben az ellés körüli időszakban

15.00

Andrea Biondi Svájc

The use of an innovative tool to assess the body condition score – Innovatív eszköz használata a testkondíció pontozásában

15.15

Esteves Rui Lopes Franciaország

Eprinex the volume of evidence, now in Hungary – Eprinex a nyilvánvaló bizonyitékok sokasága, most Magyarországon

15.30

Kávészünet * Coffee break

Poszter szekció * Poster session Üléselnök * Chairmen HAN Bo & JÁNOSSY Szilárd 16.00

Wang et al. Kina

Isolation, identification and antibiotic susceptibility profiles of bovine mastitis pathogens from Ningxia, China – A kínai Ningxia tartományban előforduló tőgygyulladást okozó kórokozók izolálása, meghatározása és antibiotikum érzékenység profil meghatározása

16.15

Liu et al. & Han, B. Molecular and phenotypic characterization of Aerococcus Kina viridans associated with subclinical bovine mastitis – Szarvasmarha szubklinikai tőgygyulladásával kapcsolatos Aerococcus viridans molekuláris és phenotipusos jellemzése

10

16.30

Baumgartner et al. Ausztria

Outbreak of subclinical mastitis due to Streptococcus (Sc.) dysgalactiae spp. equisimilis in an Austrian dairy herd – Streptococcus (Sc.) dysgalactiae subsp. equisimilis okozta szubklinikai mastitis járvány egy ausztriai tehenészetben

16.45

Ózsvári & Lipthay

A tőgyfertőtlenítés és a fejőberendezések tisztítása a magyarországi tejelő tehenészetekben – Udder disinfection and cleaning of milking machines in the Hungarian dairy herds

17.00

Ergene et al. Ciprus

Diagnosis of subclinical mastitis of dairy cows by using quick test, Californian mastitis test and somatic cell count – Tejelő tehenek szubklinikai mastitis diagnosztikája gyorsteszttel, California mastitis teszttel és szomatikus sejtszámlálással

17.15

Hisira et al. Szlovákia

Prevalence of mastitis in dairy cows with claw diseases – Mastitis előfordulása tejelő szarvasmarha lábvégbetegségei esetén

17.30

Orosz et al.

A takarmányadag ásványianyag-tartalma hazai tejelő tehenészetekben (2014-2015) – The content of certain minerals in the dairy diet in Hungary (2014-2015)

17.45

Turi & Szenci

Jersey, alternatíva a tejtermelésben – Jersey, as an alternative in milk production

20.00

Gála vacsora Európa hajó – Gala Dinner in Europe ship (7.45-kor indulunk a szállodából a Dráva utcai kikötőben álló hajóhoz – We will leave for Dráva street river port from the hotel by walk at 7.45 p.m.)

2015. szeptember 16. * September 16, 2015 08.00

Regisztráció * Registration Workshop Az ellenálló-képesség szerepe és hatása a tehenek egészségre és a termelésére az ellés körüli időszakban / The role of immunity around calving and its impact on health and performance in dairy cows sponsored by ELANCO

Üléselnök * Chairman ZECHNER Gerhard & KÖNYVES László 09.00

Hans Schubert Németország

Factors affecting immunity around calving and its impact on disease incidence and preventive strategies – Az immunitást befolyásoló tényezők az ellés körüli időszakban és hatásuk az egyes betegségek előfordulására és a megelőzési stratégiákra

11

10.30

Ondrej Becvar Csehország

Innovative approach to dairy lameness – Innovatív megközelítés a tejelő tehenek sántaságának megítélésében

11.15

Gerhard Zechner Ausztria

The Vital 90™ Days – Make a difference – Vital 90™ Days Változtatni kell

11.30

Kávészünet * Coffee break

Poszter szekció * Poster session Üléselnök * Chairmen ILLEK Josef & BRYDL Endre 12.00

Hejel & Könyves

A tejelőtehenek egészségét és teljesítményét befolyásoló menedzsment-tényezők az elléskörüli időszakban. Az állomány monitoring jelentősége és eszközei – Management factors affecting dairy cows’ health and performance during periparturient period. Relevance and tools for herd-level monitoring

12.15

Könyves et al.

A ketolakciában megnyilvánuló szubklinikai ketózis prevalenciájának felmérése Keto-TestTM szemikvantitatív istállópróbával hazai tejelő tehénállományokban – Prevalence of subclinical ketosis manifested in ketolactia detected by KetoTestTM semiquantitative cow-side test in Hungarian dairy herds

12.30

Ebéd * Lunch

Üléselnök * Chairmen PASCAL Constantin & KUKOVICS Sándor 14.00

Kukovics Sándor

A hatékonyság a juh- és kecske ágazatban – Efficiency in the Hungarian sheep and goat sector

14.30

Póti et al.

A hazai kecsketenyésztés előtt álló feladatok – Tasks of Hungarian goat breeding sector

14.45

Schoiswohl et al.

Epidemiology of endoparasites in sheep in Austria and control of macrocycylic lactone resistance – A juhok endoparazitáinak epidemiológiája Ausztriában és a makrociklikus laktonok elleni rezisztencia kontrollja

15.00

KrametterFrötscher et al. Ausztria

A clinical outbreak of ovine Herpesvirus 2 infection in a goat – Juh Hepesvirus 2 okozta klinikai tünetek megjelenése egy kecskében

12

15.15

Engeldinger Podstatzky, et al. Ausztria

Feeding of effective microorganisms (EM) to sheep: effects on haematological, clinical and parasitological parameters – Effektív mikroorganizmusok (EM) etetése juhokkal: a hematológiai, klinikai és parazitológiai paraméterekre kifejtett hatás

15.30

Hamidi et al. Koszovo

Brucellosis in Kosovo: a challenge for the development of the sheep industry and consequences to public health – Brucellózis Koszovóban – a juhtenyésztés fejlesztése szempontjából egy kihívás és népegészségügyi következményei

15.45

Stanitznig & Wittek New world camelids - a new challenge for veterinarians – Ausztria Újvilági tevefélék – új kihívás az állatorvosi szakma számára

16.00

Pajor et al.

Tőgybimbó morfológia hatása a kecsketej higiéniai tulajdonságaira – Effect of teat morphology on the hygienic properties of goat milk

16.15

Jávor et al

Diszbakteriózis kimutatása hidrogén kilégzési teszt segítségével szopós bárányokban – Bacterial overgrowth can be detected by breath hydrogen measurement before clinical manifestations in suckling lambs

16.30

Nagy et al.

A benzimidazol-rezisztencia vizsgálata molekuláris diagnosztikai módszerrel tenyészett gímszarvasból izolált Haemonchus contortus fonálférgekben – Benzimidazole resistance detection by molecular diagnostic method in Haemonchus contortus recovered from farmed red deer

16.45

Kovács et al.

A rektális vizsgálat okozta stressz értékelése vér- és nyálkortizol koncentrációk és a szívritmus-változékonyság meghatározásával – Evaluation of stress caused by transrectal examination by means of plasma and saliva cortisol concentrations and heart rate variability

17.00

A kongressus zárása - Closing the congress

13

14

Control of Johne´s disease (paratuberculosis) in European cattle A paratuberkolózis (Johne-betegség) kontrollja az európai szarvasmarha állományokban Lorenz Johannes Khol1, Baumgartner Walter1* 1

University clinic for Ruminants, Clinical Unit of Ruminant Medicine, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, 1210 Vienna, Austria *e-mail: [email protected]

SUMMARY Johne’s disease (JD) or paratuberculosis, is caused by Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), and causes considerable economic losses in cattle around the world. As there is no successful treatment of JD and diagnosis is difficult in early stages of the disease, reduction of new infections and protection of MAP free herds is most important. These control efforts and strategies in cattle vary considerable among European countries. A basic control programme with defined minimum standards could contribute to overcome this drawbacks and to harmonize the control of MAP. A “minimal program” for the control of JD in cattle consisting of 3 steps is suggested. Such a control program can be performed with reasonable costs and work load in most cattle farms and might also pose an incentive to decrease MAP-infections for those not willing to participate in more expensive control programmes. Key words: Johne´s disease, paratuberculosis, cattle, control program, Europe ÖSSZEFOGLALÁS A Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP) által előidézett Johne-betegség (Johne’s disease, JD), más néven paratuberkolózis világszerte jelentős gazdasági veszteségeket okoz. Mivel a JD sikeres kezelése nem ismert, illetve nehéz korai stádiumban diagnosztizálni, kiemelten fontos az új fertőzések számának csökkentése, valamint a MAPmentes állományok védelme. Az állomány ellenőrzésének stratégiái nagyban eltérőek lehetnek az egyes európai országokban. Egy meghatározott minimum standardú alap kontrollprogram hozzájárulhat a hátrányok leküzdéséhez, valamint a MAP kontroll összehangolásához. Az állományok paratuberkolózis kontrolljához egy három lépésből álló „minimál program” ajánlott. Egy ilyen kontrollprogram elfogadható áron és mérsékelt munkaterheléssel végrehajtható a legtöbb telepen, emellett a MAP fertőzések csökkentésében

15

ösztönző példaként szolgálhat azok kontrollprogramokban részt venni.

számára,

akik

nem

kívánnak

költségesebb

Kulcsszavak: Johne-betegség, paratuberkulózis, szarvasmarha, kontrollprogram, Európa Introduction Johne´s disease (JD) also called paratuberculosis, is caused by Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP), a slow growing and acid fast bacillus (22). JD mainly occurs in cattle, sheep and goats, but MAP has been reported in many different species of wild and domestic ruminants (13, 18, 19). The MAP-prevalence varies in a broad range between European countries and reaches up to 84.7 % of MAP positive dairy herds in parts of Germany (6), with Sweden being the only European state claiming freedom of the disease (8). In Austria an increase of MAP positive cattle herds from 6.97 % in 1994-97 to 19.05 % in 2002-03 has been reported (2). A detailed review over the incidence of JD in Europe is given by Nielsen and Toft (15). MAP-infections mostly take place in calves by oral ingestion of the organism from contaminated calving units and the udder soon after birth. Colostrum and milk of infected asymptomatic cows serves as additional source of infection. Although calves are much more susceptible, adult cattle can become infected with MAP too (24). The first clinical signs of JD are usually seen in cattle 2 years of age and older, but might be present at younger ages in herds with a high prevalence of JD (5). The most important route of distribution of JD is through purchase of asymptomatic infected animals. Additionally, transmission via semen, by embryo transfer and from free ranging ruminants has been discussed (9, 11, 17). According to Fecteau and Whitlock MAP-infection in cattle can be divided into 4 stages: Stage 1 is called “silent infection”, stage 2 “inapparent carrier adults”, stage 3 “clinical disease” and stage 4 “advanced clinical disease (5). Animals in stage 1 and 2 show no clinical signs of JD but cattle in stage 2 have a higher incidence of other diseases including infertility, mastitis and lameness as well as a reduction in milk yield (14). Stage 3 and 4 are characterized by typical symptoms associated with JD with chronic diarrhoea and weight loss, despite normal appetite being the most distinctive. Cattles in the last stage of the disease (stage 4) become weak, emaciated and have chronic profuse diarrhoea, leading to the death of the infected animal (5). While clinical cases of JD can often be diagnosed by clinical examination, history and necropsy findings, laboratory test have to be used in early stages of JD. Unfortunately, today’s laboratory test show a low sensitivity and specificity in cattle subclinically infected with MAP (4). The most commonly used laboratory tests for the diagnosis of JD in cattle are the faecal culture and PCR (Polymerase Chain Reaction) as direct methods and the Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) as indirect method for the detection of MAP-specific antibodies. JD is seen as one of the most prevalent and costly diseases of cattle today, as individuals suffering from clinical JD (stage 3 and 4) only represent the “tip of the iceberg” of MAPinfections within a herd (5). It has been estimated, that for every animal in stage 4 of MAP16

infection, 1 to 2 animals in stage 3 and up to more than 30 animals with subclinical infection are present in a herd (5). Economic losses caused by infections with MAP are difficult to calculate and include decreased milk production, reduced value at slaughter, costs for veterinary treatments and costs of control programs, as well as loss due to un- or underused production facilities. Examples for the control of Johne's disease in Europe Within the European Union 86.6 million cattle were counted in 2010 (25) with an average herd size of 27 cattle, ranging between 202 animals per herd in Cyprus and 2.5 in Romania. These heterogeneous agricultural structures, as well as the differences in legislation and administration between the European countries lead to diverse control efforts and programs for MAP in cattle. Sweden Since 1952 JD is notifiable in Sweden and the prevalence of the diseases is very low (20). All suspected cases of JD are investigated by the responsible authority and samples for JD are taken from all adult cattle submitted for necropsy (22). Furthermore, live cattle imported to Sweden have to be sampled for MAP or the herd of origin has to be investigated (8). In case a herd is detected as MAP-positive a stamping out policy, including extensive tracing of all contact herds, is applied (21). Norway A national surveillance and control program for JD was established in Norway in 1996. Cattle herds are randomly selected for faecal sampling for MAP of the 5 oldest cow of the herd (7). Additionally, clinical surveillance with special emphasize on animals with symptoms of JD, is performed. Confirmation of MAP-infection usually results in culling of the affected herd and compensation by the government (7). Austria Since 2006 clinical JD in cattle is a notifiable disease in Austria (10). Animals with symptoms of JD have to be separated and tested for MAP by serum-ELISA as well as culture, and PCR of faeces. Confirmed positive animals have to be culled and are compensated by the government. Additionally, hygienic precautions to prevent further spreading of the disease have to be performed at the farm. If severe emaciation is noticed at slaughter or rendering, tissue samples are taken and tested for MAP by PCR (10). The aim of this compulsory program is to reduce clinical JD, decrease the MAP shedding into the environment and thereby protect uninfected herd mates and farms. The Netherlands In the Netherlands 54 % of the cattle herds are considered MAP-positive (15). In 2006 a voluntary program for the control of JD, focused on milk quality and the reduction of the MAP-load in milk delivered to dairies, was established. In this program, animals of participating farms are either tested by milk- or serum-ELISA every 2 years. Positive results can be confirmed by faecal culture on request by the farmer (23). Based on the ELISA-results 17

herds are assigned “Status A”, B or C respectively. Herds with negative ELISA-results only are assigned “Status A”, herds from which the animals with positive results have been removed achieve “Status B”, and herds with positive animals still remaining in the herd are assigned “Status C” (23). Since 2008 the initial round of testing within the program is paid by the Dutch Dairy Board, resulting in a participation of more than 80% of the Dutch dairy herds in the program (1). Denmark The prevalence of JD in Denmark is 55 % MAP-positive cattle herds (15) with 85% MAPpositive dairy herds (1). In 2006 a voluntary risk-based control program for JD was established (1). For this program milk of lactating cows of participating herds is tested 3 to 4 times per year by milk-ELISA. Cows are than categorized as high-risk animals if at least 1 of the last 3 milk ELISA tests is positive and as low risk animals if they are all negative respectively (16). To decrease exposure of calves to MAP, hygienic precautions are applied to high-risk animals and slaughtering of animals with repeated positive ELISA-results is recommended (16). Approximately 29% of the Danish dairy herds were participating in the program in 2009, although all costs of have to be covered by the owner (1). Germany In Germany, cases of JD in cattle have to be reported and are registered without any consequences for the reported animals or herds. In 2005 guidelines for the control of JD have been released by the German Federal Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection (26). These guidelines summarize suggestions for hygienic precautions and control programs for MAP with the aim to harmonize regional activities, reduce clinical cases and prevent further distribution of the disease. Beside these unaccommodating guidelines many regional voluntary control programs for JD in cattle including the federal states of Brandenburg, Lower Saxony, North Rhine-Westphalia, Saarland and Thuringia have been established. Discussion and Conclusions JD in cattle is difficult to control, has a great economic impact and will most probably play a significant role in future cattle medicine and industry. Most programs to control MAP are based on a test and cull strategy, combined with hygienic precautions to prevent new MAPinfections.3 Unfortunately, the acceptance of such programs is hampered by high costs, intensive workload, long duration and limited success, leading to a limited success of most programs. A basic “minimal control program” with defined standards might contribute to overcome this lack and to harmonize the control of JD in Europe. This potential “minimal program” to control MAP in cattle may consists of 3 steps: Step 1: consequent diagnostic evaluation of diarrhoea in adult cattle, leading to prompt culling of all animals with confirmed JD. Step 2: Implementation of basically management measures to prevent new MAP-infections. Selection, adaptation and implementation of simple, suitable and realizable precautions for the individual farm are most important and may be chosen from already existing suggestions

18

(24, 26, 27). Step 3: Regularly evaluation of the MAP-herd status with the focus to detect MAP-shedding, for example by the use of environmental faecal samples (12). Such a “minimal control program” can be implemented with reasonable costs and efforts on most cattle farms, aiming to prevent clinical JD and to reduce MAP-shedding. This may contribute to decrease new MAP-infections, both within and between herds, and to reduce the MAP-load in dairy products. REFERENCES 1. Bakker, D.: Paratuberculosis control measures in Europe. In: Behr, M. A. – Collins, D. M. (eds.): Paratuberculosis organism, disease, control 1. CAB International. Wallingford, 2010. 306-318. 2. Baumgartner, W. ─ Damoser, J. ─ Khol, J. L.: Vergleich zweier serologischer Untersuchungen der österreichischen Rinderpopulation zur Verbreitung der bovinen Paratuberkulose (Johne´sche Krankheit) in den Jahren 1995-97 und 2002/03 und Vorstellung geplanter Bekämpfungsmaßnahmen. Wien. Tierärztl. Mschr. / Vet. Med. Austria, 2005. 92. 274-277. 3. Benedictus, G. ─ Verhoeff, J. et al.: Dutch Paratuberculosis programme history, principles and development. Vet. Microbiol., 2000. 77. 399-413. 4. Collins, M. T. ─ Sockett, D. C. et al.: Herd prevalence and geographic distribution of, and risk factors for bovine paratuberculosis in Wisconsin. JAVMA, 1994. 204. 636-641. 5. Fecteau, M. E. ─ Whitlock, R. H.: Paratuberculosis in cattle. In: Behr, M. A. – Collins, D. M. (eds.): Paratuberculosis organism, disease, control 1. CAB International. Wallingford, 2010. 144146. 6. Hacker, U. ─ Hüttner, K. ─ Konoe, M.: Untersuchungen zur serologischen Prävalenz und zu Risikofaktoren der Paratuberkulose in Milchviehbetrieben in Mecklenburg-Vorpommern. Berl. Münch. Tierärztl. Wschr., 2004. 117. 140-144. 7. Hegermann-Kampen, A. ─ Djønne, B. ─ Nyberg, O.: The surveillance and control programmes for paratuberculosis in Norway. In: Brun, E. ─ Hellberg, H. ─ Sviland, S. ─ Jordsmyr, H. M. (eds.): Surveillance and control programmes for terrestrial and aquatic animals in Norway. Annual report 2006, National Veterinary Institute Oslo, 2070. 35-40. 8. Holmström, A. ─ Stenlund, S.: Control of paratuberculosis in live cattle and semen imported to Sweden 1995-2004. In: Manning, E. J. B. ─ Nielsen, S. S. (eds.): Proceedings of the 8th International Colloquium on Paratuberculosis, International Association for Paratuberculosis, 2005. 18. 9. Judge, J. ─ Kyriazakis, I. et al.: Clustering of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis in rabbits and the environment: how hot is a hot spot? Appl. Environ. Microbiol., 2005. 71. 60336038 10. Khol, J. L. ─ Damoser, J. et al.: Paratuberculosis, a notifiable disease in Austria-current status, compulsory measures and first experiences. Prev. Vet. Med., 2007. 82. 302-307. 11. Khol, J. L. ─ Kralik, P. et al.: Consecutive excretion of Mycobacterium avium Subspecies paratuberculosis in semen of a breeding bull compared to the distribution in feces, tissue and blood by IS900 and F57 quantitative real-time PCR and culture examinations. J. Vet. Med. Sci., 2010. 72. 1283–1288. 12. Khol, J.L. ─ Vill, M. et al.: Environmental faecal sampling, a new approach in diagnosis and surveillance of paratuberculosis in Austrian cattle herds. Wien. Tierärztl. Mschr. - Vet. Med. Austria, 2009. 96. 279 – 285. 13. Machackova, M. ─ Svastova, P. et al.: Paratuberculosis in farmed and free-living wild ruminants in the Czech Republic (1999-2001). Vet. Microbiol., 2004. 101. 225-234. 14. Merkal, R.S. ─ Larsen, A. B. ─ Booth, G. D.: Analysis of the effects of inapparent bovine paratuberculosis. Am. J. D. Sci., 1975. 87. 3770-3777

19

15. Nielsen, S.S. ─ Toft, N.: A review of prevalences of paratuberculosis in farmed animals in Europe. Prev. Vet. Med., 2009. 88. 1-14. 16. Nielsen, S. S. ─ Toft, N.: Effect of management practices on paratuberculosis prevalence in Danish dairy herds. J. Dairy Sci., 2011. 94. 1849-1857. 17. Philpott, M.: The danger of disease transmission by artificial insemination and embryo transfer. Br. Vet. J., 1993. 149. 339-369. 18. Selbitz, H. J.: Bakterielle Krankheiten der Tiere. In: Rolle, M. ─ Mayr, A. (eds.): Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre 7. Aufl., Enke Verlag. Stuttgart, 2002. 562-563. 19. Sivakumar, P. ─ Tripathi, B. N. ─ Singh, N.: Detection of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis in intestinal and lymph node tissues of water buffaloes (Bubalis bubalois) by PCR and bacterial culture. Vet. Microbiol., 2005. 108. 263-270. 20. Sternberg, S. ─ Viske, D.: Control strategies for paratuberculosis in Sweden. Acta Vet. Scand. 2003. 44. 247-249. 21. Sternberg, S. ─ Ågren, E. et al.: Control of paratuberculosis in Sweden. In: Nielsen, S. S. (ed.): Proceedings of the 9th International Colloquium on Paratuberculosis. International Association for Paratuberculosis, 2007. 319-324. 22. Turenne, C. Y. ─ Alexander, D. C.: Mycobacterium avium Complex. In: Behr, M. A. – Collins, D. M. (eds.): Paratuberculosis organism, disease, control 1. CAB International. Wallingford, 2010. 60-72. 23. Weber, M. F. ─ Van Shaik, G.: Results of the Dutch bulk milk quality assurance programmme for Paratuberculosis. In: Nielsen, S. S. (ed.): Proceedings of the 9th International Colloquium on Paratuberculosis. International Association for Paratuberculosis, 2009. 324-327. 24. Whitlock, R.: Johne´s disease. In: Smith, B. S. (ed.): Large animal internal medicine 2. Mosby. St. Louis, 1996. 899-904. 25. Eurostat, Statistical office of the European Union, http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/eurostat/home 26. Leitlinien für den Umgang mit der Paratuberkulose in Wiederkäuerbeständen (Paratuberkuloseleitlinien) vom 17. Januar 2005, Deusches Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft, Banz. vom 10.02.2005, S. 2165 27. Verordnung der Bundesministerin für Gesundheit und Frauen über ein Überwachungsprogramm zur Bekämpfung der klinischen Paratuberkulose bei Wiederkäuern (Paratuberkulose-Verordnung), 7. Februar 2006, Österreichisches Bundesministerium für Gesundheit, BGB1. II, Nr. 48, February 7th 2006.

20

Szubklinikai Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis fertőzöttség hatása tejelő tehenek egészségére és teljesítményére – előzetes eredmények The effects of subclinical M. avium ssp. paratuberculosis infection on the health and production parameters of dairy cows – preliminary results Bognár Barbara1*, Balogh Krisztián2, Mézes Miklós2, Kovács-Weber Mária3, Szabó Rubina Tünde3, Könyves László1, Jurkovich Viktor1** 1

SZIE ÁOTK, Állathigiéniai, Állomány-egészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék, Budapest * a tanszéken szakdolgozatát készítő állatorvostan-hallgató 2 SZIE MKK, Takarmányozástani Tanszék, Gödöllő 3 SZIE MKK, Állatnemesítési, Sertés-, Baromfi- és Hobbiállat-tenyésztési Tanszék, Gödöllő **e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Szerzők egy hazai tejtermelő tehenészetben vizsgálták a szubklinikai paratuberkulózis fertőzöttség hatását a tehenek egészségére és termelésére. Tizenöt fertőzött (klinikai tüneteket nem mutató, de a bélsár PCR pozitív) és 15 egészséges (bélsár PCR negatív) tehénből vettek vér- és vizeletmintát az ellés előtti 2. héttől az ellés utáni 60. napig, valamint vizsgálták a termelési paramétereket. Nem volt statisztikailag kimutatható különbség a két csoport között a vérplazma összfehérje, albumin, koleszterin, triglicerid, BHB, NEFA és karbamid koncentrációjában, valamint az AST és GGT aktivitásban. A vizelet NSBÜ értéke magasabb volt ugyan a fertőzött csoportban, de még az élettani határértéken belül. A fertőzött állatok kondíciója szignifikánsan rosszabb volt, tejtermelése viszont csak nem szignifikáns mértékben volt alacsonyabb. Az egyéb egészségi és szaporodásbiológiai mutatók (tőgykezelések száma, szaporodásbiológiai kezelések száma, szerviz periódus hossza, eredményes termékenyítés sorszáma) szignifikánsan rosszabbak voltak a kontroll csoporthoz képest. Az első termékenyítésre a fertőzött csoportban jelentősen kevesebb állat lett vemhes. Kulcsszavak: paratuberkulózis, tejelő tehén, anyagforgalmi zavarok SUMMARY The effect of subclinical paratuberculosis infection on the health and production parameters of cows was studied in a Hungarian dairy herd. 15 infected (no clinical signs, but faeces PCR positive) and 15 healthy (faeces PCR negative) were involved in the study. Blood and urine

21

samples were taken from 2 weeks prepartum to 60 days postpartum and production data were collected. No statistically significant difference was observed regarding blood plasma total protein, albumin, total cholesterol, triglyceride, BHB, NEFA and urea, and AST and GGT activity. Urine NABE was higher in the infected group, but within the physiological range. The body condition of infected animals was significantly worse than that of healthy ones, the milk yield tended to be lower in the infected group. Other health and reproductive parameters (number of mastitis treatments, number of treatments due to reproductive tract problems, length of service period, number of AIs) were significantly worse compared to control. First service conception rate was considerably lower in the infected group. Key words: paratuberculosis, dairy cow, metabolic disorders Bevezetés A kérődzők paratuberkulózisának, vagy más néven a Johne-betegségnek a kórokozója az először 1895-ben leírt Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP). A baktérium egy idült lefolyással járó, többnyire 3-4 éves korban, általában a 2. laktáció után manifesztálódó, gyógyíthatatlan betegséget okoz. A betegség hosszú lefolyása alatt mind klinikai, mind pedig szubklinikai formában is jelentős gazdasági károkat okoz, világszerte széles körben elterjedt, ezért napjainkban a kérődzők egyik legfontosabb fertőző betegségének tekinthető (5). A MAP kórokozójával az állatok főleg bélsár útján perorálisan fertőződnek, elsősorban a szennyezett takarmánnyal és az ivóvízzel. A fertőzés jelentős forrását képviseli a borjak bélsárral szennyezett csecsbimbóról történő fertőződése, illetve a klinikai tüneteket mutató állatok jelentős százalékában (akár 40%), szubklinikai fertőzöttségben pedig kisebb mértékben intrauterinális fertőződés is lehetséges (7). A betegség későbbi szakaszaiban a kórokozó megjelenik a tejben és a föcstejben is. A fertőződés főleg borjúkorban történik, de a betegség általában csak a második, harmadik laktáció során jelentkezik. (7), sőt egyes esetekben a lappangási idő akár 10 év is lehet. A lappangási idő alatt az állatok jó általános állapot mellett lassan fogynak, termelésük csökken, időnként hasmenés jelentkezhet. A klinikai tünetekben megnyilvánuló betegség a béltraktus, főként a jejunum és az ileum idült gyulladásával és malfunkciójával jár együtt. Jellegzetes tünetei a sötét, bűzös profúz hasmenés és a fehérjevesztés következtében kialakuló áll alatti és lebernyeg ödéma, valamint a nagyfokú testsúlyveszteség. A betegség gyógyítására, a tünetek enyhítésre, eddig nem ismert semmilyen gyógymód vagy terápia (12). A mentesítési programoknak két fő célja van: a borjak és üszők fertőződési lehetőségeinek csökkentése a fertőzött állományokban, valamint a betegség további bevitelének megelőzése az állományon belül (13). A fertőzött állatok a betegség különböző szakaszaiban a kórokozót csak szakaszosan ürítik, amely jelentősen megnehezíti a diagnosztikai vizsgálatokat. A betegség megállapítása, pontos laboratóriumi tesztek hiányában, szubklinikai stádiumban a legnehezebb. A stressz hatások, mint az ellés is, megnöveli a baktérium ürítés mértékéket és elősegítheti a klinikai tünetek megjelenését. (12). A betegség korai stádiumában csak látens immunválasz mutatkozik, ezt lymhocyta stimulációval lehet vizsgálni, ami nem elterjedt. Az állatok kórokozót ebben a

22

szakaszban még nem ürítenek (10). A betegség későbbi fázisában jelenik meg a humorális immunválasz. Baktériumürítés előfordulhat korábban is, de nem mutat szoros korrelációt az ellenanyagok jelenlétével (7). Állomány diagnosztikára PCR vizsgálatot is használhatunk, akár poolozott mintákból is, ennek érzékenysége meghaladja a baktérium tenyésztés érzékenységét (9). A szakaszos ürítés miatt előfordulhat fals negatív eredmény. Szerológia kimutatásra ELISA módszert használnak a legelterjedtebben (13). Anyag és módszer A vizsgált állatok és a mintavételek rendje Egy közép-magyarországi nagylétszámú, MAP-fertőzött tejtermelő tehenészetben végeztük vizsgálatainkat. Kontroll és kísérleti csoportot alakítottunk ki 15-15 ellés előtt álló tehénből. A kísérleti (MAP) csoportba MAP fertőzött, de klinikai tüneteket nem mutató, állatok kerültek. A kontroll csoportba (KO) MAP negatív állatokat soroltunk. A fertőzöttséget a bélsár PCR vizsgálatával állapítottuk meg (5, 11). A vizsgált állatok a telepen a szokásos tartási és takarmányozási körülmények között voltak elhelyezve és etetve, ivóvízhez ad libitum hozzáférhettek. A kontroll és a kísérleti csoport egyedei a vizsgálat idején azonos tartási és takarmányozási csoportban voltak. Az állatokból vér és vizeletmintákat vettünk az ellés előtti 2. héttől az ellés utáni 60. napig az 1. táblázatban feltüntetett rend szerint. 1. táblázat: A mintavételek rendje a kontroll és a kísérleti csoportban Table 1.: Samplings in the control and experimental groups Mintavétel sorszáma / No. of sampling

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Mintavétel időpontja / Time of sampling

- 10-14 nap

+2-5 nap

+10 nap

+ 20 nap

+30 nap

+ 40 nap

+ 50 nap

+ 60 nap

A vérmintákat a v. coccygea-ból vettük heparinos csövekbe. A mintákat azonnal hűtöttük, és laboratóriumba szállítottuk, ahol a plazmát leválasztottuk és mélyhűtve tároltuk a további vizsgálatokig. A vizeletmintákat a húgyhólyagból fém katéterrel vettük, és a mintavétel után hűtve szállítottuk a laboratóriumba. A mintákat minden esetben a reggeli etetés után 3-5 órával vettük. A vérminták vizsgálata a SZIE MKK Takarmányozástani Tanszék laboratóriumában, a vizeletminták vizsgálata a SZIE ÁOTK Állathigiéniai Tanszék laboratóriumában történt. Az elvégzett vizsgálatok A vérplazma mintákból a következő paramétereket határoztuk meg: összfehérje, albumin, koleszterin, triglicerid, BHB, NEFA, AST, GGT, karbamid. A vizeletmintákból a pH és nettó sav-bázis ürítési (NSBÜ) értéket mértük. A mintavételekkel egy időben pontoztuk az állatok kondícióját is. 23

A fentieken kívül adatokat gyűjtöttünk az állatok termelési (tejtermelés, a tej zsírtartalma, a tej fehérjetartalma és szomatikus sejtszám a befejéskor) és egészségi és szaporodásbiológiai (tőgykezelések száma, szaporodásbiológiai kezelések száma, szerviz periódus, eredményes termékenyítés sorszáma, 1. termékenyítésre vemhes %). Az adatok statisztikai elemzését ANOVA módszerrel és Dunnett post hoc teszttel végeztük Statistica 12.0 szoftver segítségével. Eredmények és megbeszélés A kezdeti mintavételkor az állatok életkora (MAP: 5,1±1,3 év; KO: 5,3±3 év), a laktáció sorszáma (MAP: 3,2±1,1; KO: 3,4±2,3) nem különbözött. Eddigi eredményeink alapján a vérplazma mintákból mért paraméterek esetében nem volt statisztikailag kimutatható különbség a két csoport között. A vizeletminták esetében a MAP csoportban nagyobb (212±55 vs. 172±56 mmol/l; P<0,001) volt a vizelet NSBÜ értéke. Ez a különbség vélhetően nem releváns, mivel mindkét érték az élettani határértékek között van. A vizelet pH értéke nem különbözött a két csoportban. A MAP csoportban az állatok kondíció pontszáma alacsonyabb volt (2,1±0,5 vs. 2,9±0,4; p<0,001) a nem fertőzött (KO) csoporthoz képest. A termelési adatokban nem volt szignifikáns különbség a két csoport között, jóllehet a MAP csoportban az átlagos napi tejtermelés kisebb (43,6±15,5 l vs. 47,2±10,1 l) volt. A tej fehérje tartalma a MAP csoportban nagyobb volt (3,3±0,3 % vs. 3,1±0,2 %; p<0,01), vélhetően azért, mert a termelt tej mennyisége kissé, bár nem szignifikáns mértékben kisebb volt. A szakirodalom szerint a betegség okozta gazdasági károkért nagyobb részben a szubklinikai forma a felelős. A paratuberkulózis klinikai (1, 6) és szubklinikai formában (2) tejtermelés csökkenést okoz. A szubklinikai fertőzés szomatikus sejtszámra gyakorolt hatása ez idáig nem tisztázott (1, 2). Egy francia vizsgálatban a szubklinikai esetek is jelentős tejtermelés csökkenéssel és költséggel jártak (3). Fodor és mtsai. (4) hazai tejtermelő gazdaságban a tejtermelés csökkenéséről és magasabb szomatikus sejtszámról számoltak be, igaz arról nem közöltek adatokat, hogy a vizsgált állatok közül milyen arányban jelentek meg a klinikai tünetek. Jelen vizsgálatban a legjelentősebb különbség a két csoport között a szaporodásbiológiai és tőgyegészségügyi állapotban volt. A MAP csoportban a tőgykezelések száma (3,8±3 vs 1,3±1,9), a szaporodásbiológiai kezelések száma (7,2±3,9 vs. 3,4±3,8), a szerviz periódus hossza (195±66 vs 106±6), az eredményes termékenyítés sorszáma (3,4±1,7 vs. 1,7±1,1) szignifikánsan nagyobb volt a kontroll csoporthoz képest. Az első termékenyítésre a MAP csoportban 12,1±11 %, míg a KO csoportban 34,4±33 % tehén lett vemhes, ami szintén szignifikáns különbség. Habár a SCC nem különbözött szignifikánsan a két csoport között, a MAP csoportban mégis sokkal több tőgykezelésre került sor. Ez az eredmény összhangban van más szerzők (5) által leírtakkal. A szakirodalom szerint a rosszabb szaporodási mutatók mind a klinikai, mint pedig a szubklinikai formánál jelentősek (8). A szubklinikailag fertőzött állatok emellett fogékonyabbak lesznek egyéb betegségekre is, ezáltal emelkedett állatorvosi költségekre kell számolni.

24

Mivel a betegség a legtöbb esetben rejtetten jelentkezik, klinikai tünetek megjelenése nélkül, ezért a legtöbb gazdaságban nem fordítanak kellő figyelmet a védekezésre, mentesítésre (5). Köszönetnyilvánítás A vizsgálat a KMR_12-1-2012-0161 sz. pályázat keretében zajlott. Irodalom 1. Collins, M.T.: Paratuberculosis: review of present knowledge. Acta Vet. Sand., 2003. 44. 217-221. 2. Donat, K. – Soschinka, A. et al.: Paratuberculosis: decrease in milk production of German Holstein dairy cows shedding Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis depends on within-herd prevalence. Animal, 2014. 8. 852-858. 3. Dufour, B. – Pouillot, R. – Durand, B.: A cost/benefit study of paratuberculosis certification in French cattle herds. Vet. Res., 2004. 35. 69–81. 4. Fodor I. – Matyovszky B. – Biczó A. – Ózsvári L.: A paratuberkulózis kártétele és az ellene való védekezés egy hazai nagyüzemi holstein-fríz tehenészetben. Magy. Állatorv. Lapja, 2014. 136. 213-222. 5. Garcia, A.B. – Shalloo, L.: The economic impact and control of paratuberculosis in cattle. J. Dairy Sci., 2015. (in press) 6. Gonda, M.G. – Chang, Y.M. et al.: Effect of Mycobacterium paratuberculosis infection on producton, reproduction, and health traits in US Holsteines. Prev. Vet. Med., 2007. 80. 103-119 7. Jubb, T. – Galvi, J.: Herd testing to control bovine Johne’s disease. Vet. Microbiol., 2000. 77. 423-428. 8. Johnson-Ifearulundu, Y. J. – Kaneene, J.B. et al.: The effect of subclinical Mycobacterium paratuberculosis infection on days open in Michigan, USA, dairy cows. Prev. Vet. Med., 2000. 46. 171–181. 9. Khol, J.L. – Wassertheurer, M. et al.: Long-term detection of Mycobacterium avium subspeciesparatuberculosis in individual and bulk tank milk from adairy herd with a low prevalence of Johne’s disease. J. Dairy Sci., 2013. 96. 3517–3524. 10. Raizman, E.A. – Wells, S.J. et al.: The association between culling due to clinical Johne’s disease or the detection of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis fecal shedding and the diagnosis of clinical or subclinical disases in two dairy herds in Minnesota, USA. Prev. Vet. Med., 2007. 80. 166-178. 11. Salgado, M. – Steuer, P. et al.: Evaluation of PMS-PCR technology for detection of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis directly fromty bovine fecal specimens. Vet. Microbiol., 2013. 167. 725-728. 12. Sweeney, R. W.: Pathogenesis of paratuberculosis. Vet. Clin. Food Anim., 2011. 27. 537–546. 13. Whitlock, R.H.: Paratuberculosis control measures in the USA. In: Behr, M. A. – Collins, D. M. (eds): Paratuberculosis: organism, disease, control. CABI, Wallingford, UK. 2010. 319-329.

25

Current status of BVD control in Germany and in other European countries A BVD kontroll jelenlegi helyzete Németországban és más európai országokban Doll Klaus* Justus Liebig University, Faculty of Veterinary Medicine, Clinic for Ruminants, D-3539 Giessen, Germany *e-mail: [email protected]

SUMMARY Infection with bovine viral diarrhea virus (BVDV) is one of the most economically significant infection diseases in cattle. Consequently, several European countries, such as the Scandinavian countries, Austria, Switzerland and recently Germany, Ireland, Scotland and Belgium have initiated national control and eradication campaigns. Some have already or nearly succeeded. This review gives an overview of the different strategies used within and the current status of the ongoing programmes, with special regard to the German situation. Key words: Bovine viral diarrhea, cattle, control, eradication ÖSSZEFOGLALÁS A vírusos hasmenéses fertőzés (BVDV) gazdasági szempontból az állományok egyik legjelentősebb fertőzéses megbetegedése. Következésképpen számos európai ország így a skandináv országok, Ausztria, Svájc és nemrégiben Németország, Írország, Skócia és Belgium indított országos ellenőrző és mentesítési kampányt. Egynémely program már részben vagy egészben sikeresnek bizonyult. Jelen összefoglaló áttekintést nyújt a különféle stratégiákról, valamint a folyamatban lévő programok jelenlegi állapotáról, kiemelve a németországi helyzetet. Kulcsszavak: BVD, szarvasmarha, kontroll, mentesítés Introduction Infection with bovine viral diarrhea virus (BVDV) is a costly disease entity in cattle. If practical, it would be logical to try to eradicate the infection and to prevent reintroduction. BVD control and eradication, in principle, pursues diverse strategies. The choice of strategy depends, inter alia, on the population density and seroprevalence in the country concerned. Therefore, that the first step in attempts to control and possibly eradicate BVDV on a national

26

basis was made in Scandinavian countries with a limited prevalence of BVDV, where the primary focus was made to prevent infection in previously uninfected herds (4). The terms ‘‘control’’ and ‘‘eradication’’ refer to different degrees of disease reduction: Control is the purposeful reduction of specific disease prevalence to relatively low level of occurrence, though transmission occurs frequently (1), whereas eradication is defined as the purposeful reduction of specific disease prevalence to the point of continued absence of transmission within a specified area by means of a time limited campaign (33). In effect, this latter definition was an early attempt to put a cost benefit argument for eradication: in stating that eradication involves time-limited investment, it implicitly points to the continuous high costs of a control program (12). In 2004, the report of the European Union thematic network on the control of BVD virus concluded that a co-ordinated systematic approach was essential to address the disease at regional or national level, with the identification and removal of persistently infected (PI) animals, along with adequate measures to address biosecurity, and continued monitoring and surveillance being critical factors for success (6). Control and eradication programs in European countries Models for national control fall into two types (Fig. 1). The first of these is commonly referred to as the Scandinavian model, whereby herd status is initially investigated using serological screening tests (bulk tank milk, pooled milk samples from cattle in their first lactation, young stock check tests). The absence of serological evidence of exposure to BVDV is taken as strong evidence of freedom of infection, particularly when backed by repeated negative tests and appropriate biosecurity practices (9). Figure 1. Main concepts for BVD eradication in European countries

An alternative BVD eradication model was pioneered in Switzerland (21, 22), and is, therefore, commonly referred to as the Swiss approach. It is also being used with modifications elsewhere, most notably in Germany, Ireland and Belgium. In this model, all newborn calves (and older cattle in Switzerland) are tested directly for BVDV to identify PI animals, without the use of serological testing (22). One of the first countries to design and implement an eradication programme was Sweden in 1993, a country with a relatively low cattle density and no vaccination. For screening, an indirect antibody ELISA for serum, milk and bulk milk samples was being used. The basics of

27

the Swedish model were no vaccination, voluntary participation, and financing of the entire scheme by the subscribing farmers. BVDV-free herds were certified and permanently checked. Systematic BVDV control programs had also been initiated in the other Scandinavian countries, where the occurrence of BVDV varied from a very low prevalence in Finland to a very high prevalence in Denmark. Initial bulk milk revealed that Finland, Norway, and Denmark approximately 1%, 9%, and 39% of the dairy herds, respectively, seemed to have PI animals (4). The BVDV programs in Finland, Norway and Sweden were basically the same. The primary aim of each was the identification of the herds free of infection and prevention of introduction of the infection to these herds. Herds with high antibody levels were suspected to have an active BVDV infection and all animals were retested individually using Ag-ELISA. After removal of PI cattle, strict biosecurity was another important feature of the Scandinavian control programs. The use of vaccines was banned (28). The model used within the Scandinavian BVDV control schemes has been successful, but it took all countries approximately 10 to 15 years to reach their final stages (13, 20, 23). Today all of them are free, or almost free from BVDV. The number of reintroductions of infection into free herds has continuously decreased, limited to isolated cases during the last few years (28). Systematic control efforts have also been implemented to a varying extent in other parts of Europe, such as on the Shetland Islands (29), on Orkney (31), in Brittany in France (14), in the Autonomous Province of Bolzano (29), in the Rome area, in the Lecco and Como regions of Italy (7, 16), and in Austria (24). In recent years some of these have developed into national schemes, and a number of additional European countries have followed (Switzerland, Germany, Ireland, Scotland, Belgium).Whereas the eradication campaigns in the Scandinavian countries, Austria and Switzerland are based on non-vaccination approaches, in Germany, Ireland, Scotland and Belgium voluntary vaccination can being used as an additional biosecurity element (Fig. 2). Figure 2. BVD control and eradication in Europe 2015 (19)

28

Following the Scandinavian approach, a regional BVD eradication programme was launched in Lower Austria in 1997. This programme which initially was voluntary was in 2004 made compulsory and extended to the entire country. In 2008, eleven years after the start of the regional programme, 92% of all herds in Lower Austria were certified as free from BVDV, and the prevalence of herds with PI animals was estimated at 0.16% (24). The alternative BVD eradication model was pioneered in Switzerland (21, 22), and is, therefore, commonly referred to as the Swiss approach. It is also being used with modifications elsewhere, most notably in Germany, Ireland and Belgium. The rationale behind the Swiss program (direct testing for BVDV to identify PI animals, without the use of serological testing) was the very high initial seroprevalence (antibody positive animals: 57,7%) and a prevalence of persistently infected (PI) animals of 0,64%, high cattle density and level of cattle movements, and the use of shared summer grazing in mountain pastures. In phase one - the eradication phase beginning in 2008 - all cattle in the country were sampled (ear-notch or blood) and tested for antigen. In phase two - the calf phase - all calves, which were in utero during the first testing, were tested within five days of birth. Until 2011, in less than 3 years around 3.5 million animals have been tested during the three phases and the prevalence of PIs among newborn calves has decreased with 95% (5). The move from the costly and logistically challenging surveillance system using individual antigen testing of all newborn calves, to a long-term system using serological herd-level tests, was implemented in 2012 (2). BVD control in Germany A nationwide compulsory bovine viral diarrhoea (BVD) control programme has been in effect in Germany since January 2011, after long lasting voluntary programmes in the German lander. The objective of the programme is to create BVDV unsuspicious herds by earliest possible detection and removal of persistently infected (PI) animals in conjunction with trade restrictions. Contrary to the approaches in some other countries (Scandinavia, Austria), the antibody status of both individual animals and of the herd remains unconsidered. Transient infections were also not considered, since at the time the control programme was established it was assumed that transient infections do not play a significant role in the retransmission of BVDV infections. Principles: The actual foundation of this programme, however, is the compulsory BVD-virus examination of all new-born calves. In the meantime this testing is performed almost exclusively on ear notch samples obtained automatically upon insertion of special ear tags (until 7th day of life). Major test methods are real time RT-PCR and ERNS ELISA. Negative test results are recorded in the animal's identification document (passport) and only such animals are allowed to leave the herd – aside from cases in which they will go directly to slaughter. In principle, animals that test positive may be retested no earlier than 21 days and no later than 60 days after first testing. However, in the meantime there is a tendency to cull

29

the animals immediately without further testing in order to prevent further spread of the BVD virus. In contrast to the eradication programmes in other countries (Scandinavian countries, Austria and Switzerland) in the German programme vaccination against BVDV remained admissible. One of the reasons for this was the large prevalence of BVD infections in German cattle herds. Cattle with antibodies were found in about 84% of the herds (3). In addition, a large number of cattle of unknown BVD status are imported into Germany every year; in 2010 a total of 115,385 animals (Fig. 3). Figure 3. Cattle imported to Germany in 2010 from Countries without mandatory BVDV Control (Source: Statistisches Bundesamt / Federal Statistical Office).

The majority came from the Netherlands, Belgium and from central / eastern European countries such as Lithuania and the Czech Republic. According to EU legal regulations free trade of such animals may not be limited since BVD is not among the infectious diseases listed in the EU guideline 64/432. Independent of this, every cattle owner has the right under private law to demand from his vendor that the animals test negative for BVDV. Before such imported animals with unknown BVD status may once again leave the German herd, however, they must test negative for BVD. Based on the negative experiences with fully susceptible herds in preceding voluntary programs, authorities may order vaccination as an accompanying measure in cattle-dense areas where infectious pressure is still high. The status of PI cattle-free herds is ‘BVD unsuspected’, i.e. there may be seropositive animals due to past infection or vaccination, but no BVDV. Progress and current situation: According to statistics released by the Friedrich Löffler Institute, in the year 2011 a total of 24,125 PI animals were diagnosed within the framework of the eradication programme, amounting to a prevalence of 0.14% in the total German cattle population, or 0.5% of all calves born in this year. In 4.11% of the herds there was at least one 30

PI animal. These numbers were well below the expected number of 1-2% PI animals in the whole cattle population repeatedly mentioned in the literature (17). In 2012 this number decreased substantially (still approximately 0.26% PI animals based on the total number of calves born). For 2014, the proportion of PI animals was 0.06%, based on the number of calves born (8). Nevertheless, the goal of BVD freedom is far from being achieved, and it seems that the assumption to achieve this status within 3 to 4 years was too optimistic. Despite all progress there were, however, devastating outbreaks in herds that had been previously classified as BVDV unsuspicious, with more than 100 PI animals in some larger herds (27). Figure 4. BVD control in Germany – Quarterly presentation of the number of animals detected as PI () and PI prevalence () and in the years 2011 to 2014 (Data: Friedrich-Loeffler-Institute, Greifswald-Riems, Germany)

In contrast to North America in which about 50% of all BVD virus isolates are of type 2, the fraction of BVDV Type 2 in German isolates was previously only 5.1% (26). Nevertheless, at the end of 2012 / beginning 2013 there were dramatic outbreaks caused by a highly virulent type 2c BVD virus in Germany. This caused an increase of the type 2 isolates to 10% (27). It remains to be seen whether such outbreaks result in further dissemination of previously marginal genotypes. If this is the case it will be necessary to bear this in mind when considering future diagnostic and eradication concepts encompassing immunoprophylactic measures. Conclusion The history of BVDV control over the last 25 years in different Europe has clearly shown that a voluntary based strategy is not adequate to achieve a freedom from the disease and could

31

even enhancing the damages induced by BVDV. All countries which started with that approach have changed their programs sooner or later to a consistent and compulsory strategy. Several countries like Norway, Sweden, Finland and Denmark have succeeded in eradication or are almost free after 10 to 15 years of a governmental program. Some other countries like Switzerland, Austria and Germany are in an advanced or final stage, and still others implemented a program recently (Ireland, Scotland, Belgium). The experiences reveal that fundamental approaches, the “Scandinavian model” as well as the “PI detection and eradication approach” are suitable to achieve substantial successes. The implementation of the ear notch testing enables PI detection at a very early stage, and is a fundamental step towards an efficient and reliable diagnostic strategy (27). In contrast to other countries, in Germany the complete eradication leading to a BVDV-free (antibody negative) status is yet not claimed explicitly. A major reason is the failure of a common European BVD control strategy like it is existent for other diseases, e.g. BHV-1 (directive 64/432/EG). Therefore, transnational rules and measures are difficult to accomplish, and for the German authorities a complete eradication process requires a Europe-wide concerted action (27). As a result of the systematic examination of each newborn calf on BVD virus and culling of PI animals, their prevalence in the German cattle population could be reduced dramatically within four years. Contrary to the endemic situation before the start of this eradication programme there are now many seronegative herds which are highly susceptible. Moreover, the frequency of vaccinations has decreased significantly, because this eradication programme may have created in farmers and veterinary practitioners a false sense of security. Also the importance of transient infections in epidemiology was obviously underestimated as well as transmission of the virus through other factors besides direct contacts of cattle. These include veterinarians, cattle dealers, trucks, and possibly other ruminant species such as sheep or deer. In the devastating BVDV type 2c outbreaks, which occurred in North West Germany 2012/2013, no PI animals were involved. On the basis of retrospective epidemiological investigations it could be shown that the BVD virus had been introduced in the herds most likely by veterinarians and by cattle dealers (11). Such factors could delay the success of this eradication programme, so that freedom of BVD freedom was not be achieved within the predicted 3 to 4 years. But eradication may only cost-effective if it can be completed within a few years (32). Biosecurity measures urgently needed to protect seronegative herds in areas with high cattle density are still neglected by some German cattle farmers and veterinarians. Stricter hygiene measures are required, such as changing protective clothing between farm visits and quarantine of newly purchased animals. Currently EU legislation allows no trade restriction regarding BVD, but as long as the BVD is not combated at EU level, effective measures to prevent virus introduction from other countries are difficult to enforce. That such an EU-wide approach is achieved in the foreseeable future, however, seems unlikely because some countries are depended on the import of calves. In 2012, only the Netherlands imported a total of 865,000 calves from other countries (Source: AMI, National Statistics). Therefore, the BVD control in Germany takes place under much more unfavourable conditions than in the Scandinavian countries or in

32

Switzerland. For that reasons, beside detecting and eliminating PI animals and biosecurity measures, vaccination (on a voluntary basis) against BVD is officially recommended in Germany to hinder the spread of BVD virus and to avoid major economic losses caused by introduction of the virus in seronegative herds. In addition, the veterinary authorities also have the option to order vaccination in certain situations, as practiced during the 2012/2013 BVDV type 2c outbreaks. It is currently assumed that the testing of each newborn calf must be continued for several more years until passing to a long term serological surveillance as in other countries which perform BVD eradication (Scandinavian countries, Austria, Switzerland). REFERENCES 1. Andrews, J.M. - Langmuir, A.D.: The philosophy of disease eradication. Am. J. Publ. Hlth., 1963. 53. 1–6. 2. Bachofen, C. – Stalder, H. et al.: Bovine viral diarrhea (BVD): from biology to control. Berl. Münch. Tierärztl .Wochenschr., 2013. 126. 452-461. 3. Bendfeldt, S. – Grummer, B. et al.: Unterschiedliche BVD-Seroprävalenzen in vier niedersächsischen Landkreisen und ihre Bedeutung für die Wahl der Kontrollstrategie (Seroprevalences in four different counties in Lower Saxony and the relevance for the control strategy). Tierärztl. Umschau, 2004. 59. 499-507. 4. Bitch, V. – Rønsholt, L.: Control of bovine viral diarrhea virus infection without vaccines. Vet. Clin. North. Am. Food. Anim Pract., 1995. 11. 627-640. 5. Di Labio, E. – Perler, P.: Critical success factors for rapid BVD-control at country level: reduction of PI-prevalence in newborns by 95% in less than three years. 8th ESVV Pestivirus Symposium, Proceedings, Hannover, 2011. 56. 6. EU: Thematic network on control of bovine viral diarrhoea virus (BVDV) BVDV Control QLRT – 2001-01573 - Position paper. 7. Ferrari, G. - Scicluna M. T. et al.: Bovine virus diarrhoea (BVD) control programme in an area in the Rome province (Italy). Vet. Microbiol., 1999. 64. 237-245. 8. FLI: National Reference Laboratory for Bovine Viral Diarrhea (BVD). http://www.fli. bund.de/en/startseite/institutes/institute-ofdiagnostic-virology/reference-laboratories/nrl-forbvd.html., 2014. 9. Graham, D. A. – Lynch, M. et al.: Development and review of the voluntary phase of a national BVD eradication programme in Ireland. Vet. Rec., 2014. 67. 174. 10. Greiser-Wilke, I. – Grummer, B. – Moennig, V.: Bovine viral diarrhoea eradication and control programmes in Europe. Biologicals, 2003. 31. 113-118. 11. Homeier, T. – Gethmann, J. et al.: BVD Virus Typ 2-Ausbruch in Nordwest-Deutschland – Epidemiologie und Bedeutung für die BVD-Bekämpfung [BVD virus type 2 outbreak in North west Germany - epidemiology and impact on BVD control]. Proc. DVG-Vet-Congress, Deutsche Buiatrische Gesellschaft, Proceedings, Berlin, 2013. 54-55. 12. Houe, H. – Lindberg, A. – Moennig, V.: Test strategies in bovine viral diarrhea virus control and eradication campaigns in Europe. J. Vet. Diagn. Invest., 2006. 18. 427-436. 13. Hult, L. - Lindberg, A.: Experiences from BVDV control in Sweden. Prev. Vet. Med., 2005. 72. 143-148; discussion 149-215. 14. Joly, A. - Fourichon, C. - Beaudeau, F.: Description and first results of a BVDV control scheme in Brittany (western France). Prev. Vet. Med ., 2005. 72. 209-213. discussion 209-215.

33

15. Luzzago, C. - Frigerio, M. et al.: Controllo volontario delle infezioni da BVD nelle province di Lecco e di Como: risultati del triennio L’Osservatorio, rivista bimestrale d’informazione scientifica, 2006. 9. 4-8. 16. Meyers, G.: Basic research paves the way to novel safe and effective pestivirus vaccines. 8th ESVV Pestivirus Symposium, Proceedings, Hannover, 2011. 26. 17. Moennig, V. - Houe, H. - Lindberg, A.: BVD control in Europe: current status and perspectives. Anim. Health. Res. Rev., 2005. 6. 63-74. 18. Moennig, V. – Becher, P.: Pestivirus control programs: how far have we come and where are we going? Anim. Health. Res. Rev., 2015. 16. 83-87. 19. Moennig, V.: Aktueller Stand der BVD-Infektionen in Deutschland und Europa. Boehringer Ingelheim Fortbildungsreihe Rind 2015. 20. Nyberg, O. - Østerås, O. - Plym-Forshell, K.: Eradication of BVDV-infections in Norwegian cattle 1992-2003 - a success story. Revista Portuguesa de ciencias veterinarias, 2004. 127 (Suppl.). 14-15. 21. Presi, P. – Heim, D.: BVD eradication in Switzerland--a new approach. Vet. Microbiol., 2010. 142. 137-142. 22. Presi, P. – Struchen, R. et al.: Bovine viral diarrhea (BVD) eradication in Switzerland-experiences of the first two years. Prev. Vet. Med., 2011. 99. 112-121. 23. Rikula, U. - Nuotio, L. et al.: Bovine viral diarrhoea virus control in Finland 1998-2004. Prev. Vet. Med., 2005. 72. 139-142. 24. Rossmanith, W. - Janacek, R. - Wilhelm, E.: Control of BVDV-infection on common grassland— the key for successful BVDV eradication in Lower Austria. Prev. Vet. Med., 2005. 72. 133-137; discussion 139-215. 25. Rossmanith, W. - Deinhofer, M. et al.:, Voluntary and compulsory eradication of bovine viral diarrhoea virus in Lower Austria. Vet. Microbiol., 2010. 142. 143-149. 26. Schirrmeier. H: Die BVD-Bekämpfung nach Einführung der BVD-Verordnung: aktueller Stand. [The BVD control after the introduction of BVD-regulation: current status]. AFTHerbstsymposium Infektionskrankheiten des Rindes – Neues und Wichtiges für die tierärztliche Praxis, Proceedings Hannover, 2012. 97-103. (http://www.aft-online.net/fileadmin/aft/downloads/abstracts/Herbstsymposium-2012abstracts.pdf). 27. Schirrmeier, H.: Three years of mandatory BVD control in Germany – Lessons to be learned. XXVIII World Buiatrics Congress, Proceedings, Cairns, 2014. 245-248. 28. Ståhl, K. - Alenius, S.: BVDV control and eradication in Europe – an update. Jap. J. Vet. Res., 2012. 60. 31-39. 29. Synge, B. A. - Clark, A. et al.: The control of bovine virus diarrhoea virus in Shetland. Vet. Microbiol., 1999. 64. 223-229. 30. Tavella, A. – Zambotto, P.: Retrospektive Auswertung von Daten über 5 Jahre BVDVBekämpfungsprogramm mittels Ohrgewebeproben in der Autonomen Provinz Bozen. [Retrospective evaluation of data over five years of the BVDV prevention program using ear notch samples from the autonomous province of Bolzano (Italy)]. Berl. Münch. Tierärztl. Wochenschr., 2012. 125. 326-331. 31. Truyers, I. G. - MelloR, D. J. et al.: Eradication programme for bovine viral diarrhoea virus in Orkney 2001 to 2008. Vet. Rec., 2010. 167. 566-570. 32. Valle, P. S. – Skjerve, E. et al.: Ten years of bovine virus diarrhoea virus (BVDV) control in Norway: a cost-benefit analysis. Prev. Vet. Med., 2005. 72. 189-207; 215-219. 33. Yekutiel, P.: Eradication of infectious diseases: a critical study. In: Wahrendorf, J. (ed.): Contribution to epidemiology and biostatistics, vol. 2, Karger, Basel, 1980.

34

A szarvasmarha vírusos hasmenése vírusának (BVDV) szero- és vírusprevalenciája Magyarországon Serological and virological prevalence of bovine viral diarrhoea virus (BVDV) in cattle herds in Hungary Szabára Ágnes1*, Lang Zsolt2, Földi József3, Hornyák Ákos4, Abonyi Tamás4, Ózsvári László1 1

SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Állat-egészségügyi Igazgatástani és Agrár-gazdaságtani Tanszék, H-1078 Budapest, István u. 2. 2 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Biomatematikai és Számítástechnikai Tanszék, H-1078 Budapest, István u. 2. 3 Euvet Bt., H-2100 Gödöllő 4 Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal, Állategészségügyi Diagnosztikai Igazgatóság, H-1149 Budapest, Tábornok u. 2. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Munkánk célja a valódi ellenanyag- és vírusprevalencia meghatározása országosan és a fertőzött állományokban, valamint az ellenanyag és a vírus jelenléte közötti kölcsönhatás vizsgálata Magyarországon. Elsőként azokat a telepeket tanulmányoztuk, amelyekben szerológiai és virológiai vizsgálat is történt. Ebben az esetben az országos- és egyedszintű szeroprevalencia mellett sikerült vizsgálnunk az ellenanyag és a vírus jelenlétének egymásra gyakorolt hatását. Második lépésben célunk volt megvizsgálni minden olyan állományt, amelyben 2008-2012 között virológiai vizsgálat történt, és ennek segítségével pontosan meghatározni az állományszintű és állományon belüli vírusprevalenciát elsőként Magyarországon. A Bayes-i elemzés alapján (1) az állományszintű valódi ellenanyagprevalencia 56,4%, (2) az átlagos állományon belüli valódi ellenanyag-prevalencia 47,4% a fertőzött állományokat nézve, (3) a valódi állományszintű vírusprevalencia 12,4%, (4) az átlagos állományon belüli vírusprevalencia 7,2%, azokban az állományokban, amelyek legalább egy vírushordozó egyedet tartalmaznak. Egy vírus-pozitív állományban egy véletlenszerűen kiválasztott egyed tízszer nagyobb eséllyel lesz szeropozitív, egy vírusnegatív állomány egyetlen véletlenszerűen kiválasztott egyedéhez képest. Kulcsszavak: szarvasmarha vírusos hasmenése, ellenanyag-prevalencia, vírusprevalencia, állományon belüli prevalencia, állományszintű prevalencia

35

SUMMARY Our present study aimed to estimate the true herd level and individual prevalence of BVD virus and antibody in cattle herds and the connection of presence of virus and antibody by Bayesian modelling in Hungary. Our retrospective Bayesian analysis demonstrated (1) the herd level true antibody prevalence was 56.4%; (2) the mean within herd true antibody prevalence was 47.4% in the BVD infected herds, 26.8% for all investigated herds; (3) the herd level true virus prevalence was 12.4%, (4) the mean individual (within herd) true virus prevalence was 7.2% in the herds having at least one virus positive cattle, 0.89% for all investigated herds (5) the odds of a randomly selected animal for being antibody positive is at least ten times higher in virus positive herds than in virus negative herds. Key words: bovine viral diarrhoea, seroprevalence, virusprevalence, within herd prevalence, herd level prevalence Bevezetés A szarvasmarha vírusos hasmenésének vírusa (BVDV) a szarvasmarhákat fertőző kórokozók között kiemelt jelentőségű, elsősorban az általa okozott közvetlen (direkt, termelési) és közvetett (indirekt, kereskedelmi) gazdasági károk miatt (2). Magyarországon 2013-ban a BVD által okozott, becsült gazdasági kár 1,25 milliárd HUF, ami tehenenként 3 834 HUF veszteséget jelentett. Egy ezer tehenet tartó tehenészetben a heveny, klinikai tünetekben megnyilvánuló BVD több mint 46,5 millió Ft, az idülten fertőzött állományokban a BVD és a Mucosal Disease (MD) pedig 2,9 millió Ft éves becsült veszteséget okozott (9). A BVDV-1 és a BVDV-2 prevalenciája területenként eltérő, amíg Észak-Amerikában az izolátumok megközelítőleg 50%-a BVDV-2 típusú, addig Európában a domináns BVDV-1 genotípus prevalenciája 90% körüli, a BVDV-2 pedig csak néhány százalékban fordul elő (1). Magyarországon a szarvasmarha-állományok BVD-fertőzöttségéről kevés adat áll rendelkezésre. 1999-ben a nyugat-dunántúli régi felméréséről (4) és 2015-ben kizárólag a nagy létszámú állományok fertőzöttségéről jelent meg publikáció (3). Számos európai ország már mentesített (Finnország, Norvégia, Svédország, Dánia, Shetland szigetek) vagy kötelező mentesítési folyamatban vesz részt (Ausztria, Svájc, Németország, Írország, Skócia), illetve önkéntes alapon (Bretagne Franciaországban, Hollandia, Lecco és Como Olaszországban) védekezik a BVDV ellen (1). A szarvasmarha-állományok BVD fertőzöttségének felmérése során állományszintű, illetve állományon belüli, egyedi szintű átlagos látszólagos és valódi ellenanyag- és vírusprevalenciát vizsgáltunk Magyarországon 2008 és 2012 között. A tanulmány további célja az ellenanyag és a vírus jelenléte közötti kölcsönhatás vizsgálata Magyarországon.

36

Anyag és módszer Laboratóriumi vizsgáló módszerek A BVDV ellen termelt ellenanyagszint meghatározása vírusneutralizációs teszttel (VNT, n=19.466; 79%) és IDEXX BVDV Total Ab Test-tel (IDEXX, Laboratories, Inc., LiebefeldBern, Switzerland) (ELISA, n=5.081; 21%) történt a Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal Állat-egészségügyi Diagnosztikai Igazgatóság Laboratóriumában (NÉBIH ÁDI, Budapest). A VNT során alkalmazott vírustörzs, mint antigén a BVDV 1 NADL CPE törzs (származási hely: EU referencia laboratórium, Hannover) volt. A VNT alkalmazása során az OIE Terrestrial Manual BVDV (chapter 2.4.8) leírása alapján történt. Az ellenanyag-ELISA kivitelezése a gyártó által javasolt használati útmutató alapján történt. A direkt vírus, -antigén, ill. -nukleinsav kimutatása vírusizolációval (VI, n=13.288; 33%), antigén fogó ELISA-val (ag-ELISA, n=19.495; 48%), valamint real time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction-val (qRT-PCR, n=7.630; 19%) történt. A vírusizolálás borjúvesehámsejten történt, az antigén kimutatás során IDEXX BVDV Ag/Serum Plus Testtel (IDEXX, Laboratories, Inc., Liebefeld-Bern, Switzerland), míg a nukleinsav meghatározása esetén a laboratórium által fejlesztett qRT-PCR-rel kivitelezték. Mind az három direkt diagnosztikai módszert a gyártó által ajánlott, ill. a laboratóriumban kidolgozott protokoll szerint alkalmazták. Vizsgálati adatok A vizsgálatunk során felhasznált adatok, vagyis a vizsgálati módszer, az adott évben vizsgált minták száma és a vizsgálati eredmények a NÉBIH ÁDI, mint nemzeti referencia laboratóriumnak adatbázisán alapul. A BVD víruskimutató (VI, ag-ELISA, qRT-PCR) diagnosztikai vizsgálatra érkezett 40.413 minta és a BVDV ellen termelt ellenanyagot kimutató szerológiai vizsgálatra (VN, ea-ELISA) beküldött 24.547 minta összesen 3.247 tenyészkóddal rendelkező állományból származott. 316 állomány mind direkt, mind indirekt vizsgálatra küldött anyagot, 485 állomány kizárólag szerológiai, 2.446 állomány pedig kizárólag víruskimutató vizsgálatot vett igénybe. A vizsgálati mintát küldő állományok összes szarvasmarha-létszáma 570.524 állat, amely a teljes hazai szarvasmarha-populáció 75%-a. A felmérés során nem volt adat a vizsgált állatok koráról, a mintát küldő gazdaság szarvasmarha-állományának BVD-státuszáról, valamint hogy történt-e az állományban vakcinázás. A vizsgálati mintát küldő gazdaságok állománylétszámáról (db), tehénlétszámáról (db), a beküldött mintaszámról (db) és a pozitív minták számáról (db) pontos adatokkal rendelkeztünk. Statisztikai elemzés A statisztikai elemzéshez felhasznált két Bayes-i modellt Markov chain Monte Carlo (MCMC) módszerrel becsülték meg Gibbs mintavétellel végrehajtva OpenBUGS 3.2.2.-ben (R 3.0.2.) (7), hivatkozva R2OpenBUGS-ra (8)

37

Eredmények A Bayes-i elemzés alapján (1) az állományszintű valódi ellenanyag-prevalencia 56,4%, (2) az átlagos állományon belüli (individuális) valódi ellenanyag-prevalencia 47,4% a fertőzött állományokat nézve, (3) a valódi állományszintű vírusprevalencia 12,4%, (4) az átlagos állományon belüli vírusprevalencia 7,2%, azokban az állományokban, amelyek legalább egy vírushordozó egyedet tartalmaznak. Egy vírus-pozitív állományban egy véletlenszerűen kiválasztott egyed tízszer nagyobb eséllyel lesz szeropozitív, egy vírus-negatív állomány egyetlen véletlenszerűen kiválasztott egyedéhez képest (esélyhányados, odds ratio, OR=51,7; CI95: 10,7-216). Megbeszélés A szisztematikus védekezést nem folytató európai országokban a BVDV állomány szintű ellenanyag prevalenciája átlagosan 55% körül található. Jelen tanulmányunk szerint Magyarországon az állományszintű szeroprevalencia 56,4%, amely a megelőző hazai felmérésekhez képest kedvezőbb, az európai átlaghoz hasonló. 1999-ben egy nyugatdunántúli felmérés szerint a nagy létszámú állományok 95%-a volt szeropozitív (4). Egy 2008-ban készült, kis mintaszámú, nagy létszámú telepekre vonatkozó reprezentatív felmérés alapján az állományszintű fertőzöttség 70,4% volt (3). BVDV-vel endémiásan fertőzött európai országokban a BVDV állomány szintű ellenanyag-prevalenciája mellett meghatározható az állományon belüli, egyed szeroprevalencia, amely széles határok között mozog, 19-89%, leggyakrabban 60-80% (1). A jelen vizsgálat során kapott eredmények szerint az állományon belüli szeroprevalencia 47,4%. A 2008-as felmérés szerint az individuális szeropozitivitási arány 43,4% volt, amely esetben 6 hónapnál idősebb, nem vakcinázott egyedeket vizsgáltak (3). Svájcban, ahol 2008 óta országos szintű, kötelező védekezési program van érvényben, az állományon belüli szeroprevalencia kezdetben 60% körül volt (6). Eredményeink a megelőző hazai és az európai adatokkal megegyeznek, vagyis egy fertőzött állományban az egyedek nagyjából fele szeropozitív. A védekezést nem folytató országokban BVDV endémiásan jelen van, a prevalenciafelmérések szerint megközelítőleg az állományok 50%-ában található legalább 1 PI-egyed és a szarvasmarhák 90%-a életük során találkozik a vírussal (5). Az endémiás területeken és azokban az állományokban, ahol nagy a fertőzöttségből eredő szeroprevalencia, a PI egyedek aránya átlagosan 0,5-2% között van (2, 5). Magyarországon a vírusprevalencia meghatározását először végeztük el jelen munkánk során, így hazai előzményi adatokhoz nem tudunk viszonyítani. Felmérésünk alapján a vírus állományszintű prevalenciája hazánkban az európai átlag alatt található, ugyanakkor az állományon belüli vírusprevalencia nagyobb az európai átlaghoz képest. Összességében megállapítottuk, hogy Magyarországon a BVDV endémiásan jelen van. A megelőző tanulmányokhoz képest a jelen munka részben nagyobb mintaszámon alapszik és az egész országot területileg lefedi, részben pedig az ellenanyag prevalencia meghatározása mellett először sikerült vírusprevalenciát meghatározni. Az ellenanyag valódi előfordulási valószínűsége alacsonyabb az irodalmi adatokhoz és a megelőző felmérésekhez képest.

38

Köszönetnyilvánítás A közleményben ismertetett tudományos vizsgálatok az OTKA K 108571 projekt és a SzIE ÁOTK 2014. évi Kutató Kari keretének támogatásával valósultak meg. IRODALOM 1. Cowley D. J. B. - Clegg T. A. et al.: Bovine viral diarrhoea virus seroprevalence and vaccination usage in dairy and beef herds in the Republic of Ireland. Ir. Vet. J., 2012. 65. 16-30. 2. Houe, H.: Economic impact of BVDV infection in dairies. Biologicals, 2003. 31. 137-143. 3. Kővágó, Cs. – Forgách, P. – Szabára, Á. – Mándoki, M. – Hornyák, Á. – Rusvai, M.: Seroprevalence of Bovine Viral Diarrhoea Virus in Hungary – situation before launching an eradication campaign. Act. Vet. Hung., 2015. 63. 255-263. 4. Kudron E.: The change in the Western Transdanubian viral infection in cattle herds between 19721996. Magy. Állatorv. Lapja, 1999. 121. 264-266. 5. Lindberg, A. – Brownlie, J. et al.: The control of bovine viral diarrhoea in Europe: today and in the future. Rev. Sci. Tech. Off. Int. Epiz., 2006. 25. 961-979. 6. Presi, P. – Struchen, R. et al.: Bovine viral diarrhea (BVD) eradication in Switzerland— Experiences of the first two years. Prev. Vet. Med., 2011. 99. 112-121. 7. R Core Team 2013 R. A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2013. http://www.R-project.org/ Accessed 11 March 2015 8. Sturtz, S. – Ligges, U. - Gelman A.: R2WinBUGS: A Package for Running WinBUGS from R. J. Statist. Software, 2005. 12. 1-16. 9. Szabára Á. - Ózsvári L.: A BVD-vírus előfordulása, gazdasági kártétele és mentesítési programjai Európában. Magy. Állatorv. Lapja, 2013. 135. 285-292.

39

Nagyüzemi tejelő szarvasmarha-állományok BVD fertőzöttsége Magyarországon Seroprevalance of BVDV in large dairy cattle herds in Hungary Gaál Csaba* Boehringer Ingelheim RCV GmbH & Co KG Magyarországi Fióktelepe Budapest Lechner Ödön fasor 6. H-1095 *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A szarvasmarhák vírusos hasmenése széles körben elterjedt a hazai szarvasmarhaállományokban, az egyik legjelentősebb kórokozó az állattenyésztésben. A fertőzés változatos kórképekben jelenik meg, sok esetben tünetmentesen, de szaporodásbiológiai következményei és a minden esetben kialakuló immunszuppresszió miatt ilyenkor is jelentős veszteségeket okoz. A BVD hazai előfordulásáról az ötvenes évek végétől jelentek meg közlemények. Országos felmérő adatok hiányában, a diagnosztikai intézetek adataira alapozva az állományok túlnyomó többségének fertőzöttségét valószínűsítették. Egy részleges felmérő vizsgálatban a nagyüzemi tejelő tehenészetek közel egy harmadának a mentességét írták le. Vizsgálatom során 261 szarvasmarha tartó telep BVD fertőzöttségét és a védekezés módjait vizsgáltam. A felmérésben részt vevő állományokban közel 154 ezer tehenet tartanak. Ez a nagyüzemi állomány 82%-a. A telepek 59%-a, a tehénállomány 68%-a BVD fertőzött, mentes a telepek 21%-a, az állatok 18%-a, ismeretlen státuszú a telepek 20%-a, az állományok 15%a. A fertőzött telepek 48%-a folytat vakcinás védekezést, ez az állományok 58%-a. Kulcsszavak: nagyüzemi szarvasmarha állomány, szarvasmarhák vírusos hasmenése, perzisztensen fertőzött állat, szeroprevalancia SUMMARY Bovine viral diarrhoea is widespread in domestic cattle stock, one of the most relevant causative agents in animal husbandry. The infection causes diverse clinical pictures, many of the cases are subclinical, but its effect on the reproduction and the evolving immunosuppression, which occurs every time, results significant losses. Publications about occurrence of BVD in Hungary have been published since the end of the fifties. Assumptions about the high prevalence of BVD in cattle herds were based on data of diagnostic laboratories’ in the lack of nationwide surveillance. A partial survey demonstrated 30% of the investigated farms free of BVD.

40

261 cattle farms were investigated on the prevalence and control of BVD with the total number 154 thousands cows on the farms. This is 82% of the large dairy cattle farms. 59% of the farms with 68% of the cows were BVD positive. 21% of the farms with 18% cows were free from BVD. 20% of the farms with 15% of the cows the BVD status was unknown. 48% of the infected farms vaccinate either the cows and/or the young stock. This means 58% of the cows. Key words: large scale cattle herd, bovine viral diarrhoea, persistently infected animal, seroprevalence Bevezetés A szarvasmarhák vírusos hasmenése (bovine viral diarrhoea, BVD) jelenleg a szarvasmarhaállományok egyik legnagyobb gazdasági kárt okozó vírusos kórképének tekinthető Magyarországon (6, 7). A BVD hazai előfordulásáról az ötvenes évek végétől jelentek meg közlemények (1, 5). A széleskörű előfordulás és a gazdasági kártétel indokolja, hogy nagyobb figyelmet szenteljünk ennek a vírusos betegségnek (3, 6). Ugyanakkor országos reprezentatív felmérésről nem jelent még meg közlemény, a vizsgálatok célja az volt, hogy pontosabb képet kapjunk a fertőzöttség országos szintű előfordulásáról (8). A munka során egyrészt kérdőíves felmérés keretében kívántuk vizsgálni azt, hogy a nagy létszámú szarvasmarha telepeket ellátó állatorvosok, illetve a telepek tulajdonosai, menedzsmentje mennyire van tisztában az adott telep BVD-státuszával, és milyen jelentőséget tulajdonít a védekezésnek, másrészt arra voltunk kíváncsiak, hogy milyen védekezési formát (vakcinázás, mentesítés, általános járványvédelmi és higiéniai feltételek javítása stb.) alkalmaznak az esetleg jelentkező gazdasági károk mérséklése érdekében. Anyag és módszer Vizsgálataimban nagyüzemi tejelő tehenészetek ellátó állatorvosokat kerestem meg, személyesen, telefonon illetve e-mailben. Megkérdeztem az illető által ellátott állomány nagyságát, érdeklődtem a BVD előfordulásáról, a rendelkezésre álló diagnosztikai eredményekről, a védekezés módjairól, az esetleg folyó mentesítési módszerekről. Néhány ismeretlen státuszú telep esetében végeztettünk diagnosztikai vizsgálatokat. Eredmények, megbeszélés Vizsgálatunk során 261 állományba végeztünk felmérést, amelyekben összességében közel 150 ezer tehenet tartanak (1. ábra). Ez a gazdasági szervezetek tej- és kettős hasznosítású állományának 82%-a, a termelés-ellenőrzött állomány 79%-a (2). Vizsgálataim során az intenzív nagyüzemi állományok felmérése volt az elsődleges cél. A tehénállomány túlnyomó többsége ilyen telepeken található (1. és 2. táblázat). A vizsgált állományok közül 53 volt BVD fertőzöttségétől mentes, amely az állományok 20%-a, a tehénlétszám 17%-a (1. táblázat).

41

Eredményeim alapján a telepek 58%-a BVD-re nézve fertőzött, ez a felmért tehénállomány 67%-a, több mint 100 000 tehén (1. táblázat) A fertőzött telepek kevesebb, mint fele (49%) folytat vakcinázást. Ez a tehénlétszám 59%-a (2. táblázat). Vizsgálataim alapján megállapítható, hogy minél nagyobb az állomány létszáma, annál nagyobb arányban vakcináznak. (4. ábra). A telepek 21%-a, ami a tehénlétszám 15%-át teszi ki, nem rendelkezett BVD-re vonatkozó laboratóriumi vizsgálati eredménnyel, sem tájékozódó szerológiai vizsgálat, sem a vetélések kivizsgálása nem történt meg. Ezekben az állományokban nem volt információ korábbi vakcinázásról. Ezeket ismeretlen státuszúként rögzítettem (1. táblázat). Országos felmérő adatok hiányában, a diagnosztikai intézetek adataira alapozva az állományok túlnyomó többségének fertőzöttségét valószínűsítették (8). Egy részleges felmérő vizsgálatban a vakcinázást nem folytató nagyüzemi tejelő tehenészetek közel egy harmadának a mentességét írták le (4). Az IBR mentesítés sikeres előrehaladása, felveti a telepek minősítésének igényét. A program lezárását követően, a BVD elleni védekezés, és ezen belül a mentesítés fokozott figyelmet kaphat. Egy jövőbeni BVD mentesítés tervének kidolgozásához elengedhetetlen az országos fertőzöttség pontosabb ismerete. IRODALOM 1. Áldásy, P. – Szabó, I.: Irányelvek a borjak gyomor-bélgyulladásának megelőzéséhez és gyógykezeléséhez, gyakorlati tapasztalatok és irodalmi adatok alapján. Magy. Állatorv. Lapja, 1959. 14. 325-329. 2. Cséplő, G.: https://hu.wikipedia.org/wiki/F%C3%A1jl:Magyarorsz%C3%A1g.png#/media/ File:Magyarorsz%C3%A1g.png 3. Kővágó, Cs. – Forgách, P. - Szabára, Á. - Mándoki, M. - Hornyák, Á. - Duignan, C. – Pásztiné Gere, E. – Rusvai, M.: Seroprevalence of Bovine Viral Diarrhoea Virus in Hungary: Situation before launching an eradication campaign. Acta Vet. Hung., 2015. 63. 255–263. 4. Központi Statisztikai Hivatal: http://www.ksh.hu/docs/hun/xstadat/xstadat_eves/i_oma003.html 5. Ózsvári, L. - Bíró O. – Illés B. Cs.: A szarvasmarhák vírusos hasmenése és nyálkahártyabetegsége (BVD-MD) okozta veszteségek nagyságának számszerűsítése. Magy. Állatorv. Lapja, 2001. 123. 555-560. 6. Szabára, Á. – Ózsvári, L.: A BVD-vírus előfordulása, gazdasági kártétele és mentesítési programjai Európában. Magy. Állatorv. Lapja, 2013. 135. 285-292. 7. Varga, J.–Tekes, L.: Az MTA Állatorvos-tudományi Bizottságának állásfoglalása a mentesítésekről. Magy. Állatorv. Lapja, 2001. 123. 180-185. 8. Varga, J. – Tuboly, S. – Mészáros, J.: A háziállatok fertőző betegségei. Mezőgazda Kiadó, Budapest, 1999.

42

1. ábra A telepek területi eloszlása Localization of contacted farms

43

2. ábra A telepek tehénlétszám szerinti megoszlása Distribution of farms by number of cows

(

3. ábra A tehénállomány létszám szerinti megoszlása Distribution of cow population by number of cows/farm

44

4. ábra A vakcinázott telepek aránya létszám alapján Ration of vaccinating farms according to # cows 100% y = 0,0003x + 0,1822

Vakcinázott telepek aránya

90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Tehénlétszám

1. táblázat A BVD fertőzöttség előfordulása Prevalence of BVD infection tehénlétszám tehénlétszám cows cows (db/#) (%)

BVD státusz BVD status

telep farms (db/#)

telep farms (%)

Felmért összesen Surveyed

153 883

Mentes Free of BVD

26 522

17%

53

20%

Ismeretlen státuszú Unknown

23 714

15%

55

21%

Fertőzött BVD positive

103 647

67%

152

58%

260

2. táblázat Vakcinázás Vaccinations Vakcinázó telep Farm vaccinating 74

Vakcinázott állomány Cows on vaccinating farms

49%

60 848

45

59%

Anaplasma marginale fertőzöttség szeroprevalenciája és az életkor, mint rizikófaktor vizsgálata hazai nagy létszámú tejelő tehenészetben The apparent seroprevalence and the odds of Anaplasma marginale infection in a Hungarian large scale dairy cattle herd Szabára Ágnes1*, Albert Ervin2, Jakab Csaba3, Majer József4, Lang Zsolt5 1

SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Állat-egészségügyi Igazgatástani és Agrár-gazdaságtani Tanszék, H-1078 Budapest, István u. 2. 2 MTA Nagyállatklinikai Kutatócsoport, H-2225 Üllő-Dóra major 3 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Patológiai Tanszék, H-1078 Budapest, István u. 2. 4 Dávodi Augusztus 20. MgZrt., H-6524 Dávod 5 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Biomatematikai és Számítástechnikai Tanszék, H-1078 Budapest, István u. 2. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Munkánk során célul tűztük ki egy Anaplasma marginale-val endémiásan fertőzött, 1600 összlétszámú, tejelő szarvasmarha-állomány fertőzöttségének felmérését a nemzetközi kereskedelmi forgalomban elérhető, de hazánkban ez idáig nem alkalmazott indirekt Svanovir A. marginale-Ab ELISA teszttel (Boehringer Ingelheim Svanova, Uppsala, Sweden). A ellenanyag-prevalencia meghatározása mellett szintén célunk volt a kor, mint rizikófaktor vizsgálata. A statisztikai elemzés során 128 egyedet vizsgáltunk, amelyekből két fő korcsoportot hoztunk létre: (1) 3 évnél fiatalabbak és (2) 3 éves és annál idősebbek. A statisztikai elemzés során alkalmazott Fisher-féle egzakt próba eredménye alapján a szeroprevalencia a 3 évesnél fiatalabb szarvasmarhák között 12%, az idősebb korcsoportban 49%, amely szignifikáns eltérést jelez (P<0,0001). A fertőzés esélye az idősebb szarvasmarhák körében a 3 évesnél fiatalabbakhoz képest majdnem hétszeres (odds ratio, OR = 6,94; 95% CI: 2,73‒19,19). Tehát amennyiben az idősebb korosztályból egyetlen állatot véletlenszerűen kiválasztunk, az hétszer nagyobb eséllyel szeropozitív, a fiatalabb korcsoport egy véletlenszerűen kiválasztott egyedéhez képest. Kulcsszavak: A. marginale, ellenanyag-prevalencia, szerológia, fertőzés esélye SUMMARY The aim of the serological survey study was to assess the apparent seroprevalence in a large scale dairy cattle herd which infected with A. marginale in Hungary. The age is one of the risk factors was analysed in association with prevalence of antibodies against A. marginale in the herd. The antibodies against A. marginale were tested in indirect Svanovir A. marginale46

Ab ELISA test (Boehringer Ingelheim Svanova, Uppsala, Sweden). Fisher's exact test was used to determine seroprevalence and the odds of infection. The statistical analysis of 128 cattle was analyzed, which we have divided two main age groups: younger than 3 years and 3 years old and older. The apparent seroprevalence was 12% in the younger 3 years old age group and was 49% in the 3 years old and older age group. The difference of seroprevalence was significant (p<0.0001). The odds of infection compared the older cattle than younger cattle 6,94-fold (OR = 6,94; 95% CI: 2,73‒19,19). Key words: A. marginale, seroprevalence, serology, odds ration Bevezetés A szarvasmarha anaplasmosist előidéző Anaplasma marginale (A. marginale) elsősorban a trópusi és a szubtrópusi régióban van jelen és okoz jelentős gazdasági károkat, viszont egyre több esetben számolnak be ezen kívüli területeken is, beleértve Magyarországot is, az Anaplasma jelenlétéről és terjedéséről (4, 5). A betegség heveny szakaszában a vörösvérsejteknek akár az 50%-a is fertőzött, amely lehetővé teszi a kórokozó kimutatását a legelterjedtebb, hazánkban is alkalmazott klasszikus diagnosztikai módszerrel, a Giemsa-festéssel (5). Azokban az állatokban, amelyek átvészelik a betegség heveny szakaszát és klinikailag gyógyulnak, ill. a szubklinikai anaplasmosison átesett egyedekben élethosszig tartó, perzisztens fertőzés alakul ki (9). A hordozó, valamint a lappangási szakaszban lévő egyedek meghatározása diagnosztikai szempontból jelentős kihívás, mivel a kórokozó vérkenetből történő kimutatása Giemsa-festéssel csak az akut, klinikai tünetek formájában megmutatkozó, bacteraemiás szakaszban megbízható (5). Perzisztensen fertőzött egyedek esetében a PCR-technika mellett további lehetséges diagnosztikai eszköz az A. marginale ellen termelt ellenanyag kimutatása szerológiai teszttel. Hazánkban jelenleg a szerológiai tesztek közül egyik sem érhető el a szarvasmarhabetegségek diagnosztikájával foglalkozó laboratóriumokban. Jelen tanulmányunk célja egy A. marginale-val endémiásan fertőzött, nagy létszámú tejelő szarvasmarha-állomány fertőzöttségének felmérése a nemzetközi kereskedelmi forgalomban elérhető, de hazánkban ez idáig nem alkalmazott indirekt ELISA teszttel. A ellenanyagprevalencia meghatározása mellett szintén célunk volt a kor, mint rizikófaktor vizsgálata. Anyag és módszer A vizsgálatainkat egy, a dél-alföldi régióban található, nagyjából 1600 összlétszámú holsteinfríz fajtájú tejelő tehenészetben végeztük. A szerológiai felmérésbe bevont korosztályokat és egyedszámokat (1. táblázat) előzetes szakirodalmi forrás alapján határoztuk meg, a vizsgálni kívánt állomány nagyságára adaptálva (10). A szerológiai vizsgálathoz szükséges vérmintákat a v. coccygeaból vettük a szakma szabályainak megfelelően. A laboratóriumi mérésekhez a vért alvadásban nem gátolt, natív vérvételi csőbe gyűjtöttük. Az véralvadás és a centrifugálás (3000 rpm, 5 perc) után nyert szérumból 24 órán belül végeztük el a meghatározást.

47

Az A. marginale ellen termelt ellenanyagokat Svanovir A. marginale-Ab ELISA (Boehringer Ingelheim Svanova, Uppsala, Sweden) teszt kittel határoztuk meg a gyártó által megadott használati utasításnak megfelelően (3, 8). A statisztikai értékeléshez az általunk meghatározott korosztályokból két fő korcsoportot hoztunk létre: (1) 3 évnél fiatalabbak és (2) 3 éves és annál idősebbek. A statisztikai elemzés során Fisher-féle egzakt próbát alkalmaztunk. Eredmények A statisztikai elemzésbe, az adatok torzításának csökkentése érdekében, nem került bele a 0 és a 3 napos korcsoport. A születés körüli időben azt tapasztaltuk, hogy a 0 napos egyedek közül, még a kolosztrum itatását megelőzően minden egyed szeronegatív volt, viszont ugyanazokat a borjakat vizsgálva a kolosztrum itatását követő 3. napon, már volt szeropozitív borjú. A statisztikai vizsgáltba bevont 128 egyed a teljes állomány 8%-a. A korcsoportok szeropozitivitását vizsgálva azt tapasztaltuk, hogy a 3 évesnél idősebb szarvasmarhák nagyjából 50%-a, a fiatalabb korcsoportok 10‒30%-a volt szeropozitív (1. táblázat). 1. táblázat. Az A. marginale fertőzöttség felmérése során vizsgált korcsoportok, vizsgált egyedek száma és az indirekt ELISA-vizsgálat eredménye Table 1. Age groups, number of the tested cattle and results of indirect ELISA during the survey of A. marginale infection in the herd

Korcsoport 0 nap

Vizsgált egyedek száma 8

Pozitív egyedek száma 0

3 nap

7

2

3 hónap

15

3

4 hónap

5

0

5 hónap

5

0

6 hónap

7

1

7 hónap

8

0

9-12 hónap

15

3

1-2 év

10

1

2-3 év

10

1

3-4 év

15

7

>4 év

38

19

A statisztikai elemzés során alkalmazott Fisher-féle egzakt próba eredménye alapján a fertőzés prevalenciája a 3 évesnél fiatalabb szarvasmarhák között 12% (apparent prevalence, AP: 9/(9+66) = 0,12). A fertőzés prevalenciája a 3 éves és annál idősebb egyedek körében 49% (AP: 26/(26+27) = 0,49) (2. táblázat). A Fisher-féle egzakt próba a 3 éves és annál

48

idősebb korcsoport, valamint a 3 évnél fiatalabb korosztály között szignifikáns eltérést mutatott (p < 0,0001). 2. táblázat. A Fisher-féle egzakt próbához alkalmazott 2 x 2-es kontigencia-táblázat (kiemelt terület) Table 2. 2 x 2 contigency table for Fisher egzact test (marked area)

Fertőzött

Nem fertőzött

Összesen

3 évnél fiatalabb

9

66

75

3 évnél idősebb

26

27

53

Összesen

35

93

128

A fertőzés esélye a hároméves és annál idősebb szarvasmarhák körében a 3 évesnél fiatalabbakhoz képest majdnem hétszeres (esélyhányados, odds ratio, OR = 6,94; 95% CI: 2,73‒19,19) Ez azt jelenti, hogy amennyiben az idősebb korosztályból egyetlen állatot véletlenszerűen kiválasztunk, az hétszer nagyobb eséllyel szeropozitív, a fiatalabb korcsoport egy véletlenszerűen kiválasztott egyedéhez képest. Megbeszélés Az A. marginale elleni antitestekkel rendelkező borjak arányát újszülött kortól 7 hónapos korig vizsgáltuk. A kolosztrum itatását megelőzően vizsgált 8 borjú mindegyike szeronegatív volt, majd ezeket vizsgáltuk meg a kolosztrum itatást követő 3. napon. A 7 három napos borjú közül 2 a vizsgálat eredménye szerint szeropozitív volt, ami a kolosztrális ellenanyagok borjúba történő átjutását jelzi. A 3−7 hónapos korosztályban kevés számban találtunk szeropozitív borjút, amely részben a maternális ellenanyagok viszonylag gyors kiürülésével magyarázható, részben pedig azzal, hogy ez a korosztály a megbetegedésen még tünetmentes formában sem vagy csak kevés esetben esett át. Szakirodalmi adatok alapján a maternalis ellenanyagok nagyjából a 2. hónap végére kiürülnek a szervezetből (6, 7, 11). Vagyis a vérpályában jelen lévő A. marginale ellen termelt specifikus ellenanyagok akár látens, akár klinikai tünetekkel járó anaplasmosison átesett egyedek aktív immunitásának következménye. A 9‒12 hónapos korcsoportot két fő okból vizsgáltuk nagyobb számban. Egyrészt ez a korosztály a gazdaságban már hosszabb ideje érintkezik az idősebb, A. marginale-val perzisztensen fertőzött szarvasmarhákkal, vagyis előfordulhat, hogy közöttük már található olyan egyed, amely átesett a fertőzésen és aktív immunitással rendelkezik. Másrészt egyes külföldi vizsgálatok szerológiai felméréseik eredményei alapján feltételezik a 9‒12 hónapos egyedek korral összefüggésbe hozható rezisztenciáját a kórokozóval szemben (2, 10). Az eredményeink alapján a kórokozóval szembeni, korral összefüggő rezisztencia megállapítása megcáfolható, mivel az általunk vizsgált egyedek 20%-a volt szeropozitív, vagyis a korcsoport nem rezisztens az Anaplasmára. Ez az eredmény viszont alátámasztja, hogy bár a tizenöt egyedből egyik sem mutatott élete során anaplasmosisra jellemző klinikai tüneteket, az állatok egy része látens formában, klinikai tünetek megjelenése nélkül mégis átesett a fertőzésen és hordozóvá vált.

49

A vizsgált állományban a 3 évnél fiatalabb korosztályban a szeroprevalencia 12%, a 3 éves és annál idősebb korosztályban pedig 49%, amely statisztikailag kimutatható szignifikáns különbséget jelent. Az esélyhányados alátámasztja a kor rizikófaktor szerepét a fertőzés szeroprevalenciájában, mivel a fertőzés esélye a hároméves és annál idősebb szarvasmarhák körében a 3 évesnél fiatalabbakhoz képest 6,94-szeres. Vagyis egy véletlenszerűen kiválasztott egyed 6,94-szer nagyobb eséllyel fertőzött az idősebb korosztályban, a fiatalabb korcsoport egy véletlenszerűen kiválasztott egyedéhez képest. Az általunk bemutatott eredmények összhangban vannak egyéb, állományokban történt szerológiai felmérések eredményeivel, vagyis az idősebb korcsoportokban (3-4 év, >4 év) jelentősen nagyobb a látszólagos ellenanyag-prevalencia, a fiatalabb korcsoportokhoz képest (1, 2). Köszönetnyilvánítás A közleményben ismertetett tudományos vizsgálatok az OTKA K 108571 projekt és a SzIE ÁOTK 2014. évi Kutató Kari keretének támogatásával valósultak meg. IRODALOM 1. Aubry, P. – Geale, D. W.: A review of bovine anaplasmosis. Transbound Emerg. Dis., 2011. 58. 1–30. 2. Birdane, F. M. – Sevinc, F. – Derinbay, O.: Anaplasma marginale infections in dairy cattle: clinical disease with high seroprevalence. Bull. Vet. Inst. Pulawy, 2006. 50. 467–470. 3. Boeringen Ingelheim Svanova: Svanovir A. marginale-Ab, Anaplasma marginale antibody test kit, ELISA. http://www.svanova.com/content/dam/internet/ah/svanova/dk_EN/documents/Kit%20inserts/Inser t%20A%20marginale%2019-2960-00_04.pdf 4. Hornok, S. – Elek, V. – De La Fuente, J. – Naranjo, V. – Farkas, R. – Majoros, G. – Földvári, G.: First serological and molecular evidence on the endemicity of Anaplasma ovis and A. marginale in Hungary. Vet. Microbiol., 2007. 122. 316–322. 5. Kocan, K. M. – De La Fuente, J. et al.: Current challenges of the management and epidemiology of bovine anaplasmosis. Bovine Practitioner, 2010. 44. 93–102. 6. Madruga, C. R. – Kessler, R.H. et al.: Níveis de anticorpos e parasitemia de Anaplasma marginale em área enzoótica, nos bezerros da raça Nelore, Ibagé e cruzamentos de Nelore. Pesq. Agrop. Bras., 1985. 20. 135–142. 7. Madruga, C. R. – Marques, A. P. C. et al.: Evalution of an enzyme-linked immunosorbent assay to detect antibodies against Anaplasma marginale. Pesq. Vet. Bras., 2000. 20. 109–112. 8. Office International Des Épizooties (OIE): Manual of diagnostic tests and vaccines for terrestrial animal. 2014. Chapter 2.4.1. (NB: Version adopted in May 2012) 9. http://www.oie.int/fileadmin/Home/eng/Health_standards/tahm/2.04.01_BOVINE_ANAPLASM OSIS.pdf 10. Stewart, C. G. – Immelman, A. et al.: The use of a short and long acting oxytetracycline for the treatment of Anaplasma marginale in splenectomized calves. J. S. Afr. Vet. Assoc., 1979. 50. 83–85. 11. Tassi, P. – Carelli, G. – Ceci, L.: Tick-borne diseases (TBDs) of dairy cows in a Mediterranean environment: a clinical, serological, and hematological study. Ann. N. Y. Acad. Sci., 2002. 969. 314–317. 12. Yoshihara, E. – Vidotto, O. et al.: Studies of natural infection with Anaplasma marginale in Nelore cattle in the Umuarama municipality, Paraná State, Brazil. Rev. Bras. Parasitol. Vet., 2003. 12. 21–26.

50

Cow Compass: a Dutch monitoring system of risk factors for the production process of milk Cow Compass: holland módszer a kockázati tényezők és a tejtermelés folyamatának monitorozására Hooijer A. Gerrit* Department of Farm Animal Health, Ruminant Health Institute, Faculty of Veterinary Medicine, Utrecht University, Yalelaan 7, 3584 CL, Utrecht, The Netherlands *e-mail: [email protected]

SUMMARY Cow Compass (CC) is an instrument for the farmer and his veterinary advisor to determine risk factors for the whole milk production process on dairy farms after a thorough inspection of data, herd and farm. Primarily, CC has been developed from a management tool for farmers to a system for monitoring farm management issues such as milking, feeding and water, housing and husbandry, animal welfare, work routines, animal health and young stock. CC has been implemented on voluntary basis in the terms of the delivery of most of the Dutch dairy companies. The CC has to be carried out twice a year on participating farms. In this paper, all relevant issues of the CC are described including the role of the local veterinarian, who has to be certified to carry out the CC on dairy farms after a six-day training. The prospective value of CC will be discussed. Key words: hazard, prospective, dairy, quality, veterinarian ÖSSZEFOGLALÁS A Cow Compass (CC) egy rendszer a gazdák és ellátó állatorvosok számára, amivel a gazdaság, az állomány és a szükséges adatok alapos vizsgálata után a tejelő tehenészetben meghatározhatják a kockázati tényezőket a tejtermelési folyamat egészére kiterjedően. A CC-t eredetileg egy a gazdák számára készült szervezési eszközből fejlesztették ki egy olyan programmá, amivel lehetséges az olyan menedzsment-tényezők, mint a fejés, a takarmányozás és vízellátás, a tartás- és tenyésztéstechnológia, az állatjóllét, a munkaszervezés, az állategészségügy és a növendékek felnevelésének monitorozása. A CC végrehajtása a kivitelezés szempontjából önkéntes alapon történik a legtöbb holland tejtermelő vállalatnál. A CC-t a résztvevő tehenészetekben évente kétszer kell elvégezni. Ebben a tanulmányban a CC meghatározó pontjai kerülnek leírásra, beleértve a helyi állatorvos szerepét, akinek egy hat napos kurzus elvégzésével kell képesítést szereznie, hogy kivitelezhesse a vizsgálatot. A CC jövőben várható értéke is megvitatásra kerül. 51

Kulcsszavak: rizikó faktor, várható, tehenészet, minőség, állatorvos Introduction Food quality, animal welfare and sustainability have been the main management issues on dairy farms. They can be combined to the term milk quality that has been a major issue in countries all over the world. A clear example is the fact that, to this day, the milk market experiences the consequences of the Chinese melamine scandal in 2008. Especially for countries that are exporting most of the produced milk products, an unlimited trust in the quality of products by their clients is essential. Besides that, the role and influence of stakeholders such as retail companies, animal protection organizations, consumers and the government on aspects of environment, animal welfare and animal health is still increasing. A main issue is the goal, set by the Dutch dairy industry, with regard to a higher longevity of dairy cows in 2020. Animal health and welfare are key factors to pick up this target. Related to this, many studies have been carried out on survival rates including in the United Kingdom, United States and Sweden (1, 3, 7), on risk factors of survival (6, 13), on welfare (5), on the relation between reproduction and longevity (14), and on the relation between production and welfare (4). Also for the dairy farmers, these aspects are of major importance in terms of economic profitability. So, a common interest exists to optimize the various aspects of the production process of milk in dairy farms. A dairy farm is very complicated in its structure, because it consists actually of four major activities such as soil management, crop production, milk production and young stock. They can be evaluated as separate activities; however the results of the evaluations should be approached integrally, because of their close relationship. Over the years, more and more data became available by the storage in management systems on dairy farms or in central databases. However, the availability of data will not ensure a correct interpretation of these data. Data are only valuable if integrated with data of the clinical inspection of cows and calves and of the farm as a whole (e.g. housing, feeding, and water). That is par excellence the competence of the veterinary practitioner, who has been trained to connect clinical findings with pathophysiological disturbances. However, all collected data are a reflection of farmers’ management in the past. It is impossible to change the past, so, advisors have to focus on a more preventive way of working on animal health and welfare, including crop production, feeding management, housing, husbandry, milking technique and young stock. On herd level, it is of major importance to have insight in the risk factors, that could hinder the objectives set (10, 11). In the past, housing systems were developed on which cows had to adapt to, but, nowadays, the demands of cows has to be the starting point involving comfortable beddings, laying time, eating time, and room for expressing of natural behavior. External management is only a steering wheel for internal physiology of the cow. If external management activities do not line up with management activities inside the cow such as intermediary metabolism and immunological processes, the measures taken will most often not result in the desired improvements in herd performance. This is called the “inside-outside approach (2).

52

To analyse all welfare aspects on dairy farms, the Welfare Quality System© (WQS)(8) has been developed. This EU-project started in 2004 and took over five years to complete. WQS has been used for several years, but is considered to be very time consuming. Consequently, for a regular monitoring system on dairy farms, WQS has not been revealed as a practical system. Cow Compass (CC) is a system that involves evaluation of risk factors for the production of milk, such as milking process, feeding and water, housing and husbandry, animal welfare, animal health, work routines and young stock. CC originates from projects on farm level into quality systems on dairy farms. The organization of farmers in the Northern part of the Netherlands1 started with study groups of farmers in good cooperation with a relatively small number of veterinarians. These farmers were motivated to improve herd management in a broad sense. Many aspects described above were subject of a study with 140 farmers. The farmers were divided into 14 study groups. Within the groups, data, management, results, and economic outcomes of each farmer were analyzed during the years. There was much room for discussion, exchanging experiences, but also much time was spent on teaching by experts on the different fields of interest. A small-scale dairy company2 turned out to be very interested in implementing the results of this project in the terms of delivery of the farmers being member-suppliers. Especially the focus on the influence of a big diversity of hazards in farmer’s management on the milk producing process on dairy farms was the most important trigger. Eventually, the system called Cow Compass was introduced. Twice a year, the CC has to be carried out on the participating farms and though within a few hours, including time needed for the (online) report. Nowadays, farmers of nearly all dairy companies have the possibility to enter the CC system. Participation is still voluntary, but is boosted by financial incentives. The system covers even some regulations from the Dutch Government, being periodic farm visits. The aim of this paper is to clearly describe the different issues in the CC and to discuss the practical value on dairy farms. Materials and Methods The basic principles of CC, described in this paper, are based on the “Handbook Cow Compass 20143”. After that, the different parts of CC (milking, feeding and water, housing and husbandry, animal welfare, work routines, animal health and young stock) are explained together with the criteria of scoring. At the end, the discussion will especially emphasize the value CC might have in the contribution to an optimal milk quality, and a production process with special attention for animal welfare and sustainability. Basic principles Basically, the CC is a system that shows how milk has been produced at a dairy farm. It is an assessment of the risk factors for the production of milk and has been carried out by the local veterinarian. The outcomes are advice for the farmer and a septagram, built according to the 1

LTO Noord Cono cheesemakers 3 The Handbook Cow Compass 2014 is at this moment only available in the Dutch language. 2

53

method of the Institute of Dutch Quality (INK)4. This septagram is a very informative way of showing the results. Figure 1. Example of a septagram generated from the Cow Compass system. The red line represents a medium risk level. The more a blue surface, the less risks were determined in the milk production proces.

Milking 5 4

youngstock

feeding and water

3 2 1 0

animal health

husbandry

work routines

animal welfare

The seven parts are the Critical Success Factors (CSF). Each CSF consists of Performance Indicators (PI), that are built up from Management Control Points (MCP). There are around 40 PI’s with in total more than 100 MCP’s. The PI’s are scored between 1 (high risk) and 5 (no risk). They do not have an identical impact on a specific CSF. For example, locomotion score and body condition score have a higher impact on animal welfare and thus a higher weighing factor than hygiene or general impression of the herd. Therefore, each PI has been multiplied by a weighing factor (1-3). The sum of the PI’s including the weighing factors, divided by the number of PI’s, results in one decimal CSF score (1-5). For the farmer, especially the MCP’s are important, because by taking them into account, the farmer will be able to minimize or prevent the noted risks. The veterinarian, in good cooperation with the farmer, can give an advice regarding changing some aspects of farmer’s management. Critical Success Factors Milking There are two different ways of milking; milking in a conventional milking parlor (CMP) and the use of an automatic milking system (AMS). The design of the CSF milking results in a 4

The INK has been funded in 1991 on behalf of the Dutch Ministry of Economic Affairs (http://www.ink.nl/)

54

specific set of check points for each milking system that a farmer has to score (possible scores: yes, no, unknown) and the outcomes are further processed as MCP’s. The questions, which are different for CMP and AMS systems, are subdivided into five parts, related to tank room, milking method, cleaning, system maintenance, and preventive measures. Each question represents an aspect related to milk quality. It is up to the veterinarian to control whether the farmer filled in the form correctly. Feeding and water Feeding and water in CC consists of seven PI’s; conservation and hygiene of the silage storage, feeding management, feeding lactating and dry cows, and water quality of lactating and dry cows. For example, quality and quantity of feeding, frequency of feeding, and possibility for selection at the feeding fence are MSF’s. Presence of secondary fermentation or mold on the silage is another one. Water quality and quantity has been considered as an essential part of the CC, because milk consists for 87% of water. So, infectious diseases such as Salmonella might be a risk factor for milk production in farms with insufficient water quality. Housing and husbandry Housing and husbandry is an important CSF because of the implications of suboptimal housing on animal welfare that can be strongly disturbed as result of locomotion problems. The four PI’s of the CSF housing and husbandry are feeding fence (relation between number of cows, height and width), stall climate (light, ventilation and presence of a rotating brush), walking space (especially the surface), and lying comfort (number of boxes, hygiene, surface, and dimensions). The features and dimensions of the cubicles are based on the HolsteinFriesian cow. For other breeds different dimensions can be taken into account. The features and dimensions are guidelines that have to be interpreted by the veterinarian. The presence or absence of smooth surfaces on the tubes may be helpful in interpreting the findings done. Grazing is an important issue in relation to animal welfare and was also included in the CSF housing and husbandry; however, since the start of 2015, grazing has been placed in the CSF work routines. Animal welfare Animal welfare has become an important issue in the public debate in the Netherlands. Organisations of consumers, political parties, the Dutch government and retail companies are all driven to stimulate measurements to enhance animal welfare on farms. The dairy industry took the lead in implementing CC as a system to get insight in some aspects of animal welfare in dairy farms. The CSF animal welfare comprises 9 PI’s, to know cow activity, body condition score, locomotion score, hocks (injuries, loss of hair), hock swelling, hygiene score, abnormalities (rumen fill, manure), and general impression (hair, skin). For example, cow activity can be evaluated with the dodging test, that has to be carried out by a minimum of 20% of the herd.

55

Cows can be judged as shy, restless, normal, quiet, and tame. The scores are given as shown in Table 1. Table 1. Scoring of the dodging test as used in Cow Compass. Inactivity has been defined as cows that are not lying, eating or drinking, but are standing on the grids or half in the boxes. Behaviour

% inactive cows

score 1

shy

> 30% not active

score 2

restless

between 23% and 30% inactive

score 3

normal

between 17% and 23% inactive

score 4

quiet

between 10% and 17% inactive

score 5

tame

< 10% inactive

Work routines Amongst dairy farmers a large variation exists in work routines. In general, they include implementation of one or more preventive measures, nevertheless, risks in relation to animal health still exist on dairy farms. The five PI’s are health status of infectious diseases, use of vaccinations, preventive measures (around calving, import, separated rearing until 6 months age), crossing lines of manure and feed and the use of a farm specific treatment plan. In Table 2 the weighing of some preventive measures around calving has been presented. Table 2. The weighing of some preventive measures around calving in the Cow Compass. Removing calf directly from the dam after calving

3

No mixed colostrum

2

Feeding milk replacer

2

No import of cows or calfs

2

Roughage for young stock without manure as fertilization

1

Calves < 6 months without contact with older calves or cows

3

Disease incidence The disease incidence (mean per year) has been registered by the farmer in management systems, but validation of the data is needed because of the risk of differences between observed incidence (veterinarian) and recorded incidence (farmer). Besides data of antibiotic use, somatic cell count and a number of diseases (e.g. mastitis, lameness), the culling rate is an important point of attention. Table 3 presents the scores of the somatic cell count.

56

Table 3. The scoring of the bulk milk somatic cell count (BMSCC) in Cow Compass. BMSCC

% increased

score 1

> 300

> 30%

score 2

between 250 and 300

between 25% and 30%

score 3

between 200 and 250

between 20% and 25%

score 4

between 150 and 200

between 15% and 20%

score 5

< 150

< 15%

The recorded diseases include data of clinical mastitis, claw problems, retention of the fetal membranes, metabolic diseases, vaginal discharge, abortion, involuntary culling, and a category other diseases (e.g. liver fluke, infectious diseases). Because of the mandatory periodic farm visits the current diseased cows have to be recorded as well, but this is beyond the scope of this paper. Young stock The CSF young stock consists of 4 PI’s, namely feeding and water, housing, animal welfare and disease incidence. The supply of colostrum and the feeding and water before and after weaning are the main issues of this PI. In Table 4 the rating of feeding and water for calves before weaning has been presented. Table 4. Rating of the risks for feeding and water for calves before weaning in Cow Compass. No risk (score 5)

Colostrum  milk replacer  water, concentrate, hay ad lib

Moderate risk (score 3) High risk (score 1)

Waste milk  milk with high SCC  only hay, no concentrate

Housing includes the period in which calves are housed in a straw bedding (5 months has been recommended), ventilation and hygiene. Other aspects are grazing and differences in age between individuals in one group. Animal welfare includes body condition score in relation to age, growth, general impression, and dehorning regime. Important issues in animal welfare are the disease incidence in calves and the percentage of mortality within and after 24 hours after birth. The recorded diseases are diarrhea, respiratory problems, umbilical infections, parasitic diseases, and the occurrence of trichophyton spp. Discussion In the nineties of the 20th century studies were carried out into hazard management and quality assurance in dairy farms (10, 11). It was concluded that process control and product

57

control according the Hazard Analysis Critical Control Point (HACCP) concept could provide opportunities for preventive health action and risk management. At the same time, projects were started up in the Northern Netherlands in order to develop practical tools that could support farmers and veterinarians to analyse risk factors for the milk production process on dairy farms and, subsequently, to improve it by eliminating hazards. Besides that, data were collected for detecting reference values for MSP’s. Expert panels were invited to discuss these values and, at the end, to define the reference values in the CC definitely. This paper does not pretend to describe a scientific based study into the validity of CC, because the CC has not yet been validated in a scientific study. At the moment, a study has been started to examine the alleged prospective value of the different scorings in CC. If so, a valuable instrument will be available to enhance farmers’ management by eliminating hazardous conditions. At this moment, the focus of the dairy industry in a country, in which 70% of the milk has been exported in and outside the European Union, has been mainly on improving animal welfare including animal health, in order to prevent risks in further processing milk. Besides that, there exists a focus on sustainability, not only economically driven, but also through political and public pressure. This means among others a higher longevity, that can only be achieved by optimal animal health. Dairy companies considered CC to be a practical instrument to achieve this goal. Therefore, the farmers were stimulated to participate in CC with the certified local veterinarian, who has to be trained in a six-day course, as the key-factor in the implementation on the farms. Hence, the certified veterinarians have been bi-annually evaluated by the trainers. Even though, the critical question might be asked if the scores do reflect the real situation regarding the different aspects of the milk production process in dairy farms. The scores and weighing factors are continuously under discussion based on experiences in the field. Thus, a non-scientific validated system (CC) has been implemented in the Dutch dairy industry, built up with data only tested under practical conditions supported by veterinary expertise. The validity of data in quality systems and systems like CC, in which more or less farmer recorded data are used, has always to be taken into consideration. A distinction has to be made between farmer recorded data (e.g. health data) and data collected in central databases (e.g. milk production parameters, fertility parameters), that are normally more reliable. In a study of Parker Gaddis et al. (12), most health events reported on farms in the US had incidence rates lower than the average incidence rate found in the literature. In an Austrian study, Koeck et al. (9) concluded that farmer recorded health data could be used together with veterinarian diagnoses for genetic evaluations. Thus, the validity of data has been still under discussion with a possibly positive role of the veterinarian in enhancing the quality of data. The value in terms of farm management of retrospective data can be discussed. Normally, quality systems on dairy farms evaluate whether or not continuously realized data (e.g. SCC, culling rate, production parameters). Instead, the CC is a system, in which risk factors have been determined and analysed, that can be valuable for the (near) future. For example, a suboptimal feeding quality might be a problem at the moment of feeding, but the veterinary approach should be to analyze the current problem resulting in advice how to improve feed processing next year. Overcrowding is a strong risk factor that, in most cases, cannot be eliminated in the short term. The farmer has to get advice how to diminish the hazards as 58

much as possible. In short, hazards have to be eliminated or, if impossible at short notice, the effects have to be minimised. In conclusion, CC is a dynamic system for monitoring a number of farm management issues with a central role for the local veterinarian, who has to be certified to conduct the analysis and advices to the farmer properly. The Dutch dairy companies have implemented the system in their terms of delivery, but still voluntary at the moment. CC claims to be of more prospective value to the farmer. A current study might confirm that. The CC can be helpful for the farmer to eliminate risk factors resulting in improving farmer’s management. For the dairy industry it provides a substantial advantage to ensure less hazardous milk processing, for the farmer economic profit because of better animal health and welfare, and for the veterinarian a higher quality of work. REFERENCES 1. Alvasen, K. – Jansson Mörk, M. et al.: Herd-level risk factors associated with cow mortality in Swedish dairy herds. J. Dairy Sci., 2012. 95. 4352-4362. 2. Brand, A – Peeters, C.: Farm management: The “Invisible Cow” in herd health practices. Magy. Állatorv. Lapja, 2008. 130 (Suppl. 1.). 20-24. 3. Brickell, J. S. – Wathes, D. C.: A descriptive study of the survival of Holstein-Friesian heifers through to third calving on English dairy farms. J. Dairy Sci., 2011. 94. 1831-1838. 4. Coignard, M. – Guatteo, R. et al.: Does milk yield reflect the level of welfare in dairy herds? Vet. J., 2014. 199. 184-187. 5. De Vries, M. – Bokkers, E. A. M. et al.: Invited Review: Associations between variables of routine herd data and dairy cattle welfare indicators. J. Dairy Sci., 2011. 94. 3213-3228. 6. Dechow, C. D. – Goodling, R. C.: Mortality, culling by sixty days in milk, and production profiles in high- and low-survival Pennsylvania herds. J. Dairy Sci., 2008. 91. 4630-4639. 7. Hare, E. – Norman, H. D. et al.: Survival rates and productive herd life of dairy cattle in the United States. J. Dairy Sci., 2006. 89. 3713-3720. 8. Keeling, L. (Ed). An Overview of the Development of the Welfare Quality project© Assessment Systems. Welfare Quality reports no. 11. Cardiff University, United Kingdom, 2009. 9. Koeck, A. – Fuerst, C. et al.: Farmer-observed health data around calving - Genetic parameters and association with veterinarian diagnoses in Austrian Fleckvieh cows. J. Dairy Sci., 2015. 98. 2753-2758. 10. Noordhuizen, J.P., - Welpelo H.J.: Sustainable improvement of animal health care by systematic quality risk management according to the HACCP concept. Vet. Q., 1996. 18. 121-126. 11. Noordhuizen, J.P. - Frankena, K.: Epidemiology and quality assurance at farm level. Prev. Vet. Med., 1999. 39. 93-110. 12. Parker Gaddis, K.L. – Cole, J.B. et al.: Incidence validation and relationship analysis of producerrecorded health event data from on-farm computer systems in de Unites States. J. Dairy Sci., 2012. 95. 5422-5435 13. Pinedo, P. J. – De Vries, A. et al.: Dynamics of culling risk with disposal codes reported by Dairy Herd Improvement dairy herds. J. Dairy Sci., 2010. 93. 2250-2261. 14. Sewalem, A. – Miglior, F. et al.: Relationship between reproduction traits and functional longevity in Canadian dairy cattle. J. Dairy Sci., 2008. 91. 1660-1668.

59

A kérődzés intenzitása mint az állati jóllét fontos indikátora nagy tejtermelésű tehén-állományokban Rumination intensity as an important indicator of animal welfare in high-yielding dairy herds Gáspárdy András1∗, Efrat Gingis1, Ari Melinda2, Bajcsy Árpád Csaba3, Fekete Sándor György1 1

SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Állattenyésztési, Takarmányozástani és Laborállattudományi Intézet, H-1078 Budapest, István utca 2. 2 Holstein-fríz Tenyésztők Egyesülete, H-1143 Budapest, Lőportár u. 16. 3 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, H-2225 Üllő – Dóra major ∗

e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A frissfejős tehén energiaszükségletének fedezésére a komplett monodiétában az abrak aránya nagy, a rostszint viszont csökkent. A jelen adatgyűjtési és földolgozási sorozat a napi kérődzési intenzitást követte, együtt a tejtermeléssel a tehenek három jelentős betegségének (szubklinikai masztitisz, -hiperketonémia, ill. a méh gyulladásos betegségei) előfordulásakor, három izraeli holstein-fríz nagyüzem jellegzetes viszonyai között. Az egészséges életszakasz kérődzésének intenzitását a beteg időszakkal összehasonlítva azt tapasztalták a szerzők, hogy az a szubklinikai masztitisz, és -hiperketonémia esetében statisztikailag szignifikánsan lecsökken. A tejtermelés tekintetében igazolt veszteség csak a szubklinikai tőgygyulladás alkalmával jelentkezett. A kérődzés intenzitása tehát, hasznos gyakorlati mérőszáma az állatok jóllétének, általános egészségi állapotának. Az is kiderült, hogy nem mindegyik megbetegedés jár együtt a kérődzés csökkenésével, ill. okoz veszteséget a tejtermelésben. Kulcsszavak: tejhasznú tehén, állat jóllét, kérődzés intenzitása, állománymenedzsment; SUMMARY To cover the energy requirement of fresh cow, the concentrate level in the total mixed ration should be high, with a parallel decrease in fibre content. This series of data collection and processing aimed to follow the daily rumination intensity together with the actual milk yield in three important diseases (subclinical mastitis, subclinical hyperketonaemia, and uterine inflammatory diseases) of Holstein Friesian cows at three typical Israeli large scale operations. The authors found that the duration of rumination, when compared to the healthy period of life diminishes significantly, if subclinical mastitis or - hyperketonaemia is present. In milk yield a significant drop could have been observed only in the case of subclinical 60

mastitis. Data of the rumination intensity is a useful, practical parameter of animal well-being, general health state. It turned out that not all diseases are associated with a decrease of rumination intensity, and also causing reduction in milk production. Key words: dairy cow, animal wellfare, rumination intensity, herd management Bevezetés A laktáció első harmadában a nagytejű tehenekre a negatív energiamérleg (NEB) jellemző, ami ketonanyag (acetecetsav, aceton, beta-hidroxy-vajsav /BHB/) képződésével jár, és oka a folyamatos és hirtelen megnövekedett zsírmobilizáció. Még az enyhe fokú ketonémia is csökkenti az önkéntes szárazanyag-fölvételt, a tejtermelést, késlelteti az első fertilis ovuláció fölléptét és növeli a sikeres termékenyítéshez szükséges inszeminálások számát, a spermaindexet. Annak érdekében, hogy legalább részben fedezni lehessen a tehén életfönntartásának és tejtermelésének energiaszükségletét, a komplett monodiétán (total mixed ration /TMR/) belül az abrak aránya elérheti a 60-70%-ot is, a rosttartalom párhuzamos csökkenésével. A fejadag struktúrális rostban való szegénysége nemcsak a tejzsír koncentrációját csökkenti (“tejzsír-depresszió”), hanem a bendőben megemeli a tejsav szintjét, krónikus laktacidémiát okoz. Ez “ördögi kört” alakít ki, mivel a bendő pH-ja a kívánatos 6,2-6,8-ról 5,9-6,1-re esik le, amely a protozoonok és a rajtuk szimbiózisban élő cellulolitikus baktériumok pusztulását okozza. A perifériás keringésben lévő tejsav fájdalmas sántasághoz és a méhváladék megváltozásához vezet (1). Ezek a faktorok együttesen rontják az étvágyat és a kevés rost miatti stimuláló ingerek elégtelensége miatt a rágás intenzitása és a kérődzésre fordított idő is csökken. A kérődzés hossza, intenzitása nemcsak az önkéntes szárazanyag-fölvételről tudósít, hanem kitűnő eszközt ad az állomány menedzsmentje számára a tehenek jóllétének méréséhez (3) és segíti az általános klinikai állapot, a fenyegető, vagy jelenlévő szubklinikai bántalmak (oltógyomor-helyzetváltozás, szubklinikai ketonémia, -tőgygyulladás, valamint a méh károsodása) előjelzését, illetve fölismerését. Ugyanígy visszatükrözi a bendő-, a bél- és méhmikroflóra egyensúlyának fölborulását (6). A gyulladásban lévő szövetek (bendőfal, pártaszegély, méhfal, tőgy) számos interleukint termelnek, amelyek a hipotalamusz éhségközpontjára hatva tovább rontják az étvágyat. A jelen adatgyűjtési sorozatnak és azok földolgozásának az volt a célja, hogy naponta folyamatosan, egyidejűleg kövessük a kérődzés intenzitását (RI) és a tejtermelést (MY), illetve ezek változásait három bántalom (szubklinikai masztitisz /SM/, szubklinikai hiperketonémia /SHK/ és a méh gyulladásos betegségei /UD/) előfordulásakor. Kísérleti leírás Három hasonló, a Közel-Kelet klimatikus, tartási-takarmányozási körülményeit tükröző izraeli tehenészeti telep adatait dolgoztuk fel a 2008. és 2009. évekből. A kórokok (SM, SHK és UD) 131, 20 és 84 tehénen kerültek megállapításra, de a megbetegedések ismételt előfordulása miatt ez lényegesen több esetet jelentett. A telepeket központilag látták el a napi TMR-rel, amely tipikus és helyi szarvasmarha-takarmányokból és helyi ipari és mezőgazdasági melléktermékekből (glutén, citrustörköly) állt. A „hangjelző” (Vocal Tag, HR-TAG™) különleges nyaktranszponder, amelyet a kérődzés intenzitásának mérésére 61

fejlesztettek ki, és ami az általános jóllét és egészségi állapot nagyon érzékeny mutatójaként megszakítás nélkül egyedi on-line adatokkal látja el a gazdát (2). Az egységesített telepirányítási rendszerből (NOA) átvettük az egyedi RI és MY-, valamint a vizsgált megbetegedések (SM, SHK és UD) diagnosztizálásának adatait. A tulajdonságokban eltérést is meghatároztunk, hogy megbecsülhessük a megbetegedett tehenekben a várható változást (ami a beteg napok átlagának és az egészséges napok átlagának a különbsége). Az adatok földolgozását az R statisztikai szoftver általános lineáris kevert modelljével (package 'nlme') végeztük el. Eredmények és megbeszélés Az adatok földolgozása alapján lényeges összefüggést találtunk a kérődzés intenzitása és az említett három kóros állapot között (1. táblázat), ugyanis a diagnózist megelőző és követő egészségesnek tekintett állapothoz képest (a méhbetegségek esetében csak az utóbbi vonatkozásában) a teheneknek szignifikánsan eltér a napi kérődzésben töltött ideje a vizsgált betegségek megállapításának idejében. A beteg napok kérődzésének intenzitása igazoltan csökkent átlagosan kb. 45 és 66 perccel a SM és SHK eseteiben az egészséges napokhoz képest (a méhbetegségek alkalmával a csökkenés nem bizonyult szignifikánsnak). 1. táblázat. A kérődzés napi intenzitásának alakulása a vizsgált bántalmak és az egészségügyi státusz szerint (perc) Table 1. Values of daily rumination intensity according to disorders and to health state period (minutes) Időszak/eltérés(1)

Státuszidőszak hatása(6):

Szubklinikai tőgygyulladás(2)†, adat(5)=285

Szubklinikai hiperketonémia(3), adat=60

Méhbetegségek(4), adat=511

LSM (SEM)

LSM (SEM)

LSM (SEM)

< 0,001

< 0,001

< 0,001

megelőző időszak(7)

474b

diagnózis körüli időszak(8)

a

későbbi időszak(9) Eltérés hatása(10):

429

b

475

(21,0) (20,7) (20,7)

=0,016 eltérés(11)

-44,8

392b (23,5) 361

a

459

c

(19,6) (19,4)

=0,008

(19.8)

-64,3 (21,4)

447a

(24,8)

a

(24,9)

b

(25,3)

453 481

=0,468 -11,1

(19,6)

(1), health state period/deviation; (2), subclinical mastitis; (3), subclinical hyperketonaemia; (4), uterine inflammatory diseases; (5), observations; (6), effect of health state period; (7), preceding healthy period; (8), days around diagnosis; (9), succeeding healthy period; (10), effect of deviation; (11), deviation - the differences between the mean of ill days and the mean of the two healthy periods a,b,c

- az eltérő betűk szignifikáns (p < 0,05) különbséget jeleznek – different superscript letters show significant differences † csak többedszerre ellett tehenekben – in pluriparous cows only

62

A napi tejtermelés mennyiségében szintén igazolt változásokat észleltünk az egészségügyi időszakok szerint. A beteg napok tejmennyisége csak a SM-ben szenvedő tehenekben csökkent igazolhatóan (kb. 6 literrel) az egészséges napokhoz képest. Enyhe hiperketonémia (0,7 mmol/l BHB-vérkoncentráció esetén) a tejtermelés gyakorlatilag nem változott és az UD előfordulásával sem apadt a tejtermelés. A kérődzési intenzitás on-line követési módszere - az eddig ismert időszakok, mint az ivarzás és az ellés körüli időszak (4) megfigyelésén túl - lehetővé teszi a farm menedzsmentjének, hogy kiválassza a veszélyeztetett egyedeket az alkalmazott termelési csoportok szerinti kötetlen tartási rendszerben. Erre azért is szükség van, mert még kötött tartásban is, a klinikai megfigyelés pontossága kisebb, mint az automatizált jeladóké (5). Az ismertetett eredmények szerint a kérődzés intenzitását a nagytejű tehénállományokban érdemes lenne rutinszerűen alkalmazni. Ennek révén hamarabb kelne fel a szubklinikai masztitisz, szubklinikai hiperketonémia és a méhbetegségek gyanúja, lehetővé téve a káros következmények megelőzését. Összegezve, a kérődzés intenzitásának ismerete gyakorlatias mutatója az állati jóllétnek, az általános egészségi állapotnak, beleértve mind a szubkliniai masztitiszt, a szubklinikai hiperketonémiát és méhbántalmakat, sőt, a korábbi tapasztalatok alapján jó előrejelzője az oltógyomor-helyzetváltozásnak, jóval a klinikai tünetek megjelenése előtt. Köszönetnyilvánítás A szerzők köszönetüket fejezik ki az üzemek (Moshav Gilat, Moshav HaYogev és Moshav Nitzanei Oz) vezetőinek, hogy közrebocsájtották adataikat tudományos feldolgozás érdekében, és dr. Harnos Andreának a statisztikai feldolgozásban nyújtott segítségért.

IRODALOM 1. Fekete S. Gy. (ed.): Veterinary Nutrition and Dietetics, First Ed. „Pro Scientia Veterinaria Hungarica”. Budapest, 2008. 842–854. 2. Gingis, E.: Rumination activity and its alteration in ill cows. Thesis. SZIE-ÁOTK Budapest, 2010 3. Jurkovich V. – Fóris B. – Végh Á.: Az állatjóllét értékelésének lehetőségei tejtermelő tehenészetekben. Irodalmi összefoglaló. Magy. Állatorv. Lapja, 2012. 134. 442–448. 4. Pahl, C. – Hartung, E. et al.: Rumination activity of dairy cows in the 24 hours before and after calving. J. Dairy Sci., 2014. 97. 6935-6941. 5. Schirmann, K. – Von Keyserlingk, E. A. G. et al.: Technical note: Validation of a system for monitoring rumination in dairy cows. J. Dairy Sci., 2009. 92. 6052-6055. 6. Sheldon, I. M. – Lewis, G. S. et al.: Defining postpartum uterine disease in cattle. Theriogenology, 2006. 65. 1516-1530.

63

Risk management of mycotoxins in ruminants Mikotoxinok rizikó menedzsmentje kérődzőkben Schuh Maximilian∗ Department of Farm Animals and Herd Management, University of Veterinary Medicine Vienna, Austria ∗

e-mail: [email protected]

SUMMARY Small amounts of mycotoxins are able to impair the immune system, sub-clinical levels of mycotoxins give rise to significant economic losses in ruminant production. Clinical symptoms of mycotoxicoses in ruminants are observed when high amounts of mycotoxin contaminated feed are consumed by the animals. Diagnosis of mycotoxicoses is based on clinical symptoms, exclusion of pathogens such as virus, bacteria and parasites. Chemical analysis of feed- and/or tissue-samples confirm the suspicion of clinical diagnosis. Finally preventive as well as degradation processes of mycotoxins are discussed. Key words: mycotoxins, ruminants, decontamination ÖSSZEFOGLALÁS Kis mennyiségű mikotoxinok képesek az immunrendszer működését gyengíteni, a szubklinikai mikotoxikózisok jelentős gazdasági veszteséget okoznak a kérődző állatok termelésében. A kérődzők klinikai tünetekben jelentkező mikotoxikózisai nagy mennyiségű mikotoxint tartalmazó takarmány elfogyasztását követően alakulnak ki. A mikotoxikózisok kórhatározása a klinikai tüneteken alapul, kizárva a kórokozókat, mint a baktériumokat, vírusokat és a parazitákat. A takarmány- és más szövetminták kémiai vizsgálatának pozitív eredménye megerősíti a klinikai kórhatározással felállított gyanút. Végül a megelőzés és a lebontás folyamatainak tárgyalására kerül sor. Kulcsszavak: mikotoxinok, kérődzők, dekontamináció Introduction – health disorders Mycotoxins are naturally occurring secondary metabolites elaborated by certain fungi under favourable environmental conditions. They consist of a variety of chemical compounds of low molecular weight and low immunogenic capacity (8). Most of the mycotoxins are known to hazardously contaminate crops and consequently animal feeds and animal products, causing significant economic losses associated with their impact on animal and human health, animal productivity and domestic and international trade. The most important mycotoxins which

64

cause bigger economic impacts in ruminant production are aflatoxins, trichothecenes (particularly deoxynivalenol), zearalenone, ochratoxin A and fumonisins. Effects of one mycotoxin might be increased in the presence of other mycotoxins showing a synergistic effect, e.g. deoxynivalenol (DON) is enhanced by zearalenone (ZEN), T-2 toxin synergizes the activity of DON (12). When questions from farmers and veterinarians are concerned to safe levels of mycotoxins there are no safe levels at all! The reason for that is due to the immunosuppressive effect of low concentrations of various mycotoxins, particularly trichothecenes, and the consequences are an increased risk of infection, more severe disease outbreaks, less effective treatment and regarding to vaccination an impaired response of the immune system is observed. When mycotoxin contaminated feed ingested by ruminants harmful effects are observed and the incidence of health disorders, such as ketosis, fatty liver syndrome, mastitis, diarrhoea, retained placenta, metritis, infertility, displacement of abomasum and lameness is increased. Finishing bulls are showing reduced daily weight gain, increased feed conversion rate, poor meat quality and extended finishing period. Effects of rumen flora on the metabolism of mycotoxins Aflatoxins, ochratoxin A and the fusarium-toxins zearalenone, T-2-toxin, and deoxynivalenol are potential risk factors for cattle. In cattle with completely developed forestomach-system the rumen fluid content represents for certain mycotoxins as ochratoxin A, zearalenone, T2toxin, and deoxynivalenol a detoxyfying barrier and the protozoa are significantly more active than bacteria. Examinations have shown that mycotoxins mentioned above are metabolized to significant lesser toxic substances. OA is metabolized to Ochratoxin α and phenylalanine, zearalenone into α-zearalenol and β-zearalenol, and T-2-toxin and HT-2-toxin deacetylated. Such metabolic changes in the rumen are natural defence mechanisms of ruminants against toxigenic feed-components. Aflatoxin B1 is metabolized in the liver into Aflatoxin M1, and excreted via milk. Deoxynivalenol is metabolized into deepoxymetabolite 1 (DOM 1) and excreted via urine (Table 1) (7, 14). Table 1. Percentage of mycotoxin degradation in the rumen of dairy cows 1. táblázat. Mikotoxinok bendőbeli lebomlásának százalékos aránya tejelő tehenekben Mycotoxins

Natural bioconversion of mycotoxins in the rumen Rumen degradation (%)

No rumen degradation (%)

Aflatoxins

0 - 42

58 - 100

Zearalenone

90 (α-zearalenol-10x more oestrogenic)

10 (but oestrogenic metabolites)

Deoxynivalenol

35 (rumen pH sensitive)

65

Ochratoxin A

100 (ochratoxin α, phenylalanine)

65

Mycotoxins impair rumen function before having any effect on the dairy cow itself and feed intake limits the time of detoxification. The factors influencing the ruminal mycotoxin detoxification are following: high level of concentrates (starch) increases the production of propionic acid, reduces rumen pH-value and also the microbe population. High feed intake leads to a higher passage rate of the feed and therefore less time is available for detoxification. Low producing dairy cows show a feed intake of 12 - 15 kg dry matter and the time needed for detoxification in 24 hours is 120 min/kg. In contrast high yielding dairy cows have a feed intake of 26 kg dry matter and the time for detoxification in 24 hours is only 55 min/kg feed. Diagnosis It is really difficult to diagnose mycotoxicoses in cattle. First of all the case history including clinical symptoms, such as indigestion, haemorrhagic diathesis, central nervous disturbances and the feeding regimens are of utmost importance. Frequently an antibiotic therapy is ineffective, a seasonal occurrence of such intoxications (spring, fall) is observed, storage conditions of the different feed components should be checked and visible fungal contaminated feed-stuffs are suspicious for mycotoxin elaboration. Other pathogens like bacteria, virus and parasites must be excluded. By chemico-analytical detection of the mycotoxins in the feed or residues in tissue samples (liver, kidney) respectively the diagnosis "mycotoxicosis" is confirmed (3). Prevention and deactivation of mycotoxins Prevention of mycotoxin production must start in the field prior to seeding and should continue up until the animal intakes the feed. Favourable conditions for growth of fungi can occur at all times during crop growth, harvest and storage. Fungal species are divided into field fungi (Fusarium sp.), which in general require higher moisture to grow and produce mycotoxins (> 0.9 water activity) as compared to storage fungi, such as Aspergillus and Penicillium sp., which require lower water activity. To avoid mycotoxin contamination in the field and during harvest following preventive measures are available: land management/crop rotation, plant variety, tillage procedure, plant stress (high temperatures, drought), crop damage (mechanical by insects and/or birds), harvesting (adequate harvesting date, unstable weather conditions) (7). These measures however are limited in their ability to avoid mycotoxin formation. During storage, some precautions can be applied in order to avoid fungal growth and further mycotoxin production, such as storage facilities should be dry and present minimum temperature fluctuations. Stored goods should be aerated by circulation of air through the storage area, proper cleaning of equipment, minimization of insects and fungi in storage facilities. Chemicals should not interfere with the intended end of use of the goods (2, 5, 9, 11). Preventive methods during crop growth, harvesting and storage only decrease the potential risk of mycotoxin contamination; thereof detoxification procedures after harvest are necessary. These processes should deactivate, destroy or remove the toxin and the fungal spores while retaining the nutrient value and acceptability of the feed by the animal. The process should be readily available, easily utilized, not expensive and the effects on the 66

environment should also be considered. Procedures of detoxification are divided into three categories such as physical, chemical and biological (adsorption and biotransformation) methods. For decreasing the mycotoxin contamination of commodities many physical processes such as cleaning, separation, washing, density segregation, mechanical sorting and thermal inactivation were used. The efficacy of physical treatments depends on the level of contamination and the distribution of mycotoxins throughout the grains. The results obtained are often uncertain and in connection with high feed losses and these methods are going along with high costs and therefore their practical application is very limited and sometimes non practicable. Chemical processes using various acids, bases, aldehydes, oxidizing agents and different gases like ammonia have been tested for detoxification of mycotoxins, but only a limited number of chemical methods are effective and might be used in practice without forming toxic residues or without having a negative effect on nutrient content, flavour, colour, texture, and/or functional properties of the feedstuffs. The use of biological methods for prevention of mycotoxicoses is very common in praxis and adsorbents are most efficient for aflatoxins. These compounds are added to the feed to bind the mycotoxin during the digestive process in the gastrointestinal tract resulting in a reduction of toxin bioavailability. The binding capacity of substances such as bentonites, zeolites, organophilic clays, activated charcoal and yeast cell walls are dependent on the molecular structure and physical properties of the sorbent as well as on the physical and chemical properties of the mycotoxins. Materials promoting the adsorption of mycotoxins are satisfactory in regard to aflatoxins (4, 13) but they are not effective at all in preventing toxic effects of Fusarium mycotoxins like trichothecenes or zearalenone. Based on this knowledge biotransformation methods have been developed. Biotransformation means the conversion of mycotoxins into less or non-toxic compounds by enzymes or microorganisms. The degradation process of mycotoxins takes place in the gastrointestinal tract of the animal consuming mycotoxin contaminated feed (1, 6, 10). REFERENCES 1. Avantaggiato, G. – Solfrizzo, M. et al.: Recent advances on the use of adsorbent materials for detoxification of Fusarium mycotoxins. Food Additives and Contaminants, 2005. 22. 379-388. 2. Benbrook, C.M.: Breaking the mold-impacts of organic and conventional farming systems on mycotoxins in food and livestock feed. The Organic Center, 2005. 63. 3. Cheli, F. – Campagnoli, A. et al.: Sampling feed for mycotoxins: acquiring knowledge from food. Italian J. Anim. Sci., 2009. 8. 5-22. 4. Dakovic, A. – Tomasevic-Canovic, M. et al.: Adsorption of macotoxins by organozeolites. Colloid Surf B Biointerface, 2005. 46. 20-25. 5. FAO: Food & Nutrition Papers 81 – Worldwide Regulations on Mycotoxins in Food and Feed in 2003.

67

6. Huwig, A. – Freimund, S. et. al.: Mycotoxin detoxication of animal feed by different adsorbents. Toxicology Letters, 2001. 122. 179-188. 7. Jouany, J.P.: Methods for preventing, decontaminating and minimizing the toxicity of mycotoxins in feeds. Anim. Feed Sci. and Technol., 2007. 137. 342-362. 8. Mallmann, C.A.- Dilkin, P.: Micotoxinas e micotoxicoses em suinos. Santa Maria, Brasil, Sociedade Vicente Palloti Editora, 2007. 240. 9. Santin, E.: Mould growth and mycotoxin production. In: Diaz, D.E. (ed.): The mycotoxin blue book. Nottingham University Press, 2005. 225-234. 10. Schatzmayr, G. – Zehner, F. et al.: Microbiologicals for deactivating mycotoxins. Molecular Nutrition and Food Res., 2006. 50. 543-551. 11. Smith, J.E. – Henderson, R.S.: Mycotoxins in animal foods, Florida, CRC Press, 1991. 12. Speijers, G.J.A. – Speijers, M.H.M.: Combined toxic effects of mycotoxins. Toxicol. Letters, 2004. 153. 91-98. 13. Vekiru, E. – Frühauf, S. et al.: Investigation of various adsorbents for their ability to bind Aflatoxin B1. Mycotoxin Res., 2007. 23. 27-33. 14. Yiannikouris; A. – Jouanany, J.P.: Mycotoxins in feeds and their fate in animals: a review. Anim. Res., 2002. 51. 81-99.

68

Etiology, diagnosis and treatment of digital dermatitis in dairy cows A dermatitis digitalis kórfejlődése, felismerése és kezelése tehenekben Müller Kerstin-Elisabeth* Clinic for Ruminants and Swine, Faculty of Veterinary Medicine, Freie Universität Berlin, Königsweg 65, D-14163 Berlin *e-mail: [email protected]

SUMMARY Digital dermatitis (DD) is a disease affecting the bovine digital skin that is caused by various factors among these invariably spiral-shaped bacteria belonging to the genus Treponema. Unhygienic conditions, immunosuppression and zinc deficiency favour the outbreak of the disease. The disease begins with a small ulceration of the skin of the coronary band adjacent to the interdigital space (a lesion termed M1 by Döfler et al. /4/). A severe inflammatory skin reaction may evolve from the M1 lesion turning it into a touch-sensitive lesion of more than 2cm in diameter which is characterized by its strawberry-like appearance (M2-lesion). Subsequently, the bacteria colonize the deeper layers of the digital skin and turn in a refuge. The chronic forms are characterized either by hyperkeratosis (M4H) or by the formation of wart like protrusions at the site of the lesions (papillomatous form, M4P). The M4 lesions can bare characteristics of the M1 lesion (small ulceration) and for this reason are termed M4.1 lesion. In intervals the Treponema change from the encysted stadium into their spiral shaped form, a process that is associated with a relapse of the M2 lesion. Local application of an antibiotic (chlortetracycline-spray) may result either in complete recovery (M0-lesion) or in the chronic M4 stadium from which in intervals relapses of the M2-lesion are observed. In addition, cows affected with M4 lesions keep the infection ongoing. Besides the bacteria environmental (hygiene) and cow factors seem to contribute to the manifestation of the disease in a herd. Own observations show that the M2 lesion needs rigorous treatment by applying a proper bandage on the affected limb which supports the healing process. Although once affected by DD there is no means to eradicate the disease from a herd and the intention should be to gain a stabile situation within the herd which means absence of M2 and M4lesions. Professional hoof trimming and recording of the lesions, providing a hygienic and comfortable environment and hoof baths performed on a regular basis (twice weekly) provide the basis for maintaining the claws healthy. Key words: digital dermatitis, Mortellaro's disease, treponema, M-lesions

69

ÖSSZEFOGLALÁS: A dermatitis digitalis (DD) a tehenek lábvégének bőrét érintő betegség, amelyet több tényező okoz, amik között mindig megtalálható a Treponema családba tartozó spirális alakú baktériumok. A nem megfelelő környezeti higiénia, az immunszupresszió és a cink hiány elősegítik a betegség kialakulását. A betegség maga egy kis kimaródással kezdődik a pártaszél bőrén, közel az ujjak közötti réshez (M1 elváltozás, Döfler et al /4/). A továbbiakban egy súlyos gyulladásos reakció figyelhető meg, és az M1 elváltozás átalakul a több mint 2 cm átmérőjű, fájdalmas, szederszerű képet mutató M2 elváltozássá. A baktériumok beszaporodnak a bőr mélyebb rétegeibe is. A betegség krónikus formájára hiperkeratózis (M4H), vagy szemölcsszerű kinövések jellemzők (papillomatózus forma, M4P). Az M4 elváltozásokon újra megjelenhetnek az M1-re jellemző apró kimaródások (M4.1 elváltozás). Időnként a Treponémák a spirális formából átalakulhatnak, betokozódnak, ez általában a M2 elváltozások súlyosbodásával jár együtt. Antibiotikumok helyi alkalmazása (klórtetraciklin spray) az állat gyógyulását (M0) eredményezheti, vagy kialakulnak a krónikus, M4 formák, amelyek időnként M2 elváltozássá alakulhatnak vissza. Az M4 állapotban levő tehenek tartják fenn a fertőzést. A baktériumok mellet a környezeti higiénia és az állatok általános állapota határozza meg a betegség megjelenését egy állományban. Saját vizsgálataink szerint az M2 elváltozások szigorú kezelése szükséges, lehetőleg sebkötözéssel, amely a gyógyulási folyamatot segíti. A telepen megjelent DD-t nem lehet teljesen eltüntetni, arra kell törekedni, hogy egy stabil helyzet alakuljon ki, és hogy ne legyenek M2 és M4 elváltozások. A védekezés, és a lábvégek egészségének alapja a professzionális csülökápolás, az elváltozások feljegyzése, higiénikus és komfortos környezet biztosítása, a rendszeres (heti kétszeri) lábfürdetés. Kulcsszavak: dermatitis digitalis, Mortellaro-betegség, Treponema, M elváltozások Introduction Digital dermatitis (DD) was first described in Italy by Prof. Mortellaro (3). It is a disorder of the bovine digital skin and its adjacent structures and is observed worldwide preferentially in dairy cows but -to a lesser extent- also in beef cattle. The disease affects the digital skin of the coronary band and adjacent structures (skin and horn). Characteristic Lesions can also be found on top of sole ulcers and tylomas. Incidentally DD contributes to the so-called nonhealing lesions which are therapy resistant affections of the chorium at the site of bulb and sole ulcers. Although, spiral shaped bacteria from the genus Treponema can invariably be demonstrated in the lesions, the disease does not bare the characteristics of a classical infectious disease as it does not fulfil the Henle-Koch criteria. Döpfer et al. (4) and Krull et al. (5) have contributed for a great part to todays’ knowledge on etiology, pathogenesis, treatment and prevention of DD. Etiology Digital dermatitis is multifactorial by origin. A constant factor, however, is the presence of spiral shaped bacteria of the genus Treponema in the deeper layers of the skin. The latter

70

bacteria can change their appearance by turning into a stadium of encystation which characterizes some sort of inactive refuge stadium. Pathogenesis The bacteria are introduced in unaffected herd by purchase of chronically infected animals. The first outbreak of DD is characterized by grave clinical symptoms. The animals develop painful lesions in the bulb region of the digit which force them to stand on the apical part of the sole in order to relieve the bulb region from weight bearing. Depending on host and management factors the clinical manifestations of the disease vary. On basis of intensive observations Döfler et al. (4) developed a system in terms of M-lesions, which is related to the different forms of outer appearance of the digital skin affected by DD. The acute inflammation termed M2-lesion evolves from a M1-lesion, which is characterized by a small ulceration of the skin in the plantar part of the digit at the coronary band adjacent to the interdigital cleft which is non- or only slightly painful. The M2-lesion has a diameter of more than 2cm, is painful and has a strawberry-like outer appearance. Treatment results in a M3lesion characterized by a non-painful lesion covered by a dark crust that cannot easily be removed. The chronical form of the disease can take two forms of outer appearance, namely the M4 hyperkeratotic lesion which is characterized by a thickened skin with a waxy-like appearance and the M4 papillomatous lesion that is characterized by wart-like protrusions of the skin. M4 lesions can bare characteristics of a M1-lesion (small ulceration) and for this reason is termed M4.1 lesion. The M4.1 lesion can persist for a long time but can also change into a M2-lesion. From the latter animals the disease is spread to other animals. Following the lesions with time in different animals delivers three kinds of animals: Type 1: a cow that never develops DD; Type 2 a cow that is once affected by DD and subsequently never again; Type 3: a cow that demonstrates various stages of the disease at any time. M-lesions, however, can also affect the dorsal part of the digital skin adjacent to the interdigital cleft or even settle on the inflamed chorium of a sole ulcer or on top of a tyloma. Environmental factors which contribute to the DD are unhygienic alleys and cubicles, deficient hoof trimming and deficiency in trace elements (zinc). Diagnosis The diagnosis relies on the outer appearance of the lesions. The proof, however, of DD is only delivered by the detection of distinct Treponema species in tissues obtained by skin biopsy. The microbiome of acute and chronic lesions, however, varies substantially (5). Treatment and Prevention The main goal of a strategy to combat DD should be directed at preventing that the disease turns into chronicity. This means that youngstock affected with DD should be treated immediately after identification of the lesion. Following Döpfer the chance of a heifer efficiently treated very early in the disease process to develop chronicity is lower than 1%. Treatment advice includes cleaning of the lesion and subsequent topical application of an

71

oxytetracyclin containing formulation, or an ointment containing acetylic salicylate or copper compounds. Own observations have shown that the healing process is favoured by application of a proper bandage. Recent developments include coverage of the lesion by a material consisting of polyurethane, which – following the producer – supports the self-healing capacity of the animal. Preventive measures include: 1. Improvement of hygienic conditions in the environment of the animals by providing clean walking alleys and cubicles, water troughs and feed bunks. 2. Increasing lying times by providing comfortable bedding. 3. Increasing ventilation of the interdigital space and weight-baring of the hooves by professional hoof trimming. Preventive measures include the use of hoof baths on a weekly basis (two days – four passages). These should only be used in animals that do not suffer from M2-lesions. The latter animals should be treated before exposing them to hoof baths. Contrary opinions exist about the choice of chemical compounds used in a hoof bath. Nevertheless these should fulfil the requirements fixed by the local authorities. In addition, the instructions of the producer should be followed when preparing the solution. In most cases the dimensions of the hoof baths do not fulfil the requirements and the concentration of the biocide has not been properly adjusted. Detrimental consequences for claw health were caused by inappropriate concentrated hoof bath solutions. Various studies were performed that examined the effect of vaccination. The results, however, were not convincing. The antibody response of cows affected with DD show increased antibody production directed at a number of bacteria species - among those - borrelia (1). The antibodies formed are not protective. For strategic planning it is important to know the percentage of animals displaying one of the various M-stadia. This information can be obtained from the claw trimmer’s records, by penwalks performed in regular intervals or by observations in the milking parlour. On basis of this information one is able to assign individual dairy cows to one of the three types: Type 1: never develops DD, Type 2: Develops DD only once, Type 3 chronically infected (M4H, M4P, M4.1). Following Döpfer et al. (4) the chronically infected animals form the driving force of herd outbreaks and for this reason have to be observed closely. Economical aspects of DD In contrast to other disorders causing lameness in cattle economical losses due to reduced milk yield are lower for DD. For DD the costs erase from the use of biozides and pharmaceuticals to treat the disease. Chen et al. (2) calculated the losses caused by DD US$ 132.9 per case. Conclusion DD is a disorder affecting the digital skin, which forms a major hazard to the health of todays’ dairy cows. Once DD has entered a farm, eradication will not be feasible. Strategic plans have to focus on decreasing the numbers of cows suffering from M2 and M4 lesions to a minimum,

72

which is achivable by early treatment and possibly slaughter of Type 3 cows if treatment is not successful. Youngstock needs close observation and treatment of M-lesions whenever these are reported. Local application of a therapeutic covered by a bandage or by using a polyurethane coverage plus bandage increase the percentage of cows that turn to a M0stadium. Additional measures have to aim at improvement of hygienic conditions, cow comfort, claw trimming procedures and nutrition. REFERENCES 1. Blowey, R.W. - Carter, S.D. et al.: Borrelia burdorferi infections in UK cattle. A possible association with digital dermatitis. Vet. Rec., 1994. 135. 577-578. 2. Cha, E. – Hertl, J.A. et al.: The cost of different types of lameness in dairy cows calculated by dynamic programming. Prev. Vet. Med., 2010. 97. 1-8. 3. Cheli, R. – Mortellaro, C.: La dermatite digitale del bovino, In: Proceedings of the 8th international conference on diseases of cattle, Piacenza, 1997. 208-213. 4. Döpfer, D.- Koopmans , A. et al.: Histological and bacteriological evaluation of digital dermatitis in cattle, with special reference to spirochaetes and Campylobacter faecalis. Vet. Rec., 1997. 140. 620-623. 5. Krull, A.C. – Sherarer, J.K. et al.: Deep sequencing analysis reveals the temporal changes associated with the development of bovine digital dermatitis. Infection and Immunity, 2014. 82. 3359-3373.

73

Evaluation of a simple surgical treatment regime for bovine digital dermatitis-associated white line lesions and sole ulcers (“non-healing” bovine hoof disorders) in dairy cows A dermatitis digitalis által fertőzött fehérvonal elválás és nem gyógyuló talpfekély egyszerű sebészi kezelése Kofler Johann1∗, Glonegger-Reichert Johanna1, Brandt Sabine2 1

2

Department of Farm Animals and Veterinary Public Health, Clinic for Ruminants, Research Group Oncology, Equine Clinic, Department of Companion Animals & Horses, University of Veterinary Medicine, A-1210 Vienna, Austria; *e-mail: [email protected]

SUMMARY ‘Non-healing bovine hoof horn lesions’ have been frequently encountered in cowherds with endemic bovine digital dermatitis (BDD) (1, 3, 4, 7). These lesions are characterized by a secondary Treponema sp. infection of the exposed wall and sole corium in cases of white line lesions (BDD-WLL), sole ulcers (BDD-SU), toe ulcers and horn fissures (1). In these particular lesions, the standard treatment of acute BDD skin lesions (topical tetracycline spray) showed no response (3, 5). This study aimed to evaluate a simple treatment regime for BDD-WLL and BDD-SU. Material & Methods: A total of 42 BDD-WLL and BDD-SU, showing positive PCR of Treponema sp. DNA (2), affecting 35 cows from three farms, were subjected to treatment. The latter consisted of extensive debridement of loose horn and surgical excision of the infected corium under regional anaesthesia, topical tetracycline spray, application of a bandage and by blocking the partner claw (Fig. 1). Healing progress was monitored on days 10, 18, 28, and 38, whereupon the lesion size and the degree of new horn formation were assessed. Statistical analyses searched for differences in healing time between the two lesion types, and for correlation between healing time and lesion size at day 0. Results: The lesion size diameter ranged from 1.0 to 5.0 cm, 28.6% were ≥4 cm, and BDDWLL showing a mean diameter of 3.37 ±1.34 cm were significantly larger. After 38 days 71.4% were completely covered by new horn, whilst remaining lesions showed good healing progress. A longer healing time has been observed to directly correlate with the type (BDDWLL), and the size of lesions at day 0. Conclusions: This successful treatment procedure of highly painful BDD-WLL and BDD– SU can be easily carried out in practice. However, prophylactic measures should be

74

implemented in such farms, including weekly locomotion scoring and weekly pen-walks for an earlier diagnosis of these particular BDD lesions (6). ÖSSZEFOGLALÁS A nem gyógyuló lábvég betegségek gyakran előfordulnak olyan telepeken, ahol a dermatitis digitalis (DD) endémiás. Ezek a betegségek a meglevő fehérvonal elválás (DD-WLL), talpfekély (DD-SU) és egyéb szarusérülések felülfertőzött formái, és esetükben a DD szokásos kezelése (helyi antibiotikum spray) hatástalan. Jelen dolgozat az említett betegségek egyszerű sebész kezelési módját értékeli. Összesen 42 DD-WLL vagy DD-SU elváltozást kezeltünk (PCR-rel vizsgálattal Treponéma pozitív, összesen 35 állat). Helyi érzéstelenítésben eltávolítottuk az elhalt területeket, és a fertőzött corium-ot kivágtuk, majd helyi antibiotikum spray-t alkalmaztunk, és a területet bekötöztük. A gyógyulási folyamatot a 10., a 18., a 28. és a 38. napon értékeltük. A kezdeti elváltozások mérete 1-5 cm között volt, 28,6% volt > 4 cm-nél. A 38. napon a kezelt sebek 71,4%-át borította új szaru, a többi a gyógyulás egyéb, előrehaladott stádiumában volt. A gyógyulás ideje összefügg a betegség típusával (DD-WL hosszabb) és a sebek kezdeti méretével. Megállapítható, hogy ez az egyszerű kezelés könnyen kivitelezhető gyakorlati vagy telepi körülmények között is. Nem hanyagolható el azonban a megelőző intézkedések, többek között a rendszeres mozgáskép pontozás kivitelezése. REFERENCES 1. Blowey, R.W.: Non-healing hoof lesions in dairy cows. Vet. Rec., 2011.169. 534. 2. Brandt, S. - Apprich, V. et al. Prevalence of bovine papillomavirus and Treponema DNA in digital dermatitis lesions. Vet. Microbiol., 2011. 148. 161-167. 3. Evans, N.J. - Blowey, R.W. et al.: Association between bovine digital dermatitis treponemes and a range of 'non-healing' bovine hoof disorders. Vet. Rec., 2011.168. 214-217. 4. Holzhauer, M. - Pijl, R.: Non-healing white line lesion, advanced experience. In: Proceedings of the 16th Symposium and 8th Conference of Lameness in Ruminants, Rotorua, NZ, 2011, 149. 5. Kofler, J. - Glonegger-Reichert, J. et al.: A simple surgical treatment for Digital Dermatitisassociated white line lesions and sole ulcers. Vet. J., 2015. 200. http://dx.doi.org/10.1016/j.tvjl.2015.03.016 6. Kofler, J. - Innerebner, C. et al. Effectiveness of salicylic acid paste for treatment of digital dermatitis in dairy cows compared with tetracycline spray and hydrotherapy. Berl. Münch. Tierärztl. Wschr., 2015. 128. 10–18. 7. Nouri, M. - Ashrafi-Helan, J.: Observations on healing process of wall ulcers with concurrent digital dermatitis in 52 cattle: gross and light microscopic pathology. Animal Vet. Sci., 2013. 1. 60-65.

75

Fig. 1 A, B, C: BDD-associated white line lesion (BDD-WLL) on the lateral claw of a right hindlimb before treatment (A) with the attached wooden block on the medial claw, after removal of the loose wall horn around using a hoof knife (B), and after surgical excision of the infected corium layer (C), showing a lesion size of 5 cm in diameter.

76

Lábvég-egészségügyi állomány vizsgálatok tejtermelő tehenészetekben Assessment of claw health and lameness in dairy cattle herds Jurkovich Viktor*, Brydl Endre, Kovács Péter, Könyves László Szent István Egyetem, Állatorvos-tudományi Kar; Állathigiéniai, Állomány-egészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék, 1078. Budapest, István u. 2. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Szerzők nyolc hazai tejtermelő tehenészetben végeztek állomány szintű lábvég-egészségügyi vizsgálatot. A vizsgálat során 2663 állat sántaságát és kondícióját pontozták. A sántaság előfordulásának mértéke és súlyossága telepenként változott. A sánta állatok kondíciója gyengébb volt. A lábvégbetegségek közül legnagyobb arányban a dermatitis digitalis fordult elő az állományokban. Számos hajlamosító tényező játszik szerepet a lábvégbetegségek kialakulásában, ezek közül a legfontosabbak a hiányzó sántaság diagnosztika, a nem megfelelő lábvég fürdetési protokoll, a sánta állatok késői kezelése, a rossz környezeti higiénia, és a nem megfelelő tehén komfort. Kulcsszavak: sántaság, állomány-diagnosztika, tejelő tehén SUMMARY Herd level assessments of claw health status were performed in 8 Hungarian dairy cattle herds. Locomotion and body condition were scored in 2663 animals. The prevalence and severity of lameness varied among the herds. There was a negative correlation between body condition score and locomotion score of the animals. Digital dermatitis was the number one leg problem in the assessed herds. There are several factors associated with the poor leg health status, the most importants are: lack of early detection of lame animals, not proper foot bathing protocol, late treatment of lame animals, poor environmental hygiene and poor cow comfort. Key words: lameness, herd level assessment, dairy cow Bevezetés A sántaság az egyik legfontosabb állatok jóllétét rontó tényező a tejtermelő tehenészetekben (11, 12, 27, 28). A hazai nagyüzemi szarvasmarha-állományokban a lábvég betegségek előfordulási gyakorisága a tehenek között 27-35% (8, 11, 12), de elérheti akár a 60-70%-ot is (10), ami komoly gazdasági veszteséget okoz (20). Sok esetben többféle betegség együttesen fordul elő. A tejelő tehenek lábvégbetegségei összetett oktanú, hajlamosító tényezőkre 77

visszavezethető kórformák. A megbetegedés a kórokozók, valamint a külső és belső hajlamosító tényezők együttes hatásából alakul ki. A tartás, takarmányozás, a higiéniai viszonyok jelentős szerepet játszanak a lábvégbetegségek kialakulásában. Anyag és módszer Lábvég-egészségügyi felmérő vizsgálatokat végeztünk 8 hazai tejtermelő tehenészetben. A felméréseket minden esetben olyan tehenészetekben végeztük, amelyek a vizsgálatot kérték, és jelezték, hogy az állatok sántaságával kapcsolatos problémájuk van. A vizsgálat során mozgáskép pontozást (25) és kondíció pontozást (18) végeztünk a fejés után, amikor a tehenek a fejőházból az istállóba visszatértek. Felmértük a telepeken a lábvégek állapotát veszélyeztető tényezőket, illetve a lábvégbetegségek kialakulását elősegítő hajlamosító tényezőket. Adatokat gyűjtöttünk a csülökápolási munkára, a beteg lábvégek kezelésére, illetve a megelőző célú állomány szintű lábvégfürdetésre vonatkozóan. Felmértük az állatok és az istállók higiéniai állapotát, a felhajtó és egyéb közlekedő utak, valamint a pihenő területek padozatának és almozásának minőségét, és az állatok viselkedését. Az adatokat ANOVA módszerrel és Tukey teszttel értékeltük, a számításokhoz a Statistica 12.0 programot (StatSoft Inc.) használtunk. A szignifikancia szint 0,05 volt. Eredmények és megvitatás A sántaság előfordulása, gyakorisága A felmérések során a 8 tehenészetben összesen 2663 állatot vizsgáltunk meg. A vizsgált állatok közül 29,7% kapott egyes mozgáskép pontot, vagyis ennyi nem volt sánta. A többi állat (70,2%) valamilyen szinten sántított. Nagy (41,2%) volt a szakirodalomban klinikai sántaságnak nevezett, 3-5 pontot kapott állatok előfordulásának aránya, ezen belül sok (16,2%) volt a súlyosan sánta (mozgáskép pont = 4 és 5) állat. Nemzetközi összehasonlításban is vannak hasonló adatok, egy újabb vizsgálatban a klinikai sántaság aránya átlagosan 30% (5-80% között) volt az USA-ban és Kanadában, amiből átlagosan 4% a súlyosan sánta állatok aránya a kanadai, és 8% az USA-beli telepeken, de egyes farmokon az előfordulási arány elérheti akár a 20%-ot is (14). A vizsgált telepek lábvég ápolási adatainak elemzésekor úgy találtuk, hogy a legnagyobb problémát a dermatitis digitalis (DD) okozza. Kisebb arányban előfordul még a talpfekély, a laminitis jellemző tünetei is. Ezek az adatok megegyeznek a korábbi hasonló vizsgálatunkban tapasztalt értékekkel (10).

78

1. táblázat. Az egyes sántaság pontszámok és kondíció pontszámok átlagos értéke telepenként Table 1. Prevalence and average of locomotion scores and body condition scores on the different farms Telep 1 Telep 2 Telep 3 Telep 4 Telep 5 Telep 6 Telep 7 Telep 8 Sántaság átlag / Locomotion score

2,6a

2,2b

2,4a

2,2b

2,4a

3,0c

2,4a

2,0b

szórás / SD

1,1

1,2

1,2

1,0

1,2

1,1

1,2

1,1

Kondíció pont átlag / Body condition score

2,6a

2,7a,b

2,8b

2,9b

2,8b

2,3c

2,6a

2,7a,b

szórás / SD

0,4

0,4

0,6

0,8

0,6

0,5

0,6

0,5

a,b,c: A különböző jelölések szignifikáns különbséget jeleznek az adott soron belül (p < 0,05) 2. táblázat. A kondíció pontszámok átlagos értéke a sántaság függvényében Table 2. Average of body condition scores related to the locomotion scores

Mozgáskép pont / Locomotion score

1

2

3

4

5

Kondíció átlag / Body condition score

3,0a

2,9b

2,5c

2,4d

2,3d

Szórás

1,1

1,2

1,2

1,0

1,2

a,b,c,d: A különböző jelölések szignifikáns különbséget jeleznek (p < 0,05) A mozgáskép pont és a kondíció kapcsolata Az elfogadható, ún. tenyészkondíció (kondíció pont = 3-3,5) előfordulási aránya 42,1%. Nagy számban fordultak elő sovány (52,5%; kondíció pontszám < 3), és elhízott (5,4%; kondíció pontszám > 3,5) állatok is. Ezek az arányok hasonlóak a saját, más telepeken végzett felméréseink eredményéhez (3; 15). A kondíció pontszám szignifikánsan csökkent a sántaság fokának növekedésével (2. táblázat). A sánta egyedek között sokkal nagyobb arányban voltak sovány állatok. A kondíció változása oka és következménye is lehet a sántaságnak. A sánta tehenek kevesebb időt töltenek takarmány felvétellel mint nem sánta társaik, különösen a laktáció korai szakaszában (19), így a negatív energiamérleg időszaka tovább tart. A sánta állatok ellen a jászolnál nagyobb mértékben fordul elő agresszió, vagyis az egészségesek elüldözik a sántákat a takarmánytól (13). A kondíció pontszám csökkenése, a testtartalékok elvesztése sántaságot okozhat. Randall és mtsai. (21) vizsgálata szerint ha a tehenek kondíciója csökkent a laktáció első 4 hetében, akkor a sántaság kialakulásának esélye szignifikánsan nagyobb volt ahhoz képest, mintha a kondíció nem csökkent volna. Akkor a legkisebb az esélye a sántaság kialakulásának, ha a kondíció pontszám a laktáció elején nem csökken 2,75 alá (21). Bicalho és mtsai. (1) a 79

sarokvánkosban található zsírszövet mennyiségének csökkenésével magyarázza a negatív energiamérleg szerepét a sántaság kialakulásárban. Egyéb, telepi tényezők hatás a sántaságra Közlekedőutak és pihenőtér minősége, zsúfoltság A vizsgált telepek közül kettőn volt pihenőboxos istálló, a többin mélyalmos (2 telep) vagy növekvő almos (4 telep) istállók voltak. A mélyalmos és a növekvő almos istállókban az almozás általában szennyezett volt, legrosszabb volt a helyzet a 1. a 3., a 6. telepeken. A pihenőboxos istállókban (2. és 8. telep) szignifikánsan kisebb volt a sántaság foka, mint a mély- vagy növekvő almos istállókban, ami a pihenőtér könnyebb tisztíthatóságának is lehet következménye. Az is igaz, hogy ezen a két telepen rendszeres volt a saját dolgozók által végzett lábvég ápolás. A két mélyalmos rendszerű telepen (5. és 7.) az állatok sántábbak voltak a pihenőboxos telepekhez képest. Az 5. telepen az évente kétszeri csülökápolások között egyszer-egyszer volt kezelés, míg a 7. telepen saját dolgozók rendszeresen kezelték az állatokat. Ezen a két telepen nem volt különbség a sántaság fokában. A növekvő almos istállók a sántaság súlyosságát tekintve boxos és a mélyalmos rendszer között foglalnak helyet. Ezen telepek közötti különbségeket a csülökápolás rendszerében, az alom higiéniában és a lábvég fürdetésben meglevő különbségek okozhatják. A közlekedő utak minősége változó volt a telepeken. Az 1-4 telepeken kifejezetten rossz minőségű, szennyezett közlekedő utak voltak. A 6. telepen a közlekedő utak tisztasága elfogadható volt, de a telep méretei miatt az állatoknak nagy távolságot kellett megtenniük az istállótól a fejőházig. A telepen belüli túl nagy távolságok lábvég megbetegedésekre hajlamosítanak (4). A lábvég betegségek előfordulási gyakorisága pozitív korrelációban áll a környezeti higiéniával (23). A folyamatosan szennyezett környezetben (trágyában vizeletben) állás és járás a csülökszaru ellenálló képességét rontja, így a lábvégbetegségek gyakoribbá válnak (2). A lábvégápolás és kezelés gyakorlata A telepek közül 4 esetében évente kétszeri állomány szintű lábvég ápolás történik megbízott külső vállalkozók által (1, 3, 5 és 6. telep). Három telep esetében (2., 7. és 8. telep) saját csülökápoló szakemberek dolgoznak folyamatosan a telepen, egy esetben (4. telep) a vállalkozók által végzett évente kétszeri lábvég ápolást esetenkénti saját dolgozó által végzett kezelés egészíti ki. Azokon a telepeken, ahol saját dolgozók végezték folyamatosan a csülökápolást, vagy az évente kétszeri csülökápolás között saját dolgozók kezelték az állatokat a sántaság pontszámok szignifikánsan alacsonyabbak voltak azokhoz képest, ahol csak évente kétszeri lábvég ápolás történt. Annak ellenére így volt, hogy például a 8. telepen a csülökápolás módszere nem volt megfelelő, a dolgozók nem az 5 pontos holland rendszerű tehermentesítő csülökápolást végezték, és a sarokvánkosi szarut túlzottan lefaragták, hibás lábvég állást (és talpfekély veszélyét) okozva. Azon a telepen, ahol az évente kétszeri lábvég ápolást a külső vállalkozók által végzett esetenkénti sántaság kezelés is kiegészítette (5. telep), az előzőekhez hasonló átlagos sántaság pontszám volt megfigyelhető (2. táblázat).

80

Gudaj és mtsai (8) azokon a telepeken figyeltek meg javuló lábvég egészségügyi állapotot (kevesebb sánta állatot), ahol professzionális, külső megbízott vállalkozók végezték a lábvégek ápolását. Egyik telepen sem végeztek rendszeres, az egész állományra kiterjedő sántaság diagnosztikát, így a kezelések vagy automatikusan történtek (állomány szinten évente kétszer, vagy kis csoportonként előre tervezetten folyamatosan), vagy a súlyosan, jól láthatóan sánta állatokat válogatták ki kezelésre. A szakirodalom alapján farmerek általában a tehenek sántaságát csak mintegy 25-40%-ban ismerik fel (16). Nagyon fontos a sántaság korai felismerése, hiszen a korábbi kezelés hatására az állatok hamarabb gyógyulnak és kevésbé esnek vissza (17), de ennek érdekében a mozgáskép pontozási módszereket meg kell ismerni, és időben fel kell ismerni a sánta állatokat (26). Jelen vizsgálat eredményei nem jelentik azt, hogy a telepen alkalmazott lábvég ápoló szakemberek jobban végzik a munkájukat, mint a professzionális csülökápoló brigádok (lásd a 8. telep esetét), hanem arra világítanak rá, hogy a rendszeresen és időben végzett lábvég kezelés hatékony a sántaság elleni küzdelemben (7). A preventív módszerek (lábvég fürösztés) alkalmazása Jelen vizsgálatnak nem volt célja a különböző lábvégfürdetésre alkalmas készítmények és lábvég fürdetési protokollok összehasonlítása vagy értékelése. A vizsgált telepek közül háromnál (1., 3. és 6. telep) nem volt lábfürösztés, sőt a lehetősége sem volt meg. Ezek közül az 1. és a 6. telepen szignifikánsan sántábbak voltak az állatok a többi telephez képest. A többi telepen viszonylag rendszeresen volt lábfürösztés a fejés után. A telepek közül egy habos fürösztést alkalmazott (4-es telep), három esetben beépített beton lábfürdető volt (2., 7. és 8. telep), ezekben felváltva vagy valamilyen gyári készítményt alkalmaztak, vagy fertőtlenítő oldatokat (réz-szulfát, formalin vagy mészhidrát). Egy telep (5. telep) esetében mobil műanyag lábfürdető kád állt rendelkezésre, réz-szulfát és mészhidrát kombinációjával. A lábfürösztő előtti vizes lemosó medence alkalmazásáról megoszlanak a vélemények. Hartshorn és mtsai. (9) eredményei alapján a szennyezett lábvégek esetében a vizes lemosás mindenképpen indokolt, mert a réz-gálic in-vitro kísérletekben kevésbé volt hatékony a DD kórokozói ellen, ha a fertőtlenítő oldatot trágya szennyezte. A hatóanyagot tartalmazó oldat mennyisége nagyon fontos. Gyakorlatiasan egy tehénre egy liter oldat használandó (6), így, ha a lábfürösztő oldat cseréjére nincs lehetőség, akkor a tehenek számának megfelelő méretű medencét kell beállítani. A vizsgált telepek közül a 2. és a 7. telepen megfelelő méretű volt a fürösztő medence, az 5. és a 8. telepen kicsi (ez utóbbin nagyon kicsi, az állatok egyötödének kezelésére elegendő oldat fért bele). Az oldat mélysége legalább 8 cm legyen (6), ez minden, lábfürösztővel rendelkező telepen megfelelő volt. A lábfürösztő hossza legyen legalább 2,5-3 m, hogy a tehenek néhány lépést meg tudjanak tenni benne. Ez csak a 8. telepen nem volt megfelelő. A lábfürösztés gyakorisága állategészségügyi és gazdasági szempontból is kiemelt jelentőségű kérdés. A lábfürösztést hetente legalább kétszer-háromszor kell alkalmazni, ha az állományban a DD fertőzöttség eléri a 10%-ot (6). A vizsgált telepek közül a DD előfordulási aránya mindenhol magasabb volt ennél, a lábfürösztés gyakorisága mégsem érte el egyik 81

telepen sem az ajánlottat. Speijers és mtsai. (24) vizsgálata szerint a gyakoribb lábfürösztés hatékonyabban csökkenti a beteg lábvégek számát, és a DD kiújulását. Az állományszintű lábfürösztés inkább a prevenció, mint a kezelés eszköze. A DD gyógyulása szempontjából a legfontosabb tényezők: a lábvégek tisztasága (ami a megfelelő istálló higiéniát jelenti), a DD-s sebek minél kisebb mérete (ami a hatékony felismerés és rendszeres kezelés hatása) illetve a fertőzött állatok egyedi antibiotikumos kezelése (ismét csak a hatékony felismerést és a rendszerességet hangsúlyozza) (22). Következtetések A sántaság pontozásos bírálata lehetővé teszi, hogy segítségével akár az egész állományra nézve következtessünk a lábvégek állapotára. A telepi hajlamosító tényezők vizsgálatával a lábvégbetegségek kezelésére és megelőzésére telepre szabott megoldást találhatunk. A folyamatos megelőző munka (lábvégek állapotának megfigyelése, rendszeres állomány szintű csülökápolás, lábvég fürösztés, megfelelő környezeti higiénia kialakítása, takarmányozás) jelentősége igen nagy (5). Köszönetnyilvánítás A kutatást az Emberi Erőforrások Minisztérium 17586-3/2013/TUDPOL és 98773/2015/FEKUT sz. támogatási szerződésének segítségével valósult meg. IRODALOM 1. Bicalho, R.C. – Machado, V.S. – Caixeta, L.S.: Lameness in dairy cattle: A debilitating disease or a disease of debilitated cattle? A cross-sectional study of lameness prevalence and thickness of the digital cushion. J. Dairy Sci., 2009. 92. 3175-3184. 2. Borderas, T.F. – Pawluczuk, B. et al.: Claw hardness of dairy cows: Relationship to water content and claw lesions. J. Dairy Sci., 2004. 87. 2085-2093. 3. Brydl E. – Könyves L. – Tegzes L. – Jurkovich V. – Tirián A.: Incidence of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds during the last decade. Magy. Állatorv. Lapja, 2008. 130 (Suppl. 1.). 129. 4. Burow, E. – Thomsen, P.T. et al.: Track way distance and cover as risk factors for lameness in Danish dairy cows. Prev. Vet. Med., 2014. 113. 625-628. 5. Cramer, G. – McDowell, G.A.: Addressing lameness: On the farm and at the industry. Proceedings of the First Dairy Cattle Welfare Symposium. Guelph, Canada, 2012. 255-260. 6. DairyCo: Footbathing and lameness: Effective management for dairy cows. 2009. http://dairy.ahdb.org.uk/resources-library/technical-information/dairyco-healthy-feetprogramme/footbathing-and-lameness-effective-management-for-dairy-cows/#.VZJk9Y5cGRs 7. Groenevelt, M. – Main, D.C.J. et al.: Recovery rates of different lesion classes following early treatment. Proceedings of 17th International Symposium and 9th International Conference on Lameness in Ruminants, Bristol, UK, 2013. 123. 8. Gudaj, R.T. – Brydl, E. – Lehoczky J. – Komlósi I.: Different management methods on prevalence of lameness in 25 Holstein-Friesian herds in Hungary. Acta Vet. Beograd, 2013. 63. 405-420. 9. Hartshorn, R.E. – Thomas, E.C. et al.: Short communication: Minimum bactericidal concentration of disinfectants evaluated for bovine digital dermatitis-associated Treponema phagedenis-like spirochetes. J. Dairy Sci., 2013. 96. 3034-3038.

82

10. Jurkovich V. – Olaszy K. – Lehoczky J. – Könyves L. – Tirián A. – Brydl E.: Egyes lábvégbetegségek előfordulása tejhasznú tehenészetekben. Magy. Állatorv. Lapja, 2007. 129. 468–473. 11. Jurkovich V. – Fóris B. – Végh Á. – Kovács P. – Könyves L. – Brydl E.: Az állatjóllét értékelése hazai tejtermelő tehenészetekben. Magy. Állatorv. Lapja, 2012. 134. 605–613. 12. Jurkovich V. – Fóris B. – Könyves L. – Kovács P. – Brydl E.: Digital dermatitis and other claw disorders mean a serious welfare problem in Hungarian dairy herds. Proceedings of the first dairy cattle welfare symposium. Guelph, Canada, 2012. 208-209. 13. Jurkovich V. – Tőzsér J. – Kézér L.– Kovács L.: The effect of aggressive behaviour on HRV parameters of lame and non-lame cows during feeding. Proceedings and abstracts of 31st World Veterinary Congress, Prague, Czech Republic, 2013. Paper No: 487. 14. von Keyserlingk, M. A. G. – Barrientos, A. et al.: Benchmarking cow comfort on North American freestall dairies: Lameness, leg injuries, lying time, facility design, and management for highproducing Holstein dairy cows. J. Dairy Sci., 2012. 95. 7399-7408. 15. Könyves L. – Brydl E. – Jurkovich V. – Kovács P.: Anyagforgalmi zavarok állománydiagnosztikája tejelő tehenekben. Magyarországi tapasztalatok. Proceedings, Magyar Buiatrikus Társaság 24. Nemzetközi Kongresszusa, Hajdúszoboszló, 2014. 170-172. 16. Leach, K.A. – Whay, H.R. et al.: Working towards a reduction in cattle lameness: 1. Understanding barriers to lameness control on dairy farms. Res. Vet. Sci., 2010. 89. 311-317. 17. Leach, K.A. – Tisdall, D.A. et al.: The effects of early treatment for hindlimb lameness in dairy cows on four commercial UK farms. Vet. J., 2012. 193. 626-632. 18. Mulvany, P.: Dairy cow condition scoring. NIRD Paper, 1977. No. 4468. 19. Norring, M. – Häggman, J. et al.: Short communication: Lameness impairs feeding behavior of dairy cows. J. Dairy Sci., 2014. 97. 4317-4321. 20. Ózsvári L. – Barna R. – Visnyei L.: Lábvégbetegségek okozta gazdasági veszteségek nagyüzemi holstein-fríz tehenészetekben. Magy. Állatorv. Lapja, 2007. 129. 23-28. 21. Randall, LV. – Green, MJ. et al.: Low body condition predisposes cattle to lameness: An 8-year study of one dairy herd. J. Dairy Sci., 2015. 98. 3766-3777. 22. Relun, A. – Lehebel, A. et al.: Effectiveness of different regimens of a collective topical treatment using a solution of copper and zinc chelates in the cure of digital dermatitis in dairy farms under field conditions. J. Dairy Sci., 2012. 95. 3722-35. 23. Somers, J.G. – Frankenna, C.J. et al.: Risk factors for digital dermatitis in dairy cows kept in cubicle houses in The Netherlands. Prev. Vet. Med., 2005. 71. 11-21. 24. Speijers, M.H.M. – Finney, G.A. et al.: Effectiveness of different footbathing frequencies using copper sulfate in the control of digital dermatitis in dairy cows. J. Dairy Sci., 2012. 95. 2955-2964. 25. Sprecher, D.J. – Hostetler, D.E. – Kaneene, J.B.: A lameness scoring system that uses posture and gait to predict dairy cattle reproductive performance. Theriogenology, 1997. 47. 179-187. 26. Thomsen, P.T.: How we can help the busy dairy farmer control digital dermatitis? Proceedings of 17th International Symposium and 9th International Conference on Lameness in Ruminants, Bristol, UK, 2013. 32-34. 27. Ventura, B.A. – von Keyserlingk, M.A.G. – Weary, D.M.: Animal welfare concerns and values of stakeholders within the dairy industry. J. Agric. Environ. Ethics, 2015. 28. 109-126. 28. Whay, H.R. – Main, D.C.J. et al.: Animal-based measures for the assessment of welfare state of dairy cattle, pigs and laying hens: consensus of expert opinion. Anim. Welfare, 2003. 12. 205-217.

83

Methods an point of time for emergency killing in cattle A szarvasmarhák vészhelyzetben való elaltatásának módszerei és időpontja Khol Johannes Lorenz*, Schafbauer Theresa, Wittek Thomas University Clinic for Ruminants, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, Veterinärplatz 1, 1210 Vienna, Austria *

e-mail: [email protected]

SUMMARY Emergency killing is defined as the killing of injured or ill animals to avoid excessive pain or harm. History and results of the clinical examination are important factors contributing to the prognosis in ruminants. Additionally, elevation of enzyme activities and total bilirubin has been shown to contribute to a guarded prognosis. Euthanasia by intravenously drug application is seen as the less stressful method of killing in ruminants. Veterinarians should aim to evaluate each case thoroughly based on their knowledge, case history, clinical findings and laboratory parameters as well as their experience to avoid unnecessarily delays of emergency killing, leading to a prolonged suffering of the animal. Keywords: ruminants, emergency killing, euthanasia, anesthesia, indication ÖSSZEFOGLALÁS A vészhelyzetben való eutanázia definíció szerint egy sebesült vagy beteg állat túlzott fájdalom vagy sérülés nélkül történő elaltatása. A kórtörténet és a klinikai vizsgálat eredménye a prognózis meghatározásának fontos tényezői kérődzőkben. Mindemellett az enzimek aktivitásának növekedése és az összbilirubin emelkedése is a kétes prognózis felé mutató faktornak bizonyul. Az intravénás készítményekkel történő eutanázia látszik a kérődzők elaltatásának legkevesebb stressz okozó módszerének. Az állatorvosok célja minden egyes eset alapos felmérése kell, hogy legyen, egyaránt hagyatkozva a tudásukra, a kórtörténetre, a klinikai vizsgálatok eredményeire, a laboratóriumi paraméterekre, és a tapasztalatukra, hogy elkerüljék az elaltatás szükségtelen késedelmét, ami az állat további szenvedéséhez vezet. Kulcsszavak: kérődzők, vészhelyzetben való elaltatás, eutanázia, anesztézia, indikáció

84

Introduction Emergency killing is defined as the killing of injured or ill animals to avoid excessive pain or harm. The aim of this paper is to provide specific information concerning the methods and the decision-making for emergency killing in cattle. Euthanasia by intravenously drug application Euthanasia by intravenously drug application is seen as the less stressful method of killing in ruminants (2). In Austria, drugs containing pentobarbital, as well as one drug containing a combination of tetracainhydrochloride, mebezoniumiodid und embutramid are licensed for euthanasia in ruminants. All of these drugs have to be administered by a veterinarian after sedation of the animal. When pentobarbital was compared to the combination of tetracainhydrochloride, mebenzoniumiodod and embutramid, pentobarbital seems to be more suitable for euthanasia, especially in pregnant animals (3). Captive bolt stunning and firearms Captive bolt stunning followed by exsanguination and the use of firearms are alternative methods for emergency killing in ruminants. Although these techniques are not regularly performed by veterinarians, they should be able to evaluate their correct application and performance. Both, for captive bolt stunning and firearms the correct position of the equipment regarding the head of the animal is crucial to achieve a proper sedation (6). If captive bolt stunning is applied exsanguination always has to follow within 1 minute after stunning, to avoid resurrection of the animal (4). A pitching rod might be used as an alternative to exsanguination for emergency calling of cattle after captive bolt stunning (1). Decision-making for emergency killing in cattle History and results of the clinical examination are important factors contributing to the prognosis of seriously diseased cattle, such as downer cows. Additionally, elevation of enzyme activities such as creatine kinase, aspartate aminotransferase, ornithine carbamoyltransferase, glutamate dehydrogenase (5, 8) and blood level of total bilirubin (7) has been shown to contribute to a guarded prognosis. But as none of these parameters provides a clear cut off value indicating a poor prognosis and mandatory emergency killing, they may only help to assess the prognosis in combination with history, clinical signs and personal experience. Besides medical considerations, economic and personal factors also contribute to the decision about emergency killing in ruminants. Therefore, veterinarians should aim to evaluate each case thoroughly based on their knowledge, case history, clinical findings and laboratory parameters as well as their experience to avoid unnecessary delays of emergency killing. Discussion As distinct parameters are missing for ruminants, veterinarians have to asses each case individually to decide if a therapy should be prolonged or if emergency killing has to be 85

performed, to avoid pain or harm. History and the outcome of the clinical examination are the most important facts that have to be considered. Additionally, results of blood analysis of enzyme activities may be used to assess the prognosis, depending on the underlying disease. Because of their skills and expertise, veterinarians have a mayor responsibility when it comes to the decision for (or against) an emergency killing. Euthanasia by intravenously drug application should be aspired for emergency killing in cattle whenever possible. REFERENCES 1. Appelt, M. – Sperry, J.: Stunning and killing cattle humanely and reliably in emergency situations – a comparison between a stunning-only and a stunning and pithing protocol. Can. Vet. J., 2007. 48. 529-534. 2. AVMA, American Veterinary Medical Association: AVMA Guidelines for the Euthanasia of Animals: 2013 Edition, Schaumburg, USA, 2013. 3. Blank, C. – Metzner, M. et al.: Euthanasie des Rindes – ein klinischer Vergleich von T61® und Pentobarbital (Eutha® 77). Berl. Münch. Tierärztl. Wochenschr., 2010. 123. 96-102. 4. BMG, Bundesministerium für Gesundheit: Leitfaden für bewährte Verfahrensweisen betreffend Tierschutz bei der Schlachtung. 2014, GZ BMG-74310/0012-II/B/2014. 5. Clark, R. G. – Henderson, H. V. et al.: The ability of biochemical and hematological tests to predict recovery in periparturient recumbent cows. N. Zea. Vet. J., 1987. 35. 126-133. 6. EFSA, European Food Safety Authority: Opinion of the scientific panel on animal health and welfare on a request from the commission related to welfare aspects of the main systems of stunning and killing the main commercial species of animals. EFSA J., 2004. 45. 1-29. 7. Kalaitzakis, E. – Panousis, N. et al.: Clinicopathological evaluation of downer dairy cows with fatty liver. Can. Vet. J., 2010. 51. 615-622. 8. Shpigel, N. Y. – Avidar, Y. et al.: Value of measurements of the serum activities of creatine phosphokinase, aspartate aminotransferase and lactate dehydrogenase for prediction whether recumbent dairy cows will recover. Vet. Rec., 2003. 152. 773-776.

86

Tenyészállatok automatizált citogenetikai szűrővizsgálatai flow citometria és DNS-hisztogram analízis alkalmazásával Automatized cytogenetic screening tests of breeding animals with flow cytometry and DNA histogram analysis Nagy Szabolcs Tamás∗ Állattudományi és Állattenyésztéstani Tanszék, Pannon Egyetem, Georgikon Kar, Deák F. u. 16., H- 8360 Keszthely ∗

e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A tenyészállatok kromoszóma-rendellenességei nagy gazdasági veszteséget okozhatnak az állattenyésztési ágazatnak. Az ellenőrizetlen apaállatok használata mesterséges termékenyítésre a kromoszóma-rendellenességek gyors elterjedéséhez vezethet. Az automatizált sejtanalitika jelentős mértékben megnövelheti a szűrővizsgálatok precizitását és gyorsaságát. A vizsgálatban egy citogenetikailag egészséges kontroll, három transzlokáció-hordozó és meiotikus defektes tenyészbika spermamintáit értékeltem flow citometria alkalmazásával. A kontroll bikához viszonyítva mind a négy terhelt egyed hisztogramprofilja szignifikáns eltérést mutatott (Kolmogorov-Smirnov teszt, P<0,000001). Az eredmények arra utalnak, hogy a DNS-hisztogramok analízise alkalmas lehet citogenetikailag terhelt tenyészállatok és/vagy spermaadagok felismerésére. Kulcsszavak: flow citometria, citogenetika, spermium, transzlokáció SUMMARY Chromosomal abnormalities of breeding animals can cause great economial loss. Unchecked males used for artificial insemination can quickly spread the abnormalities. Automatized cell analysis techniques may increase the precision and speed of the screenings dramatically. In the present study sperm samples of a healthy breeding bull – served as control - three translocation carrier bulls and a bull with meiotic defects were studied with flow cytometry. Histogram profiles of every carrier bull were significantly different from the control male (Kolmogorov-Smirnov test, P<0.000001). Analysis of DNA-histogram profiles may be a useful tool to detect cytogenetically abnormal animals and/or semen doses. Key words: flow cytometry, cytogenetic, spermium, translocation

87

Bevezetés A tenyészállatok kromoszóma-rendellenességei nagy gazdasági veszteséget okozhatnak az állattenyésztési ágazatnak. Az ellenőrizetlen apaállatok használata mesterséges termékenyítésre a kromoszóma-rendellenességek gyors elterjedéséhez vezethet (2, 5). A rendellenességek, és a hordozó állatok felismerése rendkívül fontos. A rendellenes kariotípusú állatok felismerésének klasszikus módszere a vérvételt követő limfocita-tenyésztés és a metafázisos kromoszómák mikroszkópos értékelése (8). Az ilyen jellegű szűrővizsgálatok azonban lassú és munkaigényes feladatok, továbbá olyan esetekben, mint például importált spermaminták ellenőrzése, értelemszerűen nem alkalmazható. Az automatizált sejtanalitika azonban jelentős mértékben megnövelheti a szűrővizsgálatok precizitását és gyorsaságát. A flow citometria rendkívül precíz és gyors sejtanalitikai vizsgálatokat tesz lehetővé, ezért hatékony eszköze lehet a citogenetikai szűrővizsgálatoknak (6, 7). A kisméretű, egyszerűbb, ún. asztali citométerek ma már akár a mesterséges termékenyítő állomások számára is elérhetők, és a rutin spermaértékelés nagy precizitású eszközei lehetnek (4). A jelen vizsgálat célja egy olyan citogenetikai szűrési teszt technikai alapjainak kidolgozása volt, amely a gyakorlat számára elérhető asztali citométerekkel is elvégezhető, és kellően érzékeny a terhelt egyedek és/vagy spermaadagok felismerésére. Kísérleti leírás A vizsgálatban egy citogenetikailag egészséges kontroll, három transzlokáció-hordozó és egy ejakulátumaiban diploid ondósejteket is ürítő tenyészbika mélyhűtött-felolvasztott spermamintáit értékeltem flow citometria alkalmazásával. A vizsgálatba vont egyedek a következők voltak: A: egészséges kromoszómagarnitúrával rendelkező kontroll bika. B: a 2. és 4. kromoszómát érintő reciprok transzlokációt hordozó bika (10) C: a 20. és 24. kromoszómát érintő reciprok transzlokációt hordozó bika (1) D: ejakulátumaiban mintegy 20 – 25%-ban diploid ondósejteket ürítő bika (9) E: a 6. és 29. kromoszómát érintő komplex transzlokációt hordozó bika (11). A mintákat etanolos fixálást követően FXCycle PI/RNase Kit (Life Technologies, F10797) alkalmazásával jelöltem. Mintánként 5000-5000 esemény szórtfény- és fluoreszcencia-intenzitási értékeit rögzítettem Beckman Coulter FC-500 flow citométerrel. A sejtek DNS-tartalmát a vörös fluoreszcencia-intenzitás jelzi, amelyet a citométer FL3 detektorán, lineáris módban rögzítettem. 88

Az egyes egyedek intenzitási hisztogramjait Cyflogic szoftverrel (CyflogicTM software, CyFlo Ltd, Finland) értékeltem, „histogram modeller” opció alkalmazásával kijelölve a fő csúcsokat (1. ábra). A hisztogramok profiljának összevetésére a flow citométer CXP Analysis szoftver hisztogramelemző moduljában elérhető Kolmogorov-Smirnov tesztet alkalmaztam. 1. táblázat. Az egyes bikák DNS-hisztogramjainak és a hisztogramok fő csúcsainak mértani átlag- és variációs koefficiens (CV) értékei. Table 1. Geometric mean and coefficient of variation (CV) values of the DNA histograms and the histogram main peaks.

Bika Bull

Hisztogram Histogram

Fő csúcs Main peak

mértani átlag geometric mean

CV CV

mértani átlag geometric mean

CV CV

A

124,33

29,08

113,04

14,83

B

185,05

29,45

148,32

17,03

C

158,64

34,35

137,17

14,07

D

188,85

40,73

142,72

16,79

E

158,17

31,12

135,31

15,35

Eredmények és megbeszélés Az egyes bikák DNS-hisztogramjai (1. ábra) mindegyik egyed esetében a spermiumokra jellemző „L” alakú eloszlást mutatták, ami a lézersugáron áthaladó spermiumok véletlenszerű orientációjának az eredménye (3). A „histogram modeller” opcióval azonban minden esetben kijelölhető volt a hisztogramok fő csúcsa, amely az azonos orientációjú spermiumok fluoreszcencia-intenzitási értékeit jelzi. Az 1. táblázatban látható az egyes egyedek DNShisztogramjainak és fő csúcsainak geometriai átlag- és variációs koefficiens (CV) értékei. A kontroll bikához viszonyítva mind a négy terhelt egyed hisztogramprofilja szignifikáns eltérést mutatott (P<0,000001). Az eredmények arra utalnak, hogy a DNS-hisztogramok analízise alkalmas lehet citogenetikailag terhelt tenyészállatok és/vagy spermaadagok felismerésére. A jelen eredményekre építve további vizsgálatokat tervezünk nagyobb egyedszám alkalmazásával, ismeretlen citogenetikai státuszú egyedek értékelésével a teszt diagnosztikai-prognosztikai értékének megállapítására. Köszönetnyilvánítás Köszönettel tartozom Dr. Magnus Andersson-nak (Helsinki Egyetem, Finnország) a terhelt bikák spermamintáiért. A kutatás támogatója: Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok – OTKA K-109039

89

IRODALOM 1. Andersson, M. - Aalto, J. et al.: Embryo quality and andrological study of two subfertile bulls versus five control bulls with normal fertility. Theriogenology, 1992. 38. 623-631. 2. Ducos, A. – Revay, T. et al.: Cytogenetic screening of livestock populations in Europe: and overview. Cytogenet. Genome Res.. 2008.120. 26-41. 3. Gledhill, B.L.: Cytometry of deoxyribonucleic acid content and morphology of mammalian sperm. J. Dairy Sci., 1983. 66. 2623-2634. 4. Hossain, M.S. – Johannisson, A. et al.: Flow cytometry for the assessment of animal sperm integrity and functionality: state of the art. Asian J. Androl., 2011. 13. 406-419. 5. Larsen, J. - Christensen, K. et al.: High resolution DNA flow cytometry of boar sperm cells in identification of boars carrying cytogenic aberrations, Theriogenology, 2004. 62. 501-511. 6. Lewalski, H. – Otto, F.J. et al.: Analysis of the 1/20 translocation in ram spermatozoa by flow cytometry. Genet. Sel. Evol., 1991. 23 152-156. 7. Lewalski, H. – Otto, F.J. et al.: Flow cytometric detection of unbalanced ram spermatozoa from heterozygous 1;20 translocation carriers. Cytogenet. Cell Genet., 1993. 64. 286-291. 8. Matsson, P. – Annerén, G. et al.: Flow cytometric karyotyping of mammals, using blood lymphocytes: Detection and analysis of chromosomal abnormalities. Hereditas, 1986. 104. 49-54. 9. Revay, T. – Kopp, C. et al.: Diploid spermatozoa caused by failure of the second meiotic division in a bull. Theriogenology, 2010. 73. 421-429. 10. Switonski, M. – Andersson, M. et al.: Identification of a new reciprocal translocation in an AI bull by synaptonemal complex analysis, followed by chromosome painting. Cytogenet. Genome Res., 2008. 121. 245-248. 11. Venhoranta, H. – Pausch, H. et al.: Ectopic KIT copy number variation underlies impaired migration of primordial germ cells associated with gonadal hypoplasia in cattle (Bos taurus). PLoS One. 2013. 26.8(9):e75659.

90

Szarvasmarhák neosporózisának előfordulása a Kárpát-medencében Incidence of bovine neosporosis in the Carpathian Basin Sáfár János*, Bajcsy Árpád Csaba** Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, H-2225 Üllő - Dóra major * egyetemi hallgató **e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A Neospora caninum protozoon felelős a szarvasmarha fertőző eredetű vetéléseinek egy jelentős részéért (jellemzően a vemhesség középső szakaszában), leggyakrabban azonban klinikailag egészséges hordozó borjak jönnek a világra, míg a vetélt magzatoknál kórszövettanilag multifokális encephalitis és más szervek gyulladásos léziói észlelhetők. A kórokozó világszerte elterjedt, ugyanakkor vizsgálatonként változatos szeroprevalenciát mutat. Felmérések szerint Magyarországon a tehenek 2,5 %-a, Szlovákiában 2,3 %-a, Horvátországban 5,8%-a és Romániában 34,8 %-a volt szeropozitív, míg a vetélt állatoknál ennél magasabb, Magyarországon 10 %-os, Szlovákiában 20,1 %-os, Romániában pedig 40,9 %-os szeropozitivitás volt mérhető. A szeropozitivitás magasabb az idősebb állatokban, illetve a szeropozitív anyák utódai között, vagyis szarvasmarháknál mind a vertikális, mind a horizontális fertőződés létrejöhet, mely utóbbiban az együtt tartott húsevők (végleges gazdák) jelentős szerepet. Vizsgálatok alapján a kedvencállatokhoz képest a pásztorebek között is, és az ilyen állatokat tartó gazdaságokban a köztigazda szarvasmarhák között is magasabb a szeropozitívak aránya. Kulcsszavak: Neospora caninum, szarvasmarha, Kárpát-medence SUMMARY Neospora caninum is a protozoon pathogen, which is responsible for a significant percentage of infectious abortions in cattle, typically during the mid-term of pregnancy, though in most cases, a clinically healthy carrier calf is born. In the aborted fetuses the observable histopathological findings are multifocal encephalitis and inflammatory lesions in other organs. Although this protozoon is widespread in the world, different studies show different levels of seroprevalence. According to research results, the seropositivity of cows was 2,5% in Hungary, 2,3% in Slovakia, 5,8% in Croatia and 34,8% in Romania, while in animals that had abortus the prevalence was 10% in Hungary, 20,1% in Slovakia and 40,9% in Romania. Seropositivity is generally higher in older animals, and in the offsprings of seropositive cows, so in cattle, both vertical and horizontal infection is possible. Carnivores, that are kept near

91

livestock, as definitive hosts, can play a significant part in the latter. Studies show that especially sheepdogs, and cows that live in farms with sheepdogs have higher seropositivity. Keywords: Neospora caninum, cattle, Carpathian Basin A szarvasmarhák esetén a baktériumok, vírusok és gombák mellett gyakran a heteroxen élősködő Neospora caninum protozoon kórtani szerepe is felmerülhet a vetélések során, mely kórokozó korábbi vizsgálatok szerint a fertőző eredetű vetélések 10-14 %-áért felelős (13). A végleges gazdák (kutya és prérifarkas) fertőződése szempontjából jelentős a sporulált oocysta vagy a fertőzött tehenektől származó placentában és nyers húsban lévő ciszták felvétele, majd a parazita bélhámban történő megtelepedése. Ezzel szemben a köztigazdák (szarvasmarha, más kérődző, illetve házi és vadon élő állatok) esetén megkülönböztethető az exogén transzplacentáris transzmisszió (ekkor a vemhes állat a környezetből veszi fel a kórokozót), illetve az endogén transzplacentáris transzmisszió (mikor a fertőzött anyaállat szöveteinek cisztáiban nyugvó bradyzoiták reaktiválódnak), melynek során a N. caninum a vérárammal a magzatba jut. A szarvasmarhák neosporózisának leggyakoribb tünete a vetélés, mely akár járványos méreteket is ölthet. Főleg a vemhesség középső szakaszában következik be, és a szeropozitív anyák esetén jóval gyakoribb, mint a szeronegatívoknál, de korai magzatelhalás esetén a magzatok felszívódása és visszaivarzás is előfordul. Legtöbbször azonban a fertőzött magzat túlél és klinikailag egészséges hordozó lesz, ritkán viszont idegrendszeri tüneteket is kiválthat. A vetélt magzatokban nincs jellemző kórbonctani elváltozás, kórszövettannal leggyakrabban multifokális encephalitis és más szervek (vázizmok, szív, máj, tüdő, vese és placenta) gyulladásos léziói észlelhetők. A diagnosztikában elsősorban az immunhisztokémia és a PCR játszik szerepet a vetélt magzatok esetén, míg élő állatoknál a vérből, illetve tejből való specifikus ellenanyagkimutatást alkalmazzák rutinszerűen, ugyanis a vér- illetve spermaminták PCR-vizsgálata a nem megbízható az időszakos parazitémia miatt (14, 15). A tejminták vizsgálatával kapott ELISA-eredmények egyenes arányban állnak a vérből kapott eredményekkel (8, 17), mindemellett egyszerűbb, olcsóbb és kisebb a stressz okozta termeléskiesés is (17). Egy romániai vizsgálat (5) szerint a tej ELISA jól használható a tejelő tehenészetek esetén a N. caninum prevalencia felmérésére, illetve magas prevalencia gyanúja esetén egyedi minták helyett elegyminták is használhatók. A N. caninum világszerte és Európában is elterjedt, de felmérésenként igen változatos, 5-24% közötti szeroprevalenciát mutat, továbbá az egyes állományok között is jelentősek a különbségek. Az első hazai szövettani és mikrobiológiai módszerekkel bizonyított Neospora caninum okozta vetélést 2001-ben írták le (2). Észak-Magyarországon (10) a vizsgált állatok 2,5%-a bizonyult szeropozitívnak és az állományok 38%-a volt érintett, de a szeropozitivitás magasabb volt a tejelő tehenek között a húsmarhákhoz képest (noha a fajta prediszpozíció nem volt szignifikáns), ez azonban valószínűleg függ az eltérő tartástechnológiától, a fertőző forrásokhoz való hozzáféréstől, a termelési feltételektől és hogy meddig tartják tenyésztésben az állatokat, így gyakoribb az idősebb állatok körében is, mely a horizontális fertőződésre hívja fel a figyelmet. A vetélt állatok között egy korábbi hazai vizsgálat szerint 10%-os

92

pozitivitás volt mérhető (9), míg egy kelet-szlovákiai felmérésben a vetélt tejelő (főként Holstein-fríz) teheneknél 20,1%-os, nem vetélteknél 2,3%-os szeroprevalenciát mértek (16). Ugyanakkor romániai tejelő állományokban a vizsgált tehenek 34,8%-a, a borjak 30,8 %-a, míg a korábban vetélt tehenek 40,9%-a volt szeropozitív (6). Egy szlovákiai félintenzív állományban (Szlovák tarka és Ayrshire keresztezett állatok) a tehenek 24,1%-a, a vetélt tehenek 41%-a, a nem vetéltek 2,2%-a és az üszők 43,3%-a volt szeropozitív (18), de horvátországi tejelő tehenekben alacsonyabb, 5,8%-os szeroprevalenciát mutattak ki. Ezen kívül jelentős eltérések mutatkoznak a vizsgált állományok között, így Gavrea és mtsai. (6) 11,1 és 60,0% közötti, míg Reiterová és mtsai. (16) vizsgálatában a különböző régiókban és körzetekben 7,8 és 39,4% közötti szeropozitivitást mértek, mely valószínűleg összefügg a legeltetési szezonnal és a vadon élő végleges gazdákkal való kontaktussal. A vizsgálatok szerint a szeropozitív anyák utódai között jóval magasabb a szeropozitív borjak aránya, mint a szeronegatív anyák esetén (18) félintenzív állományban 61,7 %-os szeropozitivitást mértek a szeropozitív tehenek utódai között, szemben a szeropozitív anyák üszőborjainál mérhető 28,1%-kal). A végleges gazdákat tekintve a hazai vizsgálatok (11) szerint vidéki kutyáknál nagyobb a szerokonverzió mértéke, mint a városi ebeknél, illetve a pásztorebek között is gyakoribb (29,3 %), szemben a kedvencállatokkal (1,2 %). Gavrea és mtsai. (7) romániai vizsgálatában a hazainál magasabb szeropozitiviásról számolt be, mely vadászebeknél meghaladta az 50 %-ot is. A szeropozitív kutyát tartó gazdaságok nagy részében a szarvasmarhák szeropozitivitása is igazolt volt, mely alapján a szarvasmarháknál is jelentős posztnatális, horizontális fertőződés hátterében az együtt tartott, illetve kóbor kutyák által ürített oocysták szájon át történő felvétele állhat. A szarvasmarha mellett a környező országokban végeztek kecskéket érintő felméréseket is: Csehországban felnőtt kecskéknél 6 %-os (3), romániai tejelő állományokban 2,3 %-os (12), míg szlovákiai (4) kecskéknél 15,56 %-os, gidáknál 14,6 %-os szeropozitivitást mértek. Jelenleg még nem áll rendelkezésre biztonságos gyógyszer a neosporózis kezelésére, továbbá a már elérhető elölt N. caninumot tartalmazó vakcina eredményei sem egyértelműek. Ebből adódóan a neosporózis elleni védekezésben elsődleges a végleges gazdák potenciálisan fertőzött szövetekhez (vetélt magzat, magzatburok) való hozzáférésének, illetve a köztigazdák esetén az ivóvíz és takarmány fertőződésének megakadályozása, valamint a szeropozitív anyák és utódaik tenyésztésből való kizárása. IRODALOM 1. Antós, M.: Neospora caninum okozta vetélés szarvasmarhában. Hallgatói önkéntes témafeldolgozás, Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar, Nagyállat Klinika, 2011. 2. Bacsadi, Á. – Bajmóczy, E. – Matiz, K. – Kiss, I.: Bovine abortion associated with Neospora caninum in Hungary. Acta Vet. Hung., 2001. 49. 185-189. 3. Bartova, E. – Sedlak, K.: Toxoplasma gondii and Neospora caninum antibodies in goats in the Czech Republic. Veterinarni Medicina, 2012. 57. 111–114. 4. Čobádiová, A. – Reiterová, K. et al.: Toxoplasma gondii, Neospora caninum and tick-transmitted bacterium Anaplasma phagocytophilum infections in one selected goat farm in Slovakia. Acta Parasitol., 2013. 58. 541-546.

93

5. Enachescu, V. – Ionita, M. – Mitrea, I. L.: Comparative study for the detection of antibodies to Neospora caninum in milk and sera in dairy cattle in southern Romania. Acta Parasitol., 2014. 59. 5-10. 6. Gavrea, R.R. – Iovu, A. et al.: Seroprevalence of Neospora caninum in dairy cattle from northwest and centre of Romania. Parasite, 2011. 18. 349-351. 7. Gavrea, R. – Mircean, V. et al.: Epidemiological survey of Neospora caninum infection in dogs from Romania. Vet. Parasitol., 2012. 88. 382-385. 8. Gonzalez-Warleta, M. et al.: Anti-Neospora caninum antibodies in milk in relation to production losses in dairy cattle. Preventive Veterinary Medicine, 2011. 101. 58–64. 9. Hornok, S. – Näslund, K. – Hajtós, I. – Tanyi, J. – Tekes, L. – Varga, I. – Uggla, A. – Björkman, C.: Detection of antibodies to Neospora caninum in bovine postabortion blood samples from Hungary. Acta Vet. Hung., 1998. 46. 431-436. 10. Hornok, S. – Edelhofer, R. – Hajtós, I.: Seroprevalence of neosporosis in beef and dairy cattle breeds in northeast hungary. Acta Vet. Hung., 2006. 54. 485–491. 11. Hornok, S. – Edelhofer, R. – Fok, É. – Berta, K. – Fejes, P. – Répási, A. – Farkas, R.: Canine neosporosis in Hungary: Screening for seroconversion of household, herding and stray dogs. Vet. Parasitol., 2006. 137. 197–201. 12. Iovu, A.. – Györke, A. et al.: Seroprevalence of Toxoplasma gondii and Neospora caninum in dairy goats from Romania. Vet Parasitol., 2012. 186. 470-474. 13. Mcewen, B. – Carman, S.: Animal Health Laboratory Reports — Cattle, Bovine abortion update, 1998–2004. Can. Vet. J., 2005. 46. 46. 14. Okeoma, C.M. – Williamson, N.B. et al.: The use of PCR to detect Neospora caninum DNA in the blood of naturally infected cows. Vet. Parasitol., 2004. 122. 307–315. 15. Ortega-Mora, L. – Gottstein, B. et al.: Protozoal abortion in farm ruminants; guidelines for diagnosis and control, 1st ed. CABI Publishing (ISBN 978-1-84593-211-214), 2007. 16. Reiterová, K. – Spilovská, S. et al.: Neospora caninum, potential cause of abortions in dairy cows: the current serological follow-up in Slovakia. Vet. Parasitol., 2009. 159. 1-6. 17. Schares, G. – Barwald, A. et al.: Adaptation of a commercial ELISA for the detection of antibodies against Neospora caninum in bovine milk. Vet. Parasitol., 2003 120. 55–63. 18. Špilovská, S. – Reiterová, K. – Antolová, D.: Neospora caninum - associated abortions in Slovak dairy farm. Iran. J. Parasitol., 2015. 10. 96-101.

94

Eprinex the volume of evidence, now in Hungary Eprinex a nyilvánvaló bizonyitékok sokasága, most Magyarországon Lopes Esteves Rui* Merial Animal Health, Lyon, France *e-mail: [email protected]

The product Eprinex was the outcome of an intensive and focused research programme. The product it is today in the field is both a testament to this programme but also to the scientific proof that has been built around both the product and its active, Eprinomectin, over the 18 years since its launch. The plethora of publications that now exist detail how effective and reliable the product is, how versatile it can be, how it can be a driver of productivity in both beef and dairy environments and how its pharmacokinetics and unique formulation are behind both its performance and its favourable food and user safety profile. The active ingredient of Eprinex, eprinomectin, resulted from a targeted programme of discovery and development at the Merck Research Laboratories. The objectives of the research programme were to find a molecule that possessed all the favourable characteristics of the pioneer compound ivermectin, but in addition had greater potency, particularly against one of the dose-limiting nematode genera, Cooperia. ln addition, the search was focused on finding a compound with a pharmacokinetic and safety profile that was consistent with very short or zero withholding periods for both meat and milk (1). The profile of the marketed formulation - a 5% oil-based solution for topical application, administered at a recommended dose rate of 500 mcg eprinomectin/kg live weight - met or exceeded the objectives of the research. Efficacy levels of >99% were reported in induced infections of both adult and immature gastrointestinal and lung nematodes of cattle, even at dose rates less than that recommended (2). ln addition, >99-100% efficacy was observed against ectoparasites in several classes, including lice, mange mites and flies (2). Further publications then confirmed the high levels of efficacy of eprinomectin under carefully controlled experimental conditions against diverse parasite genera comprising adult and immature gastrointestinal nematodes of the genera Bunostomum, Cooperia, Haemonchus, Nematodirus, Oesophagostomum, Ostertagia, Trichostrongylus and lungworms, Dictyocaulus viviparus (3, 4); sucking and chewing lice (5, 6); warble fly larvae, Hypoderma spp. (8) and mange mites Chorioptes bovis and Sarcoptes scabiei (9). Pour-On products have become the mainstay of parasiticide control programs. This has been significantly driven by the convenience that such products provide. The oil-base in Eprinex further adds to the convenience factor, providing a weatherproof ability over and above just being able to treat animals at risk of imminent rain conditions. This formulation base is 95

odourless and non-flammable and has been well-proven to provide a reliable delivery of the active ingredient and a subsequent well-proven efficacy profile. However, Pour-On products have also been described as being slow in their delivery of their payload and affected by the social grooming behavior of cattle. It many of the Eprinex studies detailed earlier, treated and control animals were not only penned separately, but the cattle were individually stanchioned to ensure that they could neither groom or lick themselves nor their neighbours. As such the measured efficacy was that resulting solely from the eprinomectin that was absorbed percutaneously or spread topically across the skin from the site of application. The unique characteristics of the Eprinex formulation and of the active itself (Eprinomectin) ensure efficient transfer of the active across the skin, rapid attainment of effective levels in the blood and a tissue distribution profile favouring prolongation of the levels required for efficacy. Eprinomectin is also the most potent Macrocyclic Lactone (ML) molecule (10, 11) available. The end result is a Pour-On product that acts quickly. Paul et al. (12) and Baggot et al. (13) compared the speed of efficacy after treatment of Eprinex with a range of other ML Pour-On and Injectable products. In both papers, Eprinex was the fastest product to reach significant levels of efficacy, even faster than the injectable preparations used, demonstrating 100% reduction of eggs within 3 days. The persistent efficacy of parasiticides is also an important property, providing longer control of problem parasites. It can also affect therapeutic efficacy, for example in mange. Mite eggs are not susceptible to most acaricides and can hatch subsequent to treatment: if the drug concentrations remain high enough to cover the period over which mite eggs typically hatch 3 to 10 days - then efficacy with a single treatment is possible. Persistency may also help animals to recover from clinical nematode infections, for example parasitic bronchitis in which cattle should remain free of re-infection for long enough for the pathological changes in the lung to resolve (14). Following administration at the recommended dosage, eprinomectin persists at effective concentrations for 3-4 weeks and thus controls re-infection with parasitic nematodes for about a month when cattle are challenged artificially (15) or graze contaminated pastures. What differentiates eprinomectin from most other topical endectocides is that, because of its high potency, it has persistent activity against 10 or more species of parasitic nematode, in contrast to other compounds that have persistency claims against as few as two species (16). If one is focusing on the value of Eprinex in strategic parasite control programmes, designed to limit pasture contamination with worm eggs, the potential result can be 5-8 weeks or even longer against some nematode species (17). Part of the development programme for eprinomectin was devoted to studies that explored practical aspects of product use in the field. For example, in several trials the effects of coat length, rain and weather conditions on efficacy were examined (18) and these showed that efficacy was unaffected by weather and demonstrated the robustness of the product under a wide variety of use conditions likely to be encountered at farm level. Being essentially

96

weatherproof improves the convenience and reliability of Eprinex and reinforces the unique nature of the product’s formulation. Over the years since the introduction of eprinomectin, clinicians have described its use of in a number of species other than cattle and in addition there have been articles in the scientific literature, for example sheep (19). goats (20), horses (21), alpacas (22), camels (23), pets and wildlife. Much has happened in the 18 years since Eprinex was launched. The product has been the subject of much scientific review. Publications focused on: reconfirming its efficacy and useful residues profile; assessing its efficacy in other species, against other parasites and in combination with other actives; considering its potential for removal of resistant worms; quantifying its ability to improve meat, milk and reproductive productivity; demonstrating its ability to improve grazing behavior and responsiveness to vaccine as well as linking it with diagnostic tools that can predict the likely productivity responses to be achieved after treatment. These post-launch studies are added to an impressive pre-launch dataset that included >100 dose selection and dose confirmation studies and more than 20 large scale field studies. Gastrointestinal nematode infections limit the productivity of ruminant livestock. Many studies have looked into this including their effect on milk production. Gross et al. (24) reviewed more than 80 field trials on this subject and reported an overall median increase in milk production after anthelmintic treatment of 0.63 kg/day. What is generally agreed is that whilst significant milk productivity benefits can be achieved from anthelmintic treatment, it cannot be assumed that every treatment of an adult dairy cow will produce a cost-effective increase in milk output. What is required is a way to identify which herds can provide high returns from a treatment. Using conventional worm detection methods have either shown poor correlation with productivity (e.g. fecal egg count levels) or are impractical or marginally cost-effective (e.g. individual analysis of blood for indicators such as pepsinogen). In more recent times, an ELISA-based approach was developed to measure the immunological response of adult dairy cows to the worm burdens they carried and the larvae they were picking up in the feed. The logic was simple, being that adult cows were diverting resources to control the worm challenge and the greater this diversion (i.e. the greater the immune response), the greater the likelihood that the cow or herd was not optimally using its resources to produce milk. A kit was developed and has been commercialized for blood and milk samples to enable such a measurement of response to worm challenge. This ELISA kit was trialed and validated over 100s of dairy herds. The graph below demonstrates the likely relationship between treatment and milk improvement based on the ELISA results seen. The bulk milk ODR (ELISA result) has been shown to have value as a guide to the likelihood of an increase in milk yield following eprinomectin treatment (25). Eprinex can be easily used in dairy cows, lactating or dry, and for all the efficacy reasons detailed above it is understandable why there would be such a likely relationship between usage of the product and improved milk production.

97

Many studies have subsequently been conducted to demonstrate the milk productivity benefits possible from the usage of Eprinex in dairy cows in conjunction with the ELISA test such as Charlier (26) in 119 herds demonstrating up to 4 kg/cow/day in herds with high ELISA results.

The ELISA results have also been used to identify herds at risk of reproductive inefficiencies related to parasite burdens (27-29). Benefits in calving percentages and the time between calving and pregnancy have been demonstrated. Up to 7% improvement in calving, up to 12.9 days shorter period between calving and conception and up to 25% fewer services per conception have been seen in these studies. Eprinex has been well- proven as an option for improving milk productivity, as can be seen from the table below. The table describes benefits from the control of worms. Similar benefits have been seen from control of ectoparasites such as Sarcoptes spp and Chorioptes spp (0.81L/cow/day/: /30/ and 2L/cow/day: /31/). As dairy farmers are needing to get as much milk as they can per lactation it appears logical to use the ELISA test on bulk milk to identify the potential impact of parasites on production and then to use Eprinex on dairy cows if the results are supportive.

98

The immune response is also important for enabling cattle to deal with disease. Vaccines have become an important part of many farm animal health programs. Whether vaccines are used for prevention in individual animals of clostridial diseases, respiratory diseases, infectious reproductive problems and individual key diseases such as rabies or Foot and Mouth Disease, or whether they are used in cows to ensure the availability of high quality colostrum for young calves, it is critical that vaccinated animals respond optimally to the vaccines. An aspect of subclinical parasitism of particular interest is that of immune interactions between helminths and other infectious agents, such as viruses and bacteria, and also other antigens. This has been reported in cattle with fasciolosis (32, 33), but also in swine with nematode infections, where a negative association between ascariasis and responses to vaccination have been described or suggested (34 - 37). Studies utilizing the ELISA test and/or treatment with Eprinex have demonstrated that effective parasite control can assist in improving the humoral and cellular responses of treated animals to vaccines (38-40). Finally, a key driver of productivity and health in productive animals is feed. Grazing animals need to efficiently and effectively use the pasture that they are on. Whilst this seems self-evident, just because a calf or cow spends most hours standing in a paddock doesn’t mean it grazes that paddock in an effective manner. The major effect of most internal parasites of cattle is to reduce appetite. However, studies have also shown that the parasitized cattle not spend less time grazing but they also are less selective in what they graze and less efficient in their ruminating activity. Usage of Eprinex has been shown to improve grazing behavior. More time spent grazing (almost an extra hour), more time spent ruminating, a higher intake of the quality components on pasture (e.g. clovers) and a greater overall dry matter intake have all been seen (25, 41, 42). The end result is better usage of the pasture and greater productivity, with greater weight gain and increased milk output per cow. The introduction of Erpiex with eprinomectin not only provided veterinarians and farmers with a valuable, unique addition to their parasite treatment options, but also provided researchers with a valuable tool with which to investigate various aspects of parasitism in cattle and particularly in lactating dairy cows. The continued developmental research and support behind eprinomectin has provided greater knowledge and understanding of several common and important parasites of the bovine and their control, ensuring that cattle farmers, cattle veterinarians and, most importantly, the cattle themselves have profited. A felhasznált irodalom, az érdeklõdõk részére, a szerzőnél rendelkezésre áll. 99

Differences in observable traits during veterinary treatment in dairy and beef cattle Viselkedésbeli különbségek állatorvosi vizsgálat közben tejhasznú és húshasznú szarvasmarhában Fóris Borbála 1*, Trißl Silke 1, Graunke Katharina 2, Langbein Jan2 1

Institute of Genetics and Biometry, Leibnitz Institute for Farm Animal Biology (FBN), D-18196 Dummerstorf, Germany 2 Institute of Behavioural Physiology, Leibniz Institute for Farm Animal Biology (FBN), D-18196 Dummerstorf, Germany *e-mail: [email protected]

SUMMARY We conducted temperament tests (crush score: CS and flight speed: FS) and observed the performed ear postures during a veterinary examination in 86 dairy and 124 beef cattle, three times, at 7-week intervals. Our aim was to find easily observable traits as potential candidates for future welfare indicators. In each of our examinations dairy heifers had a significantly lower CS and FS than beef heifers, although CS is not practical for dairy cattle, as most of the animals get low scores, which do not reflect the existing small individual differences. We assessed the duration of 5 different ear postures and ear posture changes. We could not detect any significant correlation between single ear postures and CS or FS. Dairy cattle showed backward ear postures significantly longer than beef cattle, these postures were associated with fear in sheep. Beef heifers had significantly less ear posture changes than dairy cattle. The meaning of ear posture changes is controversial in the literature. The results indicate that ear postures may be valuable candidates for future welfare markers but further validation is needed. Key words: animal welfare, temperament, behavior, ear posture ÖSSZEFOGLALÁS Az egyes állatok vérmérséklete meghatározhatja, hogy miként reagálnak különféle környezeti hatásokra, ezáltal az állatjóllétet is befolyásolhatja. 86 tejhasznú és 124 húshasznú szarvasmarha temperamentumát és állatorvosi vizsgálat közbeni viselkedését vizsgáltuk három alkalommal, 7 hetes időközönként. A tejhasznú szarvasmarhák úgy a szorító tesztben, mint a menekülési sebesség tesztben alacsonyabb pontszámot kaptak a húshasznú állatoknál. A szorító teszt, a menekülési sebesség teszttel ellentétben, tejhasznú állatok vérmérsékletének vizsgálatára csak korlátozottan alkalmas, mert nem mutatja a finomabb egyedi különbségeket. Videófelvételek alapján 5 különböző fül pozícióhoz tartozó időtartam és a pozíciók közti 100

váltás gyakorisága került kiértékelésre. Nem találtunk szignifikáns összefüggést az egyes fül pozíciók előfordulása és a temperamentum tesztek eredménye között. Tejhasznú állatokban hosszabb ideig volt megfigyelhető a hátrafelé irányuló fülállás, amit juhokban félelemmel hoztak összefüggésbe. A húshasznú állatok ritkábban váltották az egyes fül pozíciókat. Ezt a paramétert korábbi vizsgálatok juhokban negatív, míg tejhasznú marhákban pozitív érzelmi állapottal kötötték össze. Az eredmények alapján a fülek állása valószínüleg az aktuális érzelmi állapottal és nem a vérmérséklettel van összefüggésben így alkalmas alap lehet állatjólléti markerek kifejlesztéséhez Kulcsszavak: állatjólét, vérmérséklet, viselkedés, fül pozíció Introduction The development of animal based welfare indicators is crucial in order to understand how animals experience the conditions in which they live (8). Temperament may influence the perception and the given response to a particular challenge and thus the welfare of the individual (4). The aims of this study were (a) to compare the usability and the results of two temperament tests in dairy and beef cattle (b) to find easily observable traits as potential candidates for future welfare indicators. Methods and materials 86 dairy (German Holstein, farm 1) and 124 beef (Angus/Limousin/Fleckvieh crossbreeds, farm 2) heifers were restrained in a crush and examined by a veterinarian at an unfamiliar place three times at 7-week intervals (EX1-3). For each examination the following parameters were recorded: flight speed (FS), temperament score (CS) on a 1-5 scale and a 60 sec video. Performed ear postures (P1-P5) and ear posture changes were assessed from the video using Observer XT. We tested the differences between groups and examinations using the Chisquared test for CS and Wilcoxon-Rank test for the remaining features. Results and discussion Crush score: CS is used to assess temperament mainly in beef cattle (7) but Gibbons et al. (2) used it also in dairy cattle. In each of our three examinations dairy heifers had a significantly lower CS (CS 1-3, mean CS 1.8) than beef heifers (CS 1-5, mean CS 2.9; p < 0.001). We could not find any statistically significant difference within the examinations in dairy cattle, which are in line with the results by Gibbons et al. (2). For beef cattle we found a significant difference between EX1 (mean CS=3.6) and both following examinations EX2 (mean CS=2.5) and EX3 (mean CS=2.5). The difference can be due to the different location of EX1. For dairy cattle CS is not practical, as most of the animals get low scores, which do not reflect the existing small individual differences. Flight speed: Previous work indicates that FS is consistent in beef cattle and in dairy heifers (3,2). In our study, FS for dairy cattle was significantly lower (mean FS1=0.40, FS2=0.49, FS3=0.76) than for beef cattle (mean FS1 = 1.15, FS2=2.18, FS3=2.00; p<0.001) in each of the three examinations. In dairy cattle FS increased slightly over time. In beef cattle FS

101

increased between EX1 and EX2 and decreased between EX2 and EX3. The changes may be due to sensitization or animal growth. FS is an objective measure and it is more suitable for assessing temperament in dairy cattle than CS. Ear posture: Dairy cattle showed ear postures with at least one ear backward (P3) or both backward (P5) significantly longer than beef cattle (mean P3 over EX1-3: 23.6 vs. 15.4 s). In sheep Boissy et al. (1) associated backward ear positions with fear. We could not detect any significant correlation between single ear postures and CS or FS. These results indicate that ear postures may reflect the current emotional state and thus, they may be valuable candidates for future welfare markers. Unlike in the study of Proctor et al. (5) we do not have control observations before and after the negative treatment, thus more work is necessary. Ear posture changes: Beef heifers had significantly less ear posture changes during the 60s of observation (mean over EX1-3: 27.5 vs 38.4) than dairy cattle. In sheep frequent ear posture changes were associated with negative (6) while in dairy cattle with positive emotional states (5). Further validation with control observation is needed. REFERENCES 1. Boissy, A. - Aubert, A. et al.: Cognitive sciences to relate ear postures to emotions in sheep. Animal Welfare, 2011. 20. 47-56. 2. Gibbons, J. M. - Lawrence, A. B. - Haskell, M. J.: Consistency of flight speed and response to restraint in a crush in dairy cattle. Applied Animal Behaviour Science, 2011. 131. 15–20. 3. Müller, R. - Von Keyserlingk, M. A.: Consistency of flight speed and its correlation to productivity and to personality in Bos taurus beef cattle. Applied Animal Behaviour Science, 2006. 99. 193–204. 4. Ohl, F. - Putman, R.: Animal Welfare at the group level: more than the sum of individual welfare? Acta Biotheoretica, 2014. 62. 35-45. 5. Proctor, H. S. - Carder, G.: Can ear postures reliably measure the positive emotional state of cows? Applied Animal Behaviour Science, 2014. 161. 20–27. 6. Reefmann, N. - Kaszás, F. B. et al.: Ear and tail postures as indicators of emotional valence in sheep. Applied Animal Behaviour Science, 2009. 118. 199–207. 7. Tőzsér, J. – Szentléleki, A. – Zándoki, R. – Maros, K. – Domokos, Z., Kuchtík, J.: Evaluation of temperament tests in beef steers. Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun., 2005. 53. 99–104. 8. Wemelsfelder, F. – Mullan, S.: Applying ethological and health indicators to practical animal welfare assessment. Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 2014. 33. 111-120.

102

A bal oldali oltógyomor-helyzetváltozás műtéti megoldásának gazdasági elemzése egy nagy létszámú tehenészetben Decision analysis of the surgical correction of left displaced abomasum in a large-scale dairy herd Fodor István1*, Biczó András2, Matyovszky Balázs3, Ózsvári László1 1

SZIE-ÁOTK Állat-egészségügyi Igazgatástani és Agrárgazdaságtani Tanszék, Budapest 2 Taxbi Kft., Hottó 3 Állatszerviz Kft., Zalaegerszeg *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A bal oldali oltógyomor-helyzetváltozásra (OHV) jelentős gazdasági veszteséget okozó betegségként kell tekinteni, mely időnként állományszintűvé is válhat. A szerzők egy nyugatmagyarországi 930 tehenes holstein-fríz tehenészetben elemezték az OHV műtét gazdaságosságát 2012. január 1. és 2014. december 31. között. A vizsgált időszakban 185 bal OHV esetet diagnosztizáltak, melyből 166 műtött egyed adatai kerültek elemzésre. Az OHV műtét gazdaságosságát a szerzők döntési fa segítségével elemezték, amelyekben a tehenek OHV-val érintett laktációját vették figyelembe, vagyis ha egy tehén az OHV-val érintett laktációját befejezte, majd újraellett és új laktációt kezdett, annak termelése nem került számszerűsítésre. A vizsgált időszakban a bal OHV-val érintett egyedek 9,0%-a hullott el, 42,2%-át még az érintett laktációban selejtezték, 48,8%-uk azonban termelésben maradt és szárazraállították. Az OHV műtéteket átlagosan 98,6 nappal ellés után végezték el, ezen belül az elhullott tehenek műtétjére átlagosan az ellést követő 53,6 nappal, a selejtezettek műtétjére 84,6 nappal, a szárazraállított teheneknél pedig 118,9 nappal került sor. A laktáció előrehaladottabb szakaszában diagnosztizált esetek tehát kedvezőbb kórjóslatúak voltak. Az elhullott tehenek laktációja átlagosan 494 811 Ft, a selejtezetteké 287 660 Ft veszteséggel járt, a termelésben maradt tehenek viszont átlagosan 266 503 Ft jövedelmet állítottak elő az érintett laktációban. Egy-egy OHV műtét elvégzése tehát 35 974 Ft veszteséggel járt átlagosan. Gazdaságilag azonban a műtét elvégzése volt a helyes döntés, ugyanis a kialakult és diagnosztizált esetek protokollszerű selejtezése 376 626 Ft veszteséggel járt volna minden egyes OHV esetnél, vagyis a műtéti beavatkozással több, mint 340 ezer Ft-tal csökkentették a veszteséget esetenként. A szerzők érzékenységvizsgálatokat is végeztek a nettó tejárbevétel, az üszőbeállítási költség, a posztoperatív tejhozam és a műtétet követően termelésben maradt tehenek arányának 103

változtatásával, hogy leképezzék a valós viszonyokat, ahol idővel változnak a termelési költségek, az árak és a műtét utáni túlélés. A tehenészetekben javasolt az OHV esetek rutinszerű szűrése, ugyanis időben történő beavatkozással jelentős veszteség kerülhető el. Kulcsszavak: oltógyomor-helyzetváltozás, műtét, döntéselemzés, gazdaságosság, tehenészet SUMMARY The profitability of LDA (left displaced abomasum) surgery was analysed in a 930-cow Holstein-Friesian dairy herd in Western Hungary between January 1, 2012 and December 31, 2014. The postoperative production of 166 cows was included in the analysis. A decision tree model was built to assess the economic outcome of the left flank abomasopexy. Nine percent of the cows affected by LDA died after surgery, 42.2% was culled in the affected lactation, and 48.8% was dried off at the end of the lactation. The prognosis of the LDA surgery was better at higher days in milk. The postoperative production of cows reaching drying-off yielded 888.3 EUR profit on average. The economic loss in the affected lactation of dead or culled cows was 1649.4 and 958.9 EUR after surgery, respectively. Surgical intervention was economically more beneficial compared to the immediate culling in case of LDA, since 1135.5 EUR loss could be avoided by the operation. Keywords: left displaced abomasum, operation, decision analysis, economy, dairy farm IRODALOM 1. Fodor. I. – Biczó A. – Matyovszky B. – Ózsvári L.: A bal oldali oltógyomor-helyzetváltozás által okozott veszteségek és a műtéti megoldás gazdasági elemzése egy nagy létszámú tehenészetben. Magy. Állatorv. Lapja, 2015 (in press).

104

A rektális vizsgálat okozta stressz értékelése vér- és nyál-kortizol koncentrációk és a szívritmus-változékonyság meghatározásával Evaluation of stress caused by transrectal examination by means of plasma and saliva cortisol concentrations and heart rate variability Kovács Levente1,2*, Kézér Fruzsina Luca1,2, Kulcsár Margit3, Jurkovich Viktor4, Szenci Ottó1,5 1

MTA–SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, H-2225 Üllő-Dóra major SZIE–MKK Állattenyésztés-tudományi Intézet, H-2100, Gödöllő, Páter Károly u. 1. 3 SZIE–ÁOTK, Szülészeti és Szaporodásbiológiai Tanszék és Klinika, H-1078, Budapest, István u. 2. 4 SZIE–ÁOTK, Állathigiéniai, Állományegészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék H-1078, Budapest, István u. 2. 5 SZIE–ÁOTK, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, H-2225 Üllő–Dóra major 2

*e-mail: [email protected]

A vérplazma és a nyál kortizol-koncentrációk meghatározásával és a szívritmusváltozékonyság (heart rate variability, HRV) vegetatív idegrendszeri működést leíró mutatóival értékeltük a rektális vizsgálatra adott hormonális és szívműködési reakciókat 10 temperamentumos és 10 nyugodt tejelő tehénen. A Polar Equine RS800-vevőkészülékeket, amelyek minden R–R-távolság rögzítésére alkalmasak, a vizsgálat előtt 18 órával rögzítettük az állatokon. Naponta 10 állaton végeztük el a vizsgálatot, 10:45 és 11:00 között. A vágusz tónus aktivitását jelző nagyfrekvenciás komponenst (high frequency, HF) és a szimpatikus aktivitást jelző LF/HF mutató értékeit 5 perces jelszakaszokon elemeztük a következő időszakokban: 1] a rektális vizsgálat előtti 5 perc (nyugalmi érték), 2] a rektális vizsgálat során és 3] és 120 percen keresztül, a vizsgálatot követően. A vér- és nyálmintákat a vizsgálat előtt 5 perccel, a vizsgálat után közvetlenül, illetve a vizsgálatot követően 5, 10, 15, 20, 30, 40, 60 és 120 perccel gyűjtöttük. Az eltérő vérmérsékletű tehenek hormonális és HRV válaszainak összehasonlításához a rövidtávú stresszválasz erősségét (plazmakortizolmax, nyálkortizolmax, HFmax és LF/HFmax) és tartamát (görbe alatti területek, GAT) határoztuk meg. A vérplazma és a nyál kortizol-koncentrációja a vizsgálatot követően hirtelen nőtt (P<0,001, mindkét csoportban), majd a nyugodt teheneknél 20, a temperamentumosaknál 30 perc után érte el maximális értékét. A temperamentumos állatok maximumértékei és a görbe alatti területei nagyobbak voltak a nyugodtakénál (P<0,05, ill. P<0,01, sorrendben). A vágusz tónus aktivitása a vizsgálat során csökkent (nyugodt: P<0,01, temperamentumos: P<0,001), majd a vizsgálatot követő 5 perc során nőtt, végül 40 perc elteltével megközelítette a nyugalmi 105

értéket. A görbe alatti területek és a maximum-értékek csak az LF/HF mutató értékeiben mutattak különbséget a csoportok között, a temperamentumos állatok erősebb stresszreakciójáról tanúskodva. A plazmakortizol- és a nyálkortizol-koncentrációk között szoros összefüggést tapasztaltunk a nyugalmi (r=0,92, P<0,001), a vizsgálat utáni (r=0,96, P<0,001) és a maximum-értékek tekintetében (r=0,93, P<0,001). A rektális vizsgálat stresszt okoz tejelő teheneknek, amelyet a kortizol-koncentrációkhoz hasonlóan jeleztek a HRV jelzőszámai. A temperamentumból fakadó különbségeket csak a szimpatikus aktivitás változásai mutatták.

106

Fiatal borjak hasmenéses megbetegedése – Irodalmi összefoglaló Diarrhoea in young calves – a review Albert Ervin1*, Biksi Imre2, Szenci Ottó1,2 1

2

MTA-SzIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport & SzIE, ÁOTK Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, 2225 Üllő – Dóra major *e-mail: [email protected]

A hasmenés az egyik legsúlyosabb kórkép fiatal borjak esetében. Az állatjólléti problémákon túl jelentős gazdasági kárt okoz az állatok elhullása, növekedési erélyük csökkenése és a gyógykezelés költségeinek növekedése miatt. A megbetegedésen átesett állatok a későbbiekben is fogékonyabbak lesznek más betegségekre, várható életteljesítményük pedig kimutathatóan kisebb. Tejelő állományok borjaiban járványszerű hasmenés legnagyobb eséllyel az élet első 3-4 hetében alakul ki. Az ekkor jelentkező kórkép összetett, szerteágazó oktanú. Kialakulását, lezajlását és kimenetelét leginkább az érintett egyedek kora, aktuális tápláltsági és immunológiai állapota, az állomány-menedzsment, a környezeti tényezők és az állományban jelen lévő fertőző ágensek és azok tulajdonságai befolyásolják. Éppen ezért klinikuma változatos, ugyanakkor nem kifejezetten kórokozó-függő, így a végső oktani diagnózis felállítása a legtöbb esetben laboratóriumi vizsgálatok nélkül nem lehetséges. A kórokozók azonosításával egy időben fontos a hajlamosító tényezők részletes feltárása is a kontroll és megelőzés eszközeinek szakszerű és költséghatékony megválasztása érdekében. A betegség kialakulásban szerepet játszó kórokozók köre és azok virulenciája, ezáltal klinikai jelentősége az elmúlt évek kutatásai eredményei alapján országonként és kórokozónként is változó lehet. Markánsabb eltérések jelentkeznek az egyes, nem fertőző kórokokat és hajlamosító tényezőket felmérő vizsgálatok alapján. Jelen irodalmi áttekintés közel két évtized európai és világszintű eredményeit kívánja összefoglalni, hogy átfogó képet adhasson a fiatal borjak hasmenésének kóroktanát és egyes járványtani jellemzőit illetően.

107

The economic effect of rumen lesions detected at slaughter in South-African feedlot cattle A vágáskor észlelt bendőbeli sérülések gazdasági hatása a dél-afrikai hízómarha telepeken Schultheiss A. Willem1∗, Thompson N. Peter2 1

2

Ceva Animal Health, Midrand, South Africa University of Pretoria, Production Animal Studies, Onderstepoort, South Africa ∗

e-mail: [email protected]

Introduction: Rumen health is well recognized as a primary necessity for bovine health and if compromised it will negatively affect performance. It is at risk when abrupt transition to a more energy dense ration takes place early on in the beef feedlot feeding period. This is also the time when most cases of undifferentiated bovine respiratory disease (UBRD) occur. Excessive pH fluctuations may cause subclinical or clinical acidosis and result in permanent damage to the rumen mucosa. Although such lesions are commonly seen in apparently healthy cattle at slaughter, there are no reports of their effect on the performance of feedlot cattle. Material and Methods: The rumen mucosae of 1,935 cattle were examined at slaughter, representing 15 groups from five feedlots. The presence and size of focal mucosal scarring (“stars”) and diffuse mucosal lesions were recorded. Lung lesion scoring was also done on most animals. Live mass on arrival at the feedlot and average daily gain (ADG) during the feeding period were obtained for each animal. The effects of rumen mucosal lesions on ADG were then estimated using mixed-effects multiple regression models. Results: Stars were recorded in 50.9% (varied from 3.3% to 72.3% between groups) and diffuse lesions in 56.1% (5.5% to 93.6%) of all animals. Pulmonary lesions were seen in 52.3% (32.3% to 77.1%) and severe pneumonia (lung parenchymal or pleural adhesion score >2) in 13,6% (4.8% to 33.9%) of all animals. Mean ADG was 1.406 kg (1.176 to 2.070 kg). When adjusted for processing mass, sex, feedlot and group, calves with rumen stars showed an average reduction in ADG of 46 g (P < 0.001). The presence of a diffuse mucosal lesion was associated with a 60 g reduction in ADG (P < 0.001). Calves with both lesion types showed a 79 g reduction in ADG (P < 0.001). However, the effect of each of the rumen lesions on ADG varied between groups. In one group of 185 animals, the presence of rumen stars was positively associated with the presence of severe pneumonia (odds ratio = 4.9; P = 0.03). Discussion and Conclusions: This information is important for feedlot managers, supporting the fact that transition from adaptation to grower or finisher rations should be made with care. Efforts should be made to limit pH fluctuations which may cause permanent damage to the rumen mucosa that will increase days on feed to attain the desired end mass. Routine inspection of rumen mucosae at the abattoir may be also considered as a tool to monitor nutritional management in the feedlot. 108

Schmallenberg virus: relationships between bulk milk and blood antibody values in exposed dairy herds Schmallenberg vírus: az érintett tehenészetekben az elegytej és a vér ellenanyagtartalma közötti összefüggés Collins Áine1,2, Grant Jim3, Doherty Michael 2, Hallinan Ann4, Barrett Damien5, Mee John1∗ 1

Animal and Bioscience Research Department, Teagasc, Moorepark, 2 School of Veterinary Medicine, University College Dublin, D4, 3 Applied Physics and Statistics, Teagasc, Kinsealy, D17, 4 CVRL, DAFM, Model Farm Road, Bishopstown, Cork, 5 SRVL, DAFM, Doonally, Co. Sligo, Ireland. ∗

e-mail: [email protected]

In order to determine the relationships between bulk milk (BM) and blood antibody values in Schmallenberg virus (SBV)-exposed herds blood samples were collected from 4,047 cows and 24 BM samples were collected from 26 Irish dairy herds and analysed for SBV-specific antibodies using IDScreen® ELISA kits. The mean herd serological data (skewed) were log (natural) transformed and regressed for both sample/positive (S/P) and optical density (OD) values on BM-ELISA results. The relationships between individual cow blood ELISA and BM-ELISA results were evaluated by comparing the cumulative distribution function curves (CDF-curve) for individual blood results in each herd, pairwise across herds, using the Kolmogorov-Smirnov statistic. Twenty two herds were BM-ELISA positive (seroprevalence 29.9-100%) and two herds were BM-ELISA negative (seroprevalence 10.5 and 15.8%) suggesting herds with a negative BM-ELISA result may also have been exposed to SBV. There was a significant relationship between the mean herd seroprevalence and BM-ELISA results (R2 OD serum-BM OD = 0.72, S/P = 0.69, both P<0.0001) suggesting that the BMELISA is moderately predictive of mean herd seroprevalence. Of the 325 paired CDF-curve comparisons made across the herds, 79 [24%] had similar CDF-curves and of these, 45 [57%] had contrasting BM-ELISA values (S/P% difference ≥5%) suggesting herds with similar distributions of individual cow blood ELISA results can have contrasting positive BM-ELISA values. In herds with similar positive BM-ELISA results (S/P% difference ≤5%) 34 paired comparisons were identified of which 28 had significantly different CDF-curves (0.0466
Is their evidence of Schmallenberg virus circulation in exposed regions? Bizonyítható-e a Schmallenberg vírus fennmaradása a veszélyeztetett területeken? Collins Áine1,2, Grant Jim3, Doherty Michael2, Hallinan Ann4, Barrett Damien5, Mee John1∗ 1

Animal and Bioscience Research Department, Teagasc, Moorepark, 2 School of Veterinary Medicine, University College Dublin, D4, 3 Applied Physics and Statistics, Teagasc, Kinsealy, D17, 4 CVRL, DAFM, Model Farm Road, Bishopstown, Cork, 5 SRVL, DAFM, Doonally, Co. Sligo, Ireland. ∗

e-mail: [email protected]

Schmallenberg virus (SBV) circulation was investigated in Irish dairy herds in 2013/2014 following initial exposure to the virus in 2012. Blood samples were collected from 26 herds (58-444 lactating cows/herd) before and after (spring and autumn) the peak vector-active period of 2014. In the spring, 5,527 blood samples were collected; 4,047 [73%] cows and 1480 [27%] heifers (12-24 months age). In the autumn 2,444 blood samples were collected; 1,519 [62%] spring-born weanlings (6-8 months old) and a subsample of the spring-identified sero-negative animals (n = 925; 285 cows [12%] and 640 [26%] heifers). Samples were analysed for SBV-specific antibodies using an IDScreen® ELISA kit. In the spring, animallevel seroprevalence was 61%. Sero-negative animals (38%) were predominantly 2013 spring-born heifers (98%) suggesting they were not exposed to SBV during 2013. Withinherd seroprevalence ranged widely (8.3% to 98%) across herds indicating individual herds had varying risks of new infection in 2014. In the autumn, 2,382 (98%) animals were seronegative and 24 (0.98%) tested positive. Of weanlings, 1,491 [98%] were sero-negative and 9 [0.59%] tested positive. Of the 925 resampled spring sero-negative animals, 891 [96%] animals (268 [29%] cows and 623 [67%] heifers) remained sero-negative and 15 [1.62%] animals (10 cows and 5 heifers) tested positive. The 24 seropositive animals (9 weanlings, 5 heifers and 10 cows) identified in the autumn of 2014 originated in 14 different herds and the number of seropositive animals in seropositive herds ranged from 1 to 3 animals [0.5-2.8%]. These findings are inconsistent with SBV transmission characteristics. Thus, we suggest that these are false-positive results. It is concluded that there was no evidence of SBV circulation in 2013 and 2014 in these Irish herds. However, a large population of naïve weanlings and heifers was identified which may be at risk of SBV infection should the virus re-emerge.

110

A novel approach to the epidemiology of paratuberculosis – Social network analysis (SNA) Paratubekulózis járványtanának újszerű megközelítése – szociális hálózat analízis (SNA) Sánchez-Miguel Cosme1, Crilly Jim2, Mee John3* 1

Cork Regional Veterinary Laboratory, DAFM, Model Farm Road, Cork, Ireland 2 SECID, Tirana, Albania 3 Animal and Bioscience Research Department, Teagasc, Moorepark, Co. Cork, Ireland; *e-mail: [email protected]

Social network analysis (SNA) is a formal methodology for the analysis and illustration of the relationship between movements of animals and transmission of contagious pathogens associated with those movements. While it is widely used in the social sciences and human disease epidemiology, it has only sporadically been applied to veterinary diseases. This study reports the first use of this technique in the epidemiology of paratuberculosis. The aim of the study was to describe the network of confirmed (fecal culture) Mycobacterium avium subspecies paratuberculosis (MAP)-positive animals (n=179) in the southern province of Ireland (Munster) by linking their movements (n=327) through different premises throughout their life. Networks represent patterns of connectivity of populations and describe aspects of disease transmission. The networks were constructed by linking a dataset of laboratory records of MAP culture-positive animals over a 13-year period (2000-2012) with the national Animal Identification and Movement System (AIMS) database. The network was organised in an adjacency matrix consisting of a collection of nodes (n=217 premises; 118 MAP-positive, 99 MAP-unknown status) and an array of directed movements arcs linking the nodes. The network was fragmented into 84 subgraphs, 21 (25%) of which had two or more MAPpositive herds (nodes) linked by movement of MAP-positive animals. MAP-positive animals were moved once (47%), twice (36%), thrice (9%) or more times (8%) between nodes. By calculating the out-degree centrality of each node it was possible to determine its relative potential for MAP spread. In conclusion, this study identified connectivity between those premises most likely to facilitate the transmission of MAP via animal movements which was not apparent from either the laboratory records or AIMS databases. Thus SNA provides a novel approach to the development of risk-based surveillance for MAP and potentially for other veterinary disease prevention programs.

111

Prevalence of Cryptosporidiosis on selected farms in Poland Cryptosporidiosis előfordulása kiválasztott lengyel gazdaságokban Kołodziejska-Lesisz Joanna1*, Zalewski Konrad2, Zaremba Tomasz2 Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, 2Department of Large Animal Diseases with Clinic, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland 1

*e-mail: [email protected]

Preface: Coccidia from the genus Cryptosporidium are significant cause of economic loses in the intensive cattle farming. They are responsible for diarrhea of varied intensity which cause decrease in growth, delays in breeding age and even deaths occasionally. Infection starts with ingestion of the oocysts . Degree of environmental contamination correlates with prevalence. Most common in cattle are species: C. bovis, C. andersoni, C. parvum which is pathogenic for human as well. Aim of the study: Evaluating prevalence of Cryptosporidiosis in calves with clinical signs of diarrhea during first month of life. Materials and methods: In September 2014 faces samples examinations of 25 calves 5 – 30 days old were carried out. Animals were from 5 farms located in the north of Poland. All calves had diarrhea which lasted between 1 and 3 days, without blood. Six of them showed signs of dehydration (mild to moderate degree), 2 calves were depressed. 15 animals got nonprescription adsorption remedies and 5 of them got intravenous fluids prior to faces examination. There was no improvement after this treatment. Rectal temperature of these calves was between 38,5 - 39,4 ºC. Samples were examined with flotation method and immunological method for qualitative detection of Cryptosporidium antigen in the form of quick field snap test. Results: Detection of Cryptosporidiosis with flotation was successful only in one calve (it was depressed and dehydrated). Immunological method revealed infection in 8 calves (32 % of all). Among these six calves showed no signs of dehydration and were in generally good clinical condition. Conclusions: Immunological method, which detects antigen of Cryptosporidium is more sensitive then flotation. Infection of Cryptosporidium protozoa represents significant cause of calf’s diarrhea in the first month of life.

112

The impact of parasitosis on the result of the allergic test for detecting tuberculosis in bovines Parazitózis hatása a tuberkulózis kimutatására használt allergiás teszt eredményére szarvasmarhában Erhan Dumitru, Rusu Ştefan, Chihai Oleg*, Buza Vasile, Zamornea Maria, Melnic Galina, Gherasim Elena, Anghel Tudor Institute of Zoology of the Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Moldova, *e-mail: [email protected]

The work presents the results of applied in the Republic of Moldova (1999-2013) in bovines allergic tests on presence of tuberculosis revealing that out of 3 167 704 studied animals those 26 114 (0.83%) show positive take. The results of allergic tests varied between 2.01% conducted in 2000 as little as 0.04% in 2013 conducted immediately after the first research. The second research conducted in 42 days after the first one has revealed 4 058 bovines out of those 26 114 researched or 15.54% of all positively reacted during the first research that is 6 times less. In order to conduct the laboratory tests (anatomy pathologic, bacteriologic and histological) on establishing whether the animals have been infested with Mycobacterium tuberculosis, 1 752 animals have been slaughtered. The laboratory tests revealed that all studied animals provided negative results yet indicated high level of infestation with larva of Echinococcus granulosus and other parasitic mono- and poliinvasions. At their turn, the high extensivity and intensity of parasites (60-90%) in domestic (cattle, sheep) and wild mammals (Cervidae, Canidae, Felinae) may be due to the abundance and widespread of amphibians (Rana ridibunda, R. lessonae and R. esculenta) and micro mammals (Apodemus sylvaticus, Apodemus uralensis, Apodemus flavicolis, Apodemus agrarius, Mus spicilegus, Mus musculus, Microtus arvalis and Cricetulus migratorius) in various natural and anthropogenic biotopes, because the latter ones may be definitive, intermediate and complementary hosts, or reservoir-hosts for various parasitic agents common in fish, reptiles, birds, mammals and humans. To improve the unfavorable parasitological situation created in the zootechinical sector of Moldova, it is necessary to develop a comprehensive national program for the control and prevention of parasitosis in domestic, wild and companion animals.

113

Epidemiological situation of anthrax in Republic of Moldova A lépfene járványügyi helyzete a Moldovai Köztársaságban Starciuc Nicolae1, Chihai Oleg2*, Antoci Ruslan1 1

2

State Agrarian University of Moldova, Chisinau, Moldova Institute of Zoology of Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Moldova *e-mail: [email protected]

In the Republic of Moldova epidemiological monitoring of anthrax is performed through clinical, epidemiological and laboratory examination. The annual anthrax incidence is: for horses 0%, cattle 0.03%, for sheep and goats 0.01%. The basic element in keeping under epidemiological surveillance is immune background of all susceptible livestock. Because anthrax is often fatal in domestic animals, a preventive strategy should be adopted involving annual vaccination of susceptible animals (usually cattle, sheep and goats) in areas prone to the disease. This is usually done two to four weeks before the onset of known period of outbreaks. In addition, the incidence of anthrax varies from year to year in the different species of herbivores. Although the risk of anthrax can be significantly reduced by environmental decontamination measures, evidence from deliberate release of anthrax spores. Complete environmental decontamination of anthrax spores is extremely difficult. An antiepidemic measure according the strategic plan is annual mandatory vaccinations which shall be carried out in cattle, sheep, goats and horses.

114

Bovine herpesvirus infections in dairy Friesian cows – diagnostics and therapy (preliminary observations) Szarvasmarha Herpexvírus okozta fertőzés tejelő Holstein tehenekben – diagnózis és kezelés (előzetes megfigyelések) Jakubowski Tadeusz1* , Kleczkowski Mirosław2, Kluciński Włodzimierz2, Nalbert Tomasz1, Pietrzykowska Elwira2, Jasiński Tomasz1 1

Department of Large Animals Diseases, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 100 Nowoursynowska St., 02 797 Warsaw, Poland 2 Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland *e-mail: [email protected]

Bovine herpersvirus BHV is associated primarily with bovine respiratory disease. The purpose of the study was to evaluate clinical and laboratory diagnosis and therapy of Friesian cows infected with BHV virus. The experiment lasted for 3 weeks, and it comprised 313 cows at the 3 - 8 years. All cows was subjected for 6 consecutive days to clinical examination. The first day found 12 cows with clinical respiratory syndrome, the second - 16 cows, a third - 14, the fourth - 11, the fifth - and sixth 17 - 9 Total found 68 sick cows. All the sick cows were isolated from the rest of the herd. Blood samples from 4 cows were once collected before giving a drugs to perform the ELISA test respiratory profile - BHV, BVD, BRSV, PI-3, and Mycoplasma bovis. Cows with respiratory clinical symptoms once received the following medicines: Tolfine (Vetoquinol) – 1 ml/20 kg b.w., IM and Anticarp- (Ecuphar N V and Accord Healthcare Limited)-1 ml//35 kg b.w., SC. or Naxcel (Pfizer) – 1 ml/30 kg b.w., SC. and Rimadyl (Pfizer)- 1 ml/35 kg b.w., SC. In the blood samples of sick cows were present antibodies only against the BHV virus (strongly positive result). Within three days of drug administration, clinical symptoms disappeared. The analysis of results showed that in adverse weather conditions virus BHV in combination with a bacterial complicating factor can lead to clinical forms of cows respiratory syndrome. Then the disease is accompanied by a 30% reduction in milk yield. Treatment of the disease is very effective.

115

Effect of inflammatory diseases on blood haptoglobin in dairy cows

A gyulladásos betegségek hatása a vér haptoglobin-szintjére tejelő szarvasmarhákban Pavol Mudroň* Clinic of Ruminants, University of Veterinary Medicine and Pharmacy in Kosice, 04181 Košice, Slovakia *e-mail: [email protected]

SUMMARY The aim of this study was to determine if common inflammatory diseases like mastitis and claw inflammatory disorders are associated with increased blood haptoglobin. 237 Holstein dairy cows were included in the study. The threshold level of haptoglobin for calculation of sensitivity and specificity was 0.05 g/L. Clinical mastitis, subclinical mastitis, and inflammatory claw disorders, including digital dermatitis, inderdigital dermatitis, pododermatitis, interdigital hyperplasia, and subclinical laminitis were found in 204 dairy cows. 33 dairy cows were free of inflammatory changes. Cows with inflammation had higher serum haptoglobin than those without inflammation (P<0.01). The highest haptoglobin levels were measured in cows with claw inflammations. The sensitivity detecting dairy cows with inflammatory disorders by serum haptoglobin levels was 84 %, whereas the specificity in the control group of 33 clinically unsuspicious cows was 68 %. In conclusion, a wide use of serum haptoglobin for monitoring of inflammatory diseases on the dairy farm level can be recommended only with limitation. Key words: haptoglobin, lameness, mastitis, dairy cows ÖSSZEFOGLALÁS A kutatás célja annak meghatározása volt, hogy a gyakran előforduló gyulladásos betegségek, például a mastitis vagy gyulladással járó lábvég-betegségek és a vér haptoglobin-szintjének emelkedése között felfedezhető-e összefüggés. A kutatásban 237 Holstein tejelő tehenet vizsgáltak. A specificitás és szenzitivitás kiszámításához használt haptoglobin-határérték 0,05 g/L volt. Kétszáznégy tejelő tehénnél alakult ki klinikai mastitis, szubklinikai mastitis, vagy gyulladással járó lábvég-betegségek: dermatitis digitalis, interdigitalis dermatitis, pododermatitis, interdigitalis hyperplasia, és szubklinikai laminitis. Harminchárom tehénben nem volt gyulladásos elváltozás. A gyulladásban szenvedő állatokban magasabb volt a szérum haptoglobin-koncentráció, mint azokban, amelyekben nem lépett fel gyulladás (P<0,01). A legmagasabb haptoglobin-értékeket olyan tehenekben mérték, amelyek gyulladással járó lábvégbetegségekben szenvedtek. A gyulladásos betegségek szérum haptoglobin-koncentráció 116

alapján történő detektálásának szenzitivitása tejelő tehenekben 84%, míg a kontroll-csoportban a specificitás 68% volt a 33 klinikailag egészségesnek tűnő állat esetében. Összegzésként elmondható, hogy a haptoglobin széleskörű használata a gyulladásos betegségek monitorozására telepi körülmények között csak bizonyos határok között javasolt. Kulcsszavak: haptoglobin, sántaság, mastitis, tejelő tehén Introduction Haptoglobin is an acute phase protein synthesized in the liver in response to inflammation (3) and it can be measured in serum. The association between infections and elevated serum haptoglobin concentrations was well studied in cows with uterine infection (1, 7), mastitis (8), and claw inflammations (10). Because haptoglobin is an indicator of nonspecific innate immune response activated by various inflammatory lesions, different variables can influence haptoglobin concentrations (2). Fatty liver can be also associated with increased haptoglobin concentrations (12), and one conclusion is that increased concentrations of haptoglobin around parturition could be caused by negative energy balance (3). Therefore, the objective of this study was to determine if common inflammatory diseases like mastitis and claw inflammatory disorders are associated with increased blood haptoglobin and to calculate the sensitivity and specifity of haptoglobin measurement. Experimental methods 237 Holstein dairy cows were included in the study; farm feeding management was based on TMR and the dairy cows were housed in free stalls with cubicles. Health condition of mammary gland and claws were examined in the crush. The subclinical mastitis was diagnosed by using California mastitis test. Blood samples were obtained from the jugular vein at the time of the clinical examination and treatment. Serum haptoglobin concentration was measured by colorimetric assay (Tridelta Development, Ireland). Statistical analysis was done by two way ANOVA. The threshold level of haptoglobin for calculation of sensitivity and specificity was 0.05 g/L. Results Clinical mastitis, subclinical mastitis, and inflammatory claw disorders, including digital dermatitis, inderdigital dermatitis, pododermatitis, interdigital hyperplasia, and subclinical laminitis were found in 204 dairy cows (INFLA). 33 dairy cows were found to be free of inflammatory processes. Cows with inflammation had higher serum haptoglobin 0.21 g/L than those without inflammation 0.06 g/L, respectively (P<0.01). The sensitivity detecting dairy cows with inflammatory disorders and claw inflammation by serum haptoglobin levels was 84 % and 90 %, respectively. The specificity in the control group of 33 clinically unsuspicious cows was 68 % (Table 1).

117

Table 1. Serum haptoglobin (g/L) in dairy cows with claw inflammation and mastitis (n=237) Healthy

Inflammation

Claw inflammation

Mastitis

Clinical Mastitis

33

204

26

43

10

0,06±0.04a

0,21±0.27bc

0,35±0.43b

0,11±0.11ac

0,19±0.23abc

86 %

90 %

Number Haptoglobin Sensitivity Specifity

ANOVA

p<0,01

68 %

Discussion In numerous studies it was found that the serum haptoglobin increased in infectious and inflammatory processes such as mastitis, metritis, pyometra, traumatic reticulitis and bacterial infections (11). The haptoglobin can react very strongly in an acute inflammation and 20 – 1000 fold increase can be then measured in serum (6). A significantly higher serum concentrations of haptoglobin and amyloid alpha were found in dairy cows with clinical mastitis compared to healthy ones (4). Dairy cows with claw inflammation had usually higher serum haptoglobin levels than healthy cows. Several studies demonstrated that the painful claw inflammations were mostly associated with elevated serum haptoglobin (5, 9). The recent study demonstrated that metabolic stress, indicated as subclinical ketosis as well as calving disorders and RFM in multiparous cows, is associated with haptoglobin concentration, thus, reduced sensitivity and specificity in the detection of inflammations can be expected for haptoglobin measurements during the first week after calving (7). Results of the present study show that the inflammatory disorders in dairy cows are associated with increased concentrations of the serum haptoglobin. However, sensitivity and specificity of the serum haptoglobin are rather low for detection of inflammatory processes in dairy cows. Therefore, a use of serum haptoglobin for monitoring of inflammatory diseases on the dairy farm level can be recommended only with limitation. This work was supported by the Slovak Research and Development Agency under the contract No. APVV-0701-11. REFERENCES 1. Burfeind, O. – Sannmann, I. et al.: Receiver operating characteristic curve analysis to determine the diagnostic performance of serum haptoglobin concentration for the diagnosis of acute puerperal metritis in dairy cows. Anim. Reprod. Sci., 2014. 149. 145-151. 2. Ceciliani, F. – Ceron, J. J. et al.: Acute phase proteins in ruminants. J. Proteomics, 2012. 75. 42074231. 3. Crawford, R. G. – Leslie, K. E. et al.: The impact of controlled release capsules of monensin on postcalving haptoglobin concentrations in dairy cattle. Can. J. Vet. Res., 2005. 69. 208-214.

118

4. Eckersall, P.D. – Young, F.J., et al.: Acute phase proteins in serum and milk from dairy cows with clinical mastitis. Veterinary Record, 2001. 148. 35-41. 5. Jawor, P. – Steiner, S. et al.: Determination of selected acute phase proteins during the treatment of limb diseases in dairy cows. Veterinarni Medicina, 2008. 53. 173-183. 6. Kushner, I. – Gewurz, H.: C-reactives protein and the acute phase response. J. Lab. Clin. Med., 1981. 97. 739-749. 7. Pohl, A. – Burfeind, O. et al.: The associations between postpartum serum haptoglobin concentration and metabolic status, calving difficulties, retained fetal membranes, and metritis. J. Dairy Sci., 2015. 98. 4544–4551. 8. Rezamand, P. – Hoagland, T. A. et al.: Energy status, lipid-soluble vitamins, and acute phase proteins in periparturient Holstein and Jersey dairy cows with or without subclinical mastitis J. Dairy Sci., 2007. 90. 5097-5107. 9. Smith, B.I. – Kauffold, J. et al.: Serum haptoglobin concentrations in dairy cattle with lamenesss due to claw disorders. Veterinary Journal, 2010. 186. 162-165. 10. Tóthová, Cs. – Nagy, O. et al.: The influence of hoof diseases on the concentrations of some acute phase proteins and other variables of the protein profile in heifers. Acta Veterinaria (Beograd) 2011. 61. 141-150. 11. Tóthová, Cs. – Nagy, O. et al.: Acute phase proteins and their use in the diagnosis of diseases in ruminants: a review. Veterinarni Medicina, 2014. 59. 163-180. 12. Uchida, E. – Katoh, N. et al: Induction of serum haptoglobin by administration of ethionine to cows. J. Vet. Med. Sci., 1993. 55. 501-502.

119

Mastitis of dairy cattle and immune system Tejelő tehenek tőgygyulladása és az immunrendszer Kováč Gabriel*, Tóthová Csilla, Vargová Mária, Kadaši Mariá, Záleha Peter, Petrovič Vladimír Clinic for Ruminats, University of Veterinary Medicine and Pharmacy, Komenskeho 73, Komenskeho 73, 041 81 Kosice, Slovak Republic, *e-mail: [email protected]

SUMMARY This paper presented in short knowledges about mammary immune system. Analyse components of innate (physical barriers, pattern recognition receptors, complement, cytokines, oxylipids, endothelial cells, neutrophils, macrophages etc.) and adaptive imunity (Major histocompatibility complex, T and B lymphocytes, immunoglobulins etc.). Factors which influenced optimal immune responses from hormonal (glucocorticoids, estradiol, progesteron) and metabolic aspects (negative energy balance, lipomobilization, increases of NEFA, decrease of blood glucose, keton bodies etc.), describe duration of inflammatory process. Gives outline current strategies for diagnosis, treatment and prevention of mastitis of dairy cows with accent to optimize immune responses in dairy cows during times of increased susceptibility to disease. Key words: dairy cow, mastitis, immunity ÖSSZEFOGLALÁS Az alábbiakban röviden bemutatjuk a tőgy immunrendszeréről rendelkezésre álló ismeretinket. Kitérünk a veleszületett (fizikai barrier, PRRs, komplementek, cytokinek, oxylipidek, endotheliális sejtek, neutrofil granulocyták, macrophágok, stb.) és a szerzett immunrendszer (MHC, T- és B-lymphocyták, immunglobulinok, stb.) felépítésére. Összefoglaljuk az optimális immunválaszt befolyásoló hormonális (glükökortikoidok, ösztradiol, progeszteron) és metabolikous (negatív energia mérleg, zsírmobilizáció, NEFA szint emelkedése, vércukorszint csökkenése, keton testek, stb.) elemeket, bemutatjuk a gyulladás kialakulását. Felvázoljuk, hogy a fogékony időszakban az immunrendszer optimális műkédésenek támogatásával, hogyan lehet segíteni a tőgygyulladás gyógykezelését és a megelőzését. Kulcsszavak: tejelő tehén, tőgygyulladás, immunitás

120

Introduction The increasing milk production level per cow is the result of intensive genetic selection as well as improvements in dairy cow nutrition, housing and management (9). The economic advantage of higher yield is often overshadowed by metabolic (rumen acidosis, milk fever, liver lipidosis, ketosis etc.), inflammatory (laminitis, mastitis, metritis etc.) and reproductive disorders (retained placenta, decreasing conception rate, extension of the calving interval etc.) (8). Mastitis is still the most frequent and costly health disorder. On dairy farm it is a production limiting disease with also affects milk quality. Diagnosis, therapy and prevention of mastitis in dairy cows include following control point from aspects of application HACCP-like program: 1. Clinical monitoring of mastitis, 2. Hygiene at/around milking, 3. Milking equipment, 4. Milking procedures, 5.Housing conditions, 6. Climatic conditions, 7. Mastitis management, 8.Veterinary udder health control, 9. Other managerial issues (7). On the other side in practical conditions is very useful control of incidence of subacute, subclinical mastitis through concentration of milk amyloid A (6).The ability of cows to resist the establishment of mastitis is related, in part, to the efficiency of their immune system. Bovine mammary innate and acquired host defenses are suboptimal in the transition period (1). The primary roles of the mammary immune system are to prevent microbial invasion of the udder, eliminate existing infections and other sources of cellular injury, and restore tissues to normal function. This system is regulated to maintain a balance between the activation of immunity needed to prevent the establishment of disease and resolution of activity once the threat of invasion has passed (11). Mammary Gland Defense Mechanisms The mammary gland immune system is a complex of defense mechamisms that includes: innate and adaptive immunity (Table 1). Table 1. Categories of the Immune System (11) 1. táblázat. Az immunrendszer felépítése Innate Immunity

Adaptive Immunity

Non-specific or generic response

Antigen-specific response

Immediate following exposure (min)

Delayed following exposure (days)

Physical & mechanical barriers

No physical/mechanical barriers

Cellular and soluble factors

Cellular and soluble factors

No immune memory

Immunological memory

Inflammation

Antibody response (vaccines)

Innate Immunity This is the dominant host defense mechanism in the mammary gland. Depending on the efficiency of innate defenses, microbes may be eliminated within minutes to hours following 121

invasion (without noticeable changes in milk quality or quantity as a consequence of the attempted microbial invasion) (Table 2) (11). Table 2. Components of Innate Immunity (11) 2. táblázat. A veleszületett immunitás alkotóelemei Factor

Main functions

Physical barriers (teat shape, streak canal, teat sphincter, keratin, canal diameter, Furstenberg´s rosette)

Teat end blocks & trap pathogen

Pattern recognition receptors (expressed on cell surfaces, secreted, or expressed intracellular: CD14, NOD, TLR)

Surveillance and activation of innate immune (to recognize a range of microbial factors – pathogenassociated molecular patterns – PAMPs: lipopeptides of G+ , lipopolysaccharide of G- bacteria)

Complement (collection proteins in blood and other body fluids from hepatocytes, monocytes and tissue macrophages)

Bacteriolytic & facilitates phagocytosis (its activation result in direct bactericidal activities from deposition of poreforming complexes: complement factors C3, C5a, onto surface of bacteria)

Cytokines (are induced following activation of pattern recognition receptors by PAMPs)

Pro-inflammatory & immuno-regulatory (initiating inflammatory response and facilitating migration of Le from blood into infected udders following bacterial recognition by local mammary cell populations (G- bacteria initiate a greater magnitude of pro-inflammatory cytokines responses (i.e. IL1, IL6, IL8 and TNFα ), G+ bacteria that tend to express a weaker, slower cytokine response in early stages of infection)

Oxylipids (lipid mediators synthesized from PUFA substrates primarily found in the cellular membrane, oxidized nonenzymatically by ROS or through different enzymatic pathways: including COX, LOX, cytochrome P450 pathways to produce oxylipids: prostaglandins thromboxanes, leukotrienes, lipoxins)

Pro-inflammatory & pro-resolving (balance between production of pro- and antiinflammatory oxylipids is one factor that determines the inflammatory phenotype)

Endothelial cells Neutrophils Macrophages Dendritic cells Natural killer cells

Regulates leukocyte migration & activation Phagocytosis and production of ROS Phagocytosis; production of cytokines and oxilipids Phagocytosis; links innate & adaptive immunity Targets and helps to eliminate infected host cells

Inflammation Inflammation is a component of the innate defense system that involves complex biological responses of both cellular and soluble factors following local tissue injury or trauma. The purpose of host inflammatory responses is to eliminate the source of tissue injury, restore immune homeostasis, and return mammary tissues to normal function. 122

Adaptive Immunity The adaptive immune response is triggered when innate immune mechanisms fail to eliminate a pathogen. It is characterized by the generation of antigen-specific lymphocytes and memory cells with the ability to recognize specific antigenic determinants of a pathogen. When host cells and tissues are re-exposed to the same antigen, a heightened state of immune reactivity occurs as a consequence of immunological memory and clonal expansion of antigen-specific effector cells. Adaptive imunity can take days to develop because of the clonal expansion of B and T lymphocytes specific to the invading pathogen (Table 3). Table 3. Components of Adaptive Immunity (11) 3. táblázat. A szerzett immunitás alkotóelemei Factor

Main function

Major Histocompatibility Complex

Recognizes self from non-self antigens

Dendritic Cells and Macrophages

Antigen presentation cells

T Lymphocytes

CD4+ Cells or T helper Cells (Th1, Th2, Th17, Treg); produce cytokines that regulate innate and adaptive immunity; immunoglobulin isotype switching CD8+ Cells or T cytotoxic (Tc); attacks and kills cells that express foreign antigens (virus-infected) γδT Cells,prevalent at mucosal surfaces

B Lymphocytes

Antigen presentation; differentiate into antibody producing plasma cells

Immunoglobulins (Ig)

IgM is the largest and first produced, role in agglutination and complement activation IgG concentration is high in sera and is important for opsonization IgA is found at mucosal surfaces and has anti-viral function IgE is associated with allergic reactions and parasitic infections IgD non-secreted regulatory molecule

Factors affecting mammary gland defenses Endocrine and metabolic factors play important role in the causes of dysfunctional immunity during the transition period of dairy cows (Table 4).

123

Table 4. Some factors affecting mammary gland defenses 4. táblázat. A tőgy védekező rendszerét befolyásoló tényezők Factor

Effect on mammary defenses

Glucocorticoids

Impair blood neutrophil function (inducing a down regulation of L-selectin and CD18 adhesion molecules needed for effective activation and migration to sites of tissue injury (2)

Changes in estradiol and progesteron concentrations just prior to calving

Direct and indirect effects on the functional capabilities of immune cell population (altered function of neutrophils) (3)

Negative energy balance (NEB) and changes in nutrient metabolism during transition period (metabolic adaptations to NEB during early lactation result in release of NEFA from adipose tissue stores. Excessively high concentrations of NEFA can have a detrimental effect on liver function: triglyceride accumulation that causes fatty liver and the overproduction of ketones,which causes ketosis)

Derangement of appropriate inflammatory response (Sordillo and Raphael, 2013). Positive correlation between NEFA and BHB with increased mastitis (dyslipidemia, accumulation of fat in liver, compromising of hepatocyte function, reduce gluconeogenesis, increased need for lipolysis) (12)

Progressive increases in blood NEFA before calving (concentration and composition: saturated and polyunsaturated fatty acid change significantly)

Impacting inflammatory response of trasition cow (fatty acid content of immune cells reflect compositional changes in plasma NEFA and function of immune cells can be infuenced by their fatty acid composition in several ways: FA control membrane fluidity and lipid raft formation, specific signaling pathway in bovine immune cells)

Changes in glucose availability during the transition period (dramatic decreases in blood glucose concetration during lipid mobilization)

Adverse effects on some bovine immune responses (limit preferred fuels needed by macrophages and neutrophils to antimicrobial functions) (4)

Hyperketonemia (ketotic cows)

Detrimental impact of BHB on leucocyte antimicrobial mechanisms (susceptibility to infectious diseases such as mastitis, metritis, hepatitis (5,10)

Conclusion Diagnosis, therapy and prevention of mastitis in dairy cows include many ways, for example: California Mastitis Test, control somatic cell count, bacteriological examination of milk samples, determination milk amyloid A, application of HACCP-like program in farm, etc. But from aspect of preventive measures optimal host defenses against mastitis-causing pathogens occur when mammary immune mechanisms are tightly regulated to effectively eliminate the injuries insults and return the immune system to homeostasis and prevent any nocitable changes to milk quantity or quality. Whereas antibiotic therapy remains the mainstay for the treatment of mastitis, there is a need for alternative and adjunct therapeutic

124

options that target host immune responses. The development of innovative strategies that can enhance an otherwise impaired mammary immune response could have a major impact on the incidence of mastitis (for example, management body condition score - during the whole reproduction cycle, but mainly dry period, optimal 3-3.5; minimizing dry mater intake depression during transition period: close up dry cow, fresh cow time period etc.). Very important is acceptation reality that axis of etiopathogenesis of periparturient health disorders is: Genetical predisposition – Nutrition – Metabolic disorders – Impairment of immunological system – Increased susceptibility to different infectious agents – Clinical manifestation of the diseases. We must know that diseases culminate from: 1. Complex interrelationships between the cow´s ability to manage metabolic adaptation during transition, 2. Management practices faciliting feeding and cow comfort, and 3. Environmental influences. Acknowledgement This work was supported by VEGA Scientific Grants No. 1/0447/14, 1/0203/15. REFERENCES 1. Aitken, S.L. - Corl, C.M. et al.: Imunnopathology of mastitis: insights into disease recognition and resolution. J. Mammary Gland Biol. Neoplasia, 2011. 16. 291-304. 2. Burton, J.L. – Kehrli, Jr. M.E. et al.: Regulation of L-selectin and CD18 on bovine neutrophils by glucocorticoids: effects of cortisol and dexamethasone. J. Leukocyte Biol., 1995. 57. 317-325. 3. Burton, J.L.- Madsen, S.A. et al.: Gene expression signatures in neutrophils exposed to glucocorticoids: a new paradism to help explain „neutrophil dysfunction“ in parturient dairy cows. Vet Immunol. Immunopathol., 2005. 105. 197-219. 4. Calder, P.C. - Dimitriadis, G. et al.: Glucose metabolism in lymphoid and inflammatory cells and tissues. Current Opinion Clin. Nutr. Metabol. Care., 2007. 10. 531-540. 5. Hammon, D.S. - Evjen, I.M. et al.: Neutrophil function and energy status in Holstein cows with uterine health disorders. Vet. Immunol. Immunopathol., 2006. 113. 21-29. 6. Kováč, G. - Tóthová, Cs. et al.: Milk amyloid A and selected serum proteins in cows suffering from mastitis. Acta Vet. Brno, 2011. 80. 29-35. 7. Kováč, G. - Kováč, M. et al.: HACCP-Concept for mastitis in dairy cows. Proceedings of the XX. Szkola Zimova Hodowców Bydla“ Perspektywy produkcji mleka i wolowiny w Polsce i na sviece. Zakopane, 2012. 135-143. 8. Kováč, G. - Vargová, M. et al.: Zespol Mobilizacii tluszczu (Syndom tlustej krowy) u krów mlecznych: rozpoznawanie, leczenie i zapobieganie. Profilaktyka, rozpoznawanie i leczenie chorób o etiologii žywieniowej u krów mlecznych. Monografia. Polskie towarzystwo nauk weterynaryjnych, Oddzial Lomžyňsko-Ostrolecki. Lomža, 2013. 23-38. 9. Miglior, F. - Muir, B.L. et al.: Selection indices in Holstein cattle of various countries. J. Dairy Sci., 2005. 88. 1255-1263. 10. Shi, X. - Li, X. et al.: Beta-hydroxybutyrate activities the NF-kappaB signaling patways to promote the expression of pro-inflammatory factors in calf hepatocytes. Cell. Physiol. Biochem., 2014. 33. 920-932. 11. Sordillo, L.M.: Current concepts on imunity and mastitis. WCDS Advances Dairy Technol., 2009. 21. 111-119. 12. Sordillo, L.M. - Raphael, W.: Significance of metabolic stress, lipid mobilization, and inflammation on transition cow disorders. Vet. Clin. North Am. Food Anim Pract., 2013. 29. 267-278.

125

Isolation, identification and antibiotic susceptibility profiles of bovine mastitis pathogens from Ningxia, China Kínai Ningxia tartományból származó tőgygyulladást okozó kórokozók izolálása, azonosítása és antibiotikum-érzékenység profil meghatározása Wang Dong1,2, He Yulong1,2, Zhou Xuezhang1,2, Han Bo3* 1

The Key Laboratory of Ministry of Education for Protection and Utilization of Special Biological Resources in the Western China, Ningxia University, Yinchuan 750021, China 2 College of Life Science, Ningxia University, Yinchuan 750021, China 3 College of Veterinary Medicine, China Agricultural University, Beijing 100193, China *e-mail: [email protected]

SUMMARY The objectives of this study were to identify pathogens isolated from bovine mastitis in Ningxia, China and to evaluate the antibiotic susceptibility profiles of the isolates. A total of 327 milk samples were collected from subclinical and clinical mastitis cases, streaked onto culture media, and then the isolates were identified by microbiological and biochemical methods. The antimicrobial susceptibility of the isolates was also performed. In total, 226 pathogens were isolated from milk samples, and thus the frequency of isolation of pathogens was 69.11%. Single pathogen infection was much more common than the mixed infections in mastitis cases. A total of 260 isolates were obtained and identified, which belonged to nine different species of bacteria. The most common pathogens of bovine mastitis were coagulasenegative staphylococci (CNS), followed by Streptococcus dysgalactiae, Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The species and distributions of clinical and subclinical mastitis pathogens were different. Among clinical mastitis cases, yeasts had the highest proportion; whereas, CNS were isolated from samples of subclinical mastitis milk at the same time. The Staphylococcus aureus, CNS, streptococci spp., and Escherichia coli isolates from cows displayed differences in the antimicrobial susceptibility patterns. Four species of the isolates were resistant to penicilin G, erythromycin, streptomycin, clindamycin, lincomycin, sulfadiazine, and sulfamethoxazole. On the other hand, all of the isolates were susceptible to cefradine, florfenicol, ofloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. The current epidemiological data of bovine mastitis pathogens isolated from Ningxia, China, will provide the scientific basis for prevention and treatment of mastitis in dairy cattle. Key words: dairy cows, mastitis, pathogens, antibiotic susceptibility 126

ÖSSZEFOGLALÁS Kutatásunk célja a kínai Ningxia tartományban előforduló szarvasmarha tőgygyulladások mikrobiológiai hátterének feltárása és a kitenyésztett kórokozók antibiotikum rezisztencia vizsgálatának elvégzése volt. Összesen 327, klinikai és szubklinikai tőgygyulladásos esetből származó tejmintát gyűjtöttünk, melyeket táptalajon szélesztettünk. Az izolátomokat mikrobiológiai és kémiai módszerekkel azonosítottuk, ezen túl pedig elvégeztük az antibiotikum rezisztencia vizsgálatot is. 226 tejmintából lehetett kórokozó kimutatni, vagyis a pozitív minták arány 69,11% volt. Többnyire egy kórokozó okozta a tőgygyulladásokat, a kevert fertőzések ritkábban fordultak elő. Összesen 260 izolátum lett elkülönítve és azonosítva, mely kilenc különböző baktérium törzsből tevődött össze. A leggyakoribb kórokozók a koaguláz-negatív Staphylococcusok (CNS) voltak, őket követték a Streptococcus dysgalactiae, Staphylococcus aureus és az Escherichia coli baktériumok. A klinikai és szubklinikai tőgygyulladások mikrobiológiai hátterében jelentős eltérést tapasztaltunk. A klinikai tőgygyulladások okaként leggyakrabban mikroszkopikus gombákat azonosítottunk, míg a szubklinikai tőgygyulladások hátterében többnyire CNS-ek álltak. Eltérő volt a Staphylococcus aureus, CNS, Streptococcus- és Escherichia coli fajok antibiotikum érzékenysége is. Mindannyian rezisztensek voltak penicilin G-re, erythromycinre, streptomycinre, clindamycinre, lincomycinre, sulfadiazinere, és sulfamethoxazolera. Másik oldalról viszont mind érzékenynek bizonyultak cefradinere, florfenicolra, ofloxacinra, ciprofloxacinre, enrofloxacinra. A fenti járványtani adatok támpontot nyújthatnak a Ningxia tartományban előforduló klinikai és szubklinikai tőgygyulladások gyógykezelésében és megelőzésében. Kulcsszavak: tejelő tehenek, tőgygyulladás, kórokozók, antibiotikum érzékenység Introduction Bovine mastitis is the inflammation of the mammary gland(s), which is characterized by increased somatic cell count in milk and pathological changes in the mammary tissues (3). Results from epidemiological studies demonstrated that bovine mastitis continued to be the most prevalent disease affecting dairy cows in the world (12, 13). Mastitis is the most costly disease of dairy industry, which causes economic losses to the dairy herds, and the losses might be attributed to reduction in milk yield and quality, treatment costs, and costs of animal replacement (12). Mastitis is not only resulting in economic losses to the dairy industry, but is also adversely affecting the food hygiene and human health (5). Mastitis is caused by a wide variety of microorganisms including bacteria, viruses, fungi, mycoplasma and others (3, 12). More than 150 strains of microbes isolated from the milk samples are reported and more than 20 species of causative agents are listed as common pathogens of bovine mastitis (9). As one of the most common pathogens, the reported bacteria were mainly comprised of Staphylococcus aureus, environmental streptococci, and Escherichia coli, which accounted for more than 90% of the bacterial intramammary infections. However, there are some differences between the distribution and species of bacteria from bovine mastitis in different regions (3, 6, 12). In order to investigate the species, distribution, and antimicrobial

127

susceptibility of bovine mastitis pathogens in Ningxia province, China, this epidemiological study was carried out. Materials and Methods A total of 327 milk samples were collected from the cows suffering from clinical or subclinical mastitis, which originated from 6 dairy cattle herds, located in 9 districts of Ningxia province, the north-west of China. The samples were first inoculated onto the sheep blood agar, Nutrient agar, MacConkey medium, Eosin methylene blue agar, Triple sugar iron agar, and hypersalt mannitol agar medium at 37℃ for 24 to 48h, and on Sabouraud agar medium for 7 days at 27℃. The cultures were identified by morphological and biochemical methods, which included, but were not limited, sugar fermentation, haemolysin, coagulase, catalase, and CAMP tests (8, 16). The antimicrobial susceptibility tests of Staphylococcus aureus, coagulase-negative staphylococci, streptococci, and Escherichia coli isolates were performed by disk-diffusion agar method (2). A total of 24 antimicrobial agents were used to evaluate the susceptibility of the isolates, which included penicilin G, ampicillin, amoxicillin, cephalothin, cefradine, erythromycin, azithromycin, tylosin, streptomycin, gentamicin, kanamycin, amikacin, neomycin, clindamycin, lincomycin, doxycycline, chloramphenicol, florfenicol, sulfadiazine, sulfamethoxazole, ofloxacin, norfloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. The isolates were categorized as susceptible, intermediate, and resistant based on the interpretative criteria of CLSI (2). Results Detection of bacteria in milk samples Isolates were obtained from 226 out of 327 milk samples; thus the frequency of isolation of different bacteria was 69.11 % (226/327). Single bacteria were isolated from 192 milk samples and the proportion was 84.96% (192/226). Two or more strains of bacteria were isolated from 34 samples and the proportion was 15.04% (34/226). Isolation and identification of bovine mastitis pathogens A total of 260 isolates from 226 samples were obtained and identified by morphological and biochemical methods and they belonged to nine species of bacteria. The most common pathogens isolated from bovine mastitis were coagulase-negative staphylococci (28.08%), Streptococcus dysgalactiae (15.38%), Staphylococcus aureus (14.23%), and Escherichia coli (10.38%). Results of isolation and identification of bovine mastitis pathogen are shown in Table 1.

128

Table 1. Results of isolation and identification of bovine mastitis pathogens Pathogens

Mastitis

Clinical mastitis

Subclinical mastitis

Isolates

Percentage (%)

Isolates

Percentage (%)

Isolates

Percentage (%)

Staphylococcus aureus

37

14.23

5

12.82

32

14.48

Coagulase-negative staphylococci

73

28.08

7

17.95

66

29.86

Streptococcus agalactiae

9

3.46

/

/

9

4.07

Streptococcus dysgalactiae

40

15.38

5

12.82

35

15.84

Streptococcus uberis

7

2.69

1

2.56

6

2.71

Escherichia coli

27

10.38

5

12.82

22

9.95

Other gramnegative bacilli

14

5.38

4

10.26

10

4.52

Gram-positive bacillus

45

17.31

4

10.26

41

18.55

Yeast

8

3.08

8

20.51

/

/

Total

260

100

39

100

221

100

Clinical mastitis pathogens Thirty nine isolates were recovered and identified from bovine clinical mastitis samples and they were divided into eight species of bacteria. The most common pathogens of bovine clinical mastitis were Yeasts (20.51%), Coagulase-negative staphylococci (17.95%), Staphylococcus aureus (12.82%), Streptococcus dysgalactiae (12.82%), and Escherichia coli (12.82%). Results of isolation and identification of bovine clinical mastitis pathogen are listed in Table 1. Subclinical mastitis pathogens A total of 221 isolates were obtained and identified from cows with bovine subclinical mastitis and they were classified as eight species of bacteria. The most common pathogens of bovine subclinical mastitis were coagulase-negative staphylococci (29.86%), Streptococcus dysgalactiae (15.84%), Staphylococcus aureus (14.48%), and Escherichia coli (9.95%). Results of isolation and identification of bovine subclinical mastitis pathogen are indicated in Table 1.

129

Antimicrobial susceptibility test The Staphylococcus aureus, coagulase-negative staphylococci, streptococci spp., and Escherichia coli isolates recovered from cows with subclinical or clinical mastitis suggested a variable susceptibility behavior towards the antimicrobials. Four species of the isolates were all resistant to penicilin G, erythromycin, streptomycin, clindamycin, lincomycin, sulfadiazine, and sulfamethoxazole. On the other hand, all of them were susceptible to cefradine, florfenicol, ofloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. Antimicrobial susceptibility of Staphylococcus aureus, coagulase-negative staphylococci, streptococci, and Escherichia coli isolates to 24 antibiotics was presented in Table 2. Table 2. Results of antimicrobial susceptibility tests Antibiotics

Staphylococcus aureus

Coagulasenegative staphylococci

Streptococcus dysgalactiae

Escherichia coli

penicilin G

R

R

R

R

ampicillin

R

I

I

R

amoxicillin

S

S

R

I

cephalothin

S

I

R

I

cefradine

S

S

S

S

erythromycin

R

R

R

R

azithromycin

R

I

R

R

tylosin

I

I

S

R

streptomycin

R

R

R

R

gentamicin

I

I

S

S

kanamycin

I

I

R

I

amikacin

S

I

R

I

neomycin

S

S

I

I

clindamycin

R

R

R

R

lincomycin

R

R

R

R

doxycycline

R

I

R

R

chloramphenicol

I

I

I

S

florfenicol

S

S

S

S

sulfadiazine

R

R

R

R

sulfamethoxazole

R

R

R

R

ofloxacin

S

S

S

S

norfloxacin

S

I

I

I

ciprofloxacin

S

S

S

S

ebrofloxacin

S

S

S

S

Note: R, resistant; I, intermediate; S, susceptible

130

Discussion A total of 327 milk samples obtained from mastitis cases were collected from six cattle farms, nine districts, in Ningxia province, the north-west of China. The pathogens were isolated from 226 samples and the frequency of isolation of pathogens was 69.11% (226/327). The results of this study were lower than the previous reports (83.5%, 90%, respectively) (11, 16). The single bacterial strains were mostly isolated from 192 milk samples and the proportion was 84.96% (192/226). Two or more strains of bacteria were isolated from 34 samples and the proportion was 15.04% (34/226). These results showed that a single pathogen infection was more common than mixed infections in mastitis cases. These results were in accordance with former studies (7, 14). Although bovine mastitis is usually caused by a wide variety of pathogens, but it has been reported that the most common pathogenic bacteria are Staphylococcus aureus, environmental streptococci, and Escherichia coli, accounting for more than 90% of the total mastitis causing bacteria (3, 6, 12). A total of 260 isolates from 226 samples were obtained and identified by morphological and biochemical methods and they belonged to nine species of bacteria. These microbes were Staphylococcus aureus, Coagulase-negative staphylococci, Streptococcus agalactiae, Streptococcus dysgalactiae, Streptococcus uberis, Escherichia coli, other gram-negative bacilli, Gram-positive bacillus, and Yeast. This study reported that the most common pathogens of bovine mastitis in Ningxia province, China were coagulase-negative staphylococci (28.08%), Streptococcus dysgalactiae (15.38%), Staphylococcus aureus (14.23%), and Escherichia coli (10.38%), accounting for 68.08% (177/260) of intramammary infections among 260 isolates. In this study, the species and distribution of pathogens of bovine mastitis have been investigated in Ningxia province, China, which will provide the scientific basis for the prevention and treatment of mastitis in dairy cattle. Bovine mastitis included clinical and subclinical mastitis (3, 5, 12). In this study, the pathogens were isolated and identified from milk samples out of clinical and subclinical mastitis, but the species and distribution of mastitis pathogens were different. The most common pathogens of clinical mastitis were Yeast (20.51%), coagulase-negative staphylococci (17.95%), Staphylococcus aureus (12.82%), Streptococcus dysgalactiae (12.82%), and Escherichia coli (12.82%). For subclinical mastitis, the most common causative agents were coagulase-negative staphylococci (29.86%), Streptococcus dysgalactiae (15.84%), Staphylococcus aureus (14.48%), and Escherichia coli (9.95%). In the investigation of mastitis pathogens, it was one of the most striking features that yeasts were the predominant isolates from clinical mastitis cases and had the highest proportion. These results were similar to previous researches (4, 15). The epidemiological data of these cases showed that these cattle had generally the long course of disease, and after numerous antibiotic therapy and treatments of traditional Chinese medicine, the treatment effects were not very significant. Through contaminated infusion catheters, syringes, needles and other supplies, following repeated breast perfusion, yeasts may be passively brought into the teats. The efficient, sensitive drugs to fungi should be screened in clinical treatment of the disease through drug susceptibility testing in order to achieve the desired effect because the yeast is not susceptible to antibiotics.

131

Another notable feature in this survey of mastitis pathogens is that the coagulase-negative staphylococci were isolated from milk samples of clinical and subclinical mastitis at the same time. This result was similar to former reports (1, 10). Coagulase-negative staphylococci had the highest proportion (29.86%) in subclinical mastitis pathogens, which was more than that of Streptococcus dysgalactiae (15.84%), Staphylococcus aureus (14.48%), and Escherichia coli (9.95%). In the clinical mastitis, coagulase-negative staphylococci (17.95%) was just below the proportion of yeasts (20.51%), but higher than that of Staphylococcus aureus (12.82%), Streptococcus dysgalactiae (12.82%), and Escherichia coli (12.82%). These results indicated that coagulase-negative staphylococci were one of the most common pathogens being responsible for bovine mastitis in Ningxia province, China, and adequate attention should be given. In this study, the antimicrobial resistance of the isolates from the cases of bovine mastitis was evaluated. These bacteria were ones of the most frequently isolated pathogens resulting in clinical or subclinical mastitis in Ningxia province, China. The results indicated that Staphylococcus aureus, coagulase-negative staphylococci, Streptococci spp., and Escherichia coli isolates from cows displayed differences in the antimicrobial susceptibility patterns. The Staphylococcus aureus isolates were resistant to penicilin G, ampicillin, erythromycin, azithromycin, streptomycin, clindamycin, lincomycin, doxycycline, sulfadiazine, and sulfamethoxazole, but were susceptible to amoxicillin, cephalothin, cefradine, amikacin, neomycin, florfenicol, ofloxacin, norfloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. For coagulase-negative staphylococci, the isolates were resistant to penicilin G, erythromycin, streptomycin, clindamycin, lincomycin, sulfadiazine, and sulfamethoxazole, however, were susceptible to amoxicillin, cefradine, neomycin, florfenicol, ofloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. The environmental streptococci isolates were resistant to penicilin G, amoxicillin, cephalothin, erythromycin, azithromycin, streptomycin, kanamycin, amikacin, clindamycin, incomycin, doxycycline, sulfadiazine, and sulfamethoxazole, but were susceptible to cefradine, tylosin, gentamicin, florfenicol, ofloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. Escherichia coli isolates were resistant to penicillin G, ampicillin, erythromycin, azithromycin, tylosin, streptomycin, clindamycin, lincomycin, doxycycline, sulfadiazine, and sulfamethoxazole; however, those isolates were susceptible to cefradine, gentamicin, chloramphenicol, florfenicol, ofloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin. Four species of the isolates were all resistant to penicilin G, erythromycin, streptomycin, clindamycin, lincomycin, sulfadiazine, and sulfamethoxazole. On the other hand, all of them were susceptible to cefradine, florfenicol, ofloxacin, ciprofloxacin, and enrofloxacin gentamicin. These isolates were mostly resistant to two or more antimicrobials, therefore, Staphylococcus aureus, coagulase-negative staphylococci, Streptococci spp., and Escherichia coli isolates, which showed multidrug resistance (MDR). Acknowledgement This research was supported by Ningxia Science and Technology Support Project (No. 2013).

132

REFERENCES 1. Bal, E. B. – Bayar, S. – Bal, M. A. Antimicrobial Susceptibilities of Coagulase-Negative Staphylococci (CNS) and Streptococci from Bovine Subclinical Mastitis Cases. J. Microbiology, 2010. 48. 267-274. 2. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Performance standards for antimicrobial disk and dilution susceptibility tests for bacteria isolated from animals. NCCLS document M31-A2, Approved standard. 2nd ed. CLSI, Wayne, PA, USA, 2002. 3. Contreras, G.A. – Rodríguez, J. M.: Mastitis: comparative etiology and epidemiology. J. Mammary Gland Biol Neoplasia, 2011. 16. 339-356. 4. De Casia Dos Santos, R. – Marin, J. M.: Isolation of Candida spp. from mastitic bovine milk in Brazil. Mycopathologia, 2005. 159. 251-253. 5. De Vliegher, S. – Fox, L. K. et al.: Mastitis in dairy heifers: Nature of the disease, potential impact, prevention, and control. J. Dairy Sci., 2012. 95. 1025-1040. 6. Gröhn, Y. T. – Wilson, D. J. et al.: Effect of pathogen-specific clinical mastitis on milk yield in dairy cows. J. Dairy Sci. 2004. 87. 3358-3374. 7. Liang, J. G. – Liu, F. et al.: Isolation and identification for main pathogenic bactetium of mastitis based on different breeding mode in Hohot. China Dairy Cattle, 2011. 8. 42-45. 8. Salgado-Ruiz, T. B. – Rodríguez, A. et al.: Molecular characterization and antimicrobial susceptibility of Staphylococcus aureus from small-scale dairy systems in the highlands of Central México. Dairy Sci. & Technol., 2015. 95. 181-196. 9. Shome, B. R. - Das Mitra, S. et al.: Multiplex PCR assay for species identification of bovine mastitis pathogens. J. Applied Microbiology, 2011. 111. 349-1356. 10. Silva, N. C. – Guimarães, F. F. et al.: Characterization of methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci in milk from cows with mastitis in Brazil. Antonie van Leeuwenhoek, 2014. 106. 227-233. 11. Song, H. R. – Li, Z. G. et al.: Isolation and identification on mastitis pathogen of cow in Shihezi area and bacteriostatic test with Chinese herbal medicine. J. Anhui Agricultural Sciences, 2009. 37. 4044-4047. 12. Sordillo, L. M.: New concepts in the causes and control of mastitis. J. Mammary Gland Biol. Neoplasia, 2011. 16. 271-273. 13. Yang, Y. X. – Zhao, X, X. – Zhang, Y.: Proteomic analysis of mammary tissues from healthy cows and clinical mastitic cows for identification of disease-related proteins. Vet. Res. Commun., 2009. 33. 295-303. 14. Yi, B. S. – Wang, H. B. – Gao, L.: Isolation and Identification of bovine mastitis pathogens in Jilin Area and antimicrobial susceptibility of medicine. Chinese Journal of Veterinary Medicine, 2011. 47. 37-38. 15. Zhou, Y. – Ren, Y. et al.: Survey of mycotic mastitis in dairy cows from Heilongjiang province, China. Trop. Anim. Health Prod., 2013. 45. 1709-1714. 16. Zingeser, J. – Daye, Y. et al.: National survey of clinical and subclinical mastitis in Jamaican dairy herds, 1985-1986. Trop. Anim. Health Prod., 1991. 23. 2-10.

133

Outbreak of subclinical mastitis due to Streptococcus (Sc.) dysgalactiae subsp. equisimilis in an Austrian dairy herd

Streptococcus (Sc.) dysgalactiae subsp. equisimilis okozta szubklinikai mastitis járvány egy ausztriai tehenészetben Baumgartner Martina1*, Spergser Joachim2, Giffinger Friederike1, Hoppe Christoph Jan1, Baumgartner Walter1 1

Clinic for Ruminants, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, Vienna, Austria 2 Institute of Bacteriology, Mycology and Hygiene, Department of Pathobiology, University of Veterinary Medicine Vienna, Vienna, Austria *e-mail: [email protected]

SUMMARY In an Austrian dairy herd with a history of high elevations of somatic cell count bacteriological examinations of milk samples revealed an outbreak of mastitis due to beta hemolytic streptococci belonging to Lancefield group L. The mastitis pathogen was isolated from 28 quarter milk samples of 16 cows. All isolates were characterized biochemically and identified by PCR amplification and sequencing of the 16S-23S rRNA gene intergenic spacer region as Sc. dysgalactiae spp. equisimilis. Mastitis was characterized by a mean somatic cell count of 1.4x106 cells/ml in milk of affected cows and by the absence of clinical symptoms. Due to the high prevalence within the herd and due to the fact that Sc. dysgalactiae spp. equisimilis genetically is closely related to Sc. canis and Sc. agalactiae a contagious mastitis was assumed. Mastitis was controlled through implementation of a strict hygiene protocol combined with antibiotic treatment of the affected quarters. Key words: Contagious mastitis, high somatic cell count, beta hemolytic streptococci, Streptococcus dysgalactiae spp. Equisimilis ÖSSZEFOGLALÁS Egy hosszú ideje magas szomatikus sejtszámú tejet termelő osztrák tejhasznú állományban tejminták mikrobiológiai vizsgálata feltárta, hogy a járvány hátterében Lancfield L csoportba tartozó, β hemolizáló streptococcusok álltak. A kórokozót 16 állat 28 tőgynegyedéből lehetett kimutatni. A biokémiai karakterizálás és a 16S-23S rRNS génszakasz vizsgálatával az izolátumok Sc. dysgalactiae spp. equisimilis-ként lettek azonosítva.

134

A tőgygyulladás során klinikai tünetek nem jelentkeztek és az átlagos szomatikus sejtszám 1.4x106 sejt/ml volt. Mivel magas volt a betegség előfordulási aránya, és a Sc. dysgalactiae spp. equisimilis közeli rokonságban áll a Sc. canis and Sc. agalactiae fajokkal, feltételeztük a betegség fertőző jellegét. A tőgygyulladást szigorú higiéniai rendszabályok és a beteg negyedek célzott antibiotikum terápiájával sikerült megfékezni. Kulcsszavak: járványos tőgygyulladás, magas szomatikus sejtszám, β hemolizáló streptococcus, Streptococcus dysgalactiae spp. Equisimilis Introduction The pyogenic group of streptococci includes important mastitis pathogens. Besides Sc. uberis, Sc. agalactiae (Lancefield group B), Sc. dysgalactiae subsp. dysgalactiae (Lancefield group C) less common species may be detected in milk of mastitic cows. Sc. canis (Lancefield group G) can regularly be isolated from dogs and cats but rarely it´s responsible for outbreaks of subclinical mastitis in dairy herds, too (2). In this case report the outbreak of a subclinical mastitis due group L streptococci in an Austrian dairy herd is documented and diagnostic approaches and methods, clinical findings and therapeutic and hygienic procedures are described. Anamnesis and experimental methods In a small Austrian dairy farm a sustained increase of somatic cell count (SCC) over a period of weeks was observed. In spring 2010 bulk milk SCC exceeded the threshold of 400.000 cells/ml and the farm was at risk to be temporarely suspended from milk delivery. 7 cows were culled due to high SCC within two month and tecnical surveillance of the milking advice was performed. During two herd health visits current farm practices and procedures were reviewed and milk samples were collected aseptically for bacteriological examinations (at quarter level) and SCC measurement (cow level). Milk sampling and routine diagnostics were performed according to the instructions of the German Veterinary Medical Society (1). For bacteriological examinations (BE) milk samples were centrifuged at 880 g and a loopful of the milk sediment was plated onto Columbia® agar (Oxoid, Wesel, Germany) with 5 % sheep blood. Bacterial growth was analysed after incubation at 37 °C for 24 and 48 hours. For routine diagnostics cultures were analysed based on colony morphology, hemoltytic patterns, catalase reaction and Lancefield serogrouping (Streptococcal grouping kit®, Oxoid). Further specifications included a biochemical characterisation of 8 strains with the API-20Strep® system (bioMerieux, Mercy l´ Etoile, France), antibiotic susceptibility testing against bacitracin and tetracyclin (8 strains) and finally the sequencing of the 16S-23S intergenic spacer region of a representative strain. SCC was measured with a Fossomatic Series 400® (FOSS, Hillerod, Denmark). During the second herd visit remedial actions were documented and therapeutical success was determined throughout BE.

135

Results and discussion Farm characteristics The mastitis outbreak occured in an Austrian conventional dairy farm with 33 lactating cows, three 3 dry cows and 14 heifers of the simmental breed. As on the farm contemporaneously bulls were fattened, complete herd size comprised 110 bovines. Cows were housed in a freestall barn with cubicals and rubber mats covered by a thin layer of straw. Milking took place in a swing-over parlor with 4 milking units. In the barn additionally two saws (on with 2 piglets) were kept. During the first herd vistit a high housing density within the barn, failures in milking hygiene and milking practices (soiled udders, one towel for cleaning several udders, inadequate teat and cluster desinfection, overmilking) were documented. Clinical examination of the udders Clinical examination of the udders revealed an atrophy of two quarters in one cow and a firm consistency of the mammary tissue in a further animal. No changes in milking secretions but a high SCC, measured semiquantitatively with the California Mastitis Test (CMT), was found in 21 cows. Bacterial examination and SCC BE revealed growth of catalase-negative, gram-positive and beta-hemolytic cocci in 28 quarter milk samples of 16 cows. All isolated strains did not hydrolyse esculin, were CAMP test negative and showed no agglutination reactions with Lancfield group antisera A, B, C, D and G. With the API-20-Strep® system all tested strains (8) showed identical biochemical patterns and were clearely identified as group L streptococci. All 8 strains additionally were tested resistent against tetracyclines and sensitive against bacitracin. By sequence analysis of the 16S-23S intergenic spacer reagion isolates were identified as Sc. dysgalactiae subsp. equisimilis. SCC in infected udders was on average 1.4 x 106 cells/ml. Treatment and remedial actions Due to the high prevalence and the rapid spread within the herd a contagious mastitis with transmission of the pathogen via milking was assumed. Therefore immediate therapy of all infected quarters and a strict hygiene protocol including a milking order, teat and cluster disinfection after milking and culling of chronically infected animals were recommended. Cows were treated intramuscullary with penethamate hydrojodide (5 Mio IU) and intramammary with cefquinome (75 mg 3 times every 12 hours). The second herd visit 8 weeks later revealed any new infections and a significant decrease in SCC of formerly infected cows. Therapy failure was found in one cow, one animal was culled and one was dried off. All other cows were tested negative for beta-hemolytic streptococci. Detection of beta hemolytic streptococci group L is mainly described in connection with bacterial infections in swine. There they can be responsible for septicemia, endocarditis, arthritis and pneumonia (4). Additionally there exist a few reports about sporadic infections in humans and pets (5). In our case it is possible that the saws, kept in the same barn with the

136

lactating cows may have been the source of infection. The rapid spread within the herd can be explained by the poor milking hygiene and by the genetic relativeness of Sc. dysgalactiae subsp. equisimilis to Sc. agalactiae and Sc. canis, species which are known as contagious mastitis pathogens (3). REFERENCES 1. Deutsche Veterninärmedizinische Gesellschaft: Leitlinie zur Entnahme von Milchproben unter antiseptischen Bedingungen und Isolierung und Identifizierung von Mastitiserregern. DVG Service GmbH, Gießen, 2009. 2. Hassan, A. A. – Kineden, Ö. et al.: Identification of Streptococcus canis isolated from milk of cows with subclinical mastitis. J. Clin. Microbiol., 2005. 43. 1234-1238. 3. Vieira, V. V. – Teixeira, L. M. et al.: Genetic relationships among the different phenotypes of Streptococcus dysgalactiae strains. Int. J. Syst. Bacteriol., 1998. 48. 1231–1243. 4. Weisser, W. – Köhler, J.: Kulturelle Untersuchungen von Schlachtschweine-Lymphknoten auf das Vorkommen von ß-hämolysierendenden Streptokokken. Tierärztl. Umschau, 1982. 37. 338–344. 5. Wolter, W. – Kloppert, B. et al.: Die Mastitis des Rindes. Ein Kursbuch. Staatliches Untersuchungsamt Hessen, Gießen und Universidad de Guadalajara, 2002.

137

A tőgyfertőtlenítés és a fejőberendezések tisztítása a magyarországi tejelő tehenészetekben Udder disinfection and cleaning of milking machines in the Hungarian dairy herds Ózsvári László1*, Lipthay Tamás2 1

SZIE-ÁOTK Állat-egészségügyi Igazgatástani és Agrár-gazdaságtani Tanszék, H-1078 Budapest, István u. 2. 2 HYPRED HUNGARY and TIMAB HUNGARY, H-2040 Budaörs, Gyár u. 2. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Kutatásunk célja az volt, hogy a magyarországi tehenészetekben felmérjük a fejési technológiát, a tőgy előkészítését a fejésre, az alkalmazott elő- és utó tőgyfertőtlenítők felhasználását, valamint a fejőberendezések tisztításának gyakorlatát. A kérdőíves felmérést 2014 szeptembere és októbere között végeztük el, amely során 43 nagyüzemi tehenészetről (31.430 tehén) gyűjtöttünk adatokat. A teheneket leggyakrabban kétszer fejték naponta, túlnyomórészt hagyományos fejőgumival és a tőgygyulladásos teheneket külön. A telepek közel kétharmadán fertőtlenítőszeres bemártással készítették elő a tőgyet fejésre és az első tejsugarakat minden felmért tehenészetben kifejték. Az elő tőgyfertőtlenítők leggyakrabban használt hatóanyaga a klórhexidin volt, az utó tőgyfertőtlenítőké pedig a jód. A fejőberendezéseket majdnem az összes telepen minden fejés után tisztították és fertőtlenítették, a savas tisztítómosások gyakorisága azonban nagy változatosságot mutatott. A lúgos tisztítószerek legkedveltebb hatóanyaga a nátrium-hipoklorit, a savas tisztítószereké a foszforsav volt. Kulcsszavak: tőgyelőkészítés, elő- és utó tőgyfertőtlenítők, fejőberendezési mosószerek SUMMARY The aim of our study was the conduct a survey on milking technique, udder preparation for milking, pre- and post-milking disinfectants and milking machine sanitization in the Hungarian dairy herds. A questionnaire was used and the survey was conducted between September and October 2014 on 43 large-scale dairy farms (31,430 cows). In most cases the cows are milked twice a day by using traditional elastic teat sheaths and the cows with mastitis are milked separately. Almost two-thirds of the surveyed farms use pre-milking teat dipping, and fore-milking is performed in all herds. Chlorhexidine is the most preferred active ingredient in pre-milking disinfectants, and iodine in post-milking disinfectants. Milking

138

machines are cleaned/disinfected after every milking in almost all herds, but the number of acid descaling washes ranges widely. Sodium hypochlorite was the most preferred active ingredient of alkaline detergents, and phosphoric acid was the most commonly used acid. Kulcsszavak: udder preparation, pre- and post-milking disinfectants, milking machine detergents Bevezetés A tejelő szarvasmarha tőgyfertőtlenítők és fejő berendezési mosószerek napi szinten és nagy mennyiségben kerülnek felhasználásra a tehenészetekben. A hatékony tőgyfertőtlenítőknek széles és gyors baktericid hatása van, ugyanakkor nem irritálják a tőgybimbó bőrét, nincs korrozív hatásuk a fejőkelyhekre és nem hagynak maradékanyagot a tejben (6). A fejőberendezések hatékony öblítésének, tisztításának szintén jelentős szerepe van a tej csíraszámának csökkentésében (1, 3). Kutatásunk célja az volt, hogy a magyarországi tehenészetekben felmérjük a fejési technológiát, a tőgy előkészítését a fejésre, az alkalmazott elő- és utó tőgyfertőtlenítők felhasználását, valamint a fejőberendezések tisztításának gyakorlatát. Anyag és módszer A kérdőíves felmérést 2014 szeptembere és októbere között végeztük el, amely gyakorlatilag Magyarország teljes területét lefedte. Összesen 43 nagyüzemi tehenészetről kaptunk vissza kitöltött kérdőívet, amelyek felét telepvezetők töltötték ki. A tehenészetekben összesen 31.430 tehenet tartottak, ami a 2014 június 1-i magyarországi tejelő és kettős hasznosítású 176 ezres tejelő tehénállomány (5) 17,9%-ának felelt meg. A felmért telepek átlagos tehénlétszáma 731 (56-2500) volt. A felmért állomány nagysága és földrajzi elhelyezkedése alapján a felmérés országosan reprezentatívnak tekinthető. Ezen túlmenően hét telepvezetővel készítettünk mélyinterjút, akik összesen 6.130 tehén felett diszponáltak, 876 (300-2.500) tehenes átlaglétszám mellett. A vizsgált tehenészetekben az átlagos laktációs tejtermelés 9.716 kg, az átlagos tejzsír 3,7%, az átlagos tejfehérje 3,3%, az átlagos SCC 419 ezer, míg a laktáció átlagos hossza 373 nap volt. Minden telep hármasmentes (tuberkulózis, brucellózis, leukózis) volt, de a telepek 35%-a már IBR-től és/vagy BVD-től is mentes volt. A beteg teheneket a felmért telepek 60%-ában tartották külön betegistállóban, a többi esetben viszont az elletőben különítették el. Eredmények Fejési technológia A vizsgált telepeken a leggyakoribb fejőrendszer típus a DELAVAL volt, ezt követte a BOUMATIC, míg a tehenészetek másik felében 8 egyéb típusú fejőrendszer volt megtalálható. A fejőállások több mint fele halszálkás elhelyezkedésű volt, amit egyenlő arányban követett a parallel és a karusszel típus. A fejőrendszerek átlagkora 11,7 (1-28) év volt. A tehenészetekben a teheneket a leggyakrabban kétszer fejték naponta, de egyre gyakoribb a háromszori, sőt több telepen előfordult a négyszeri fejés is. A tehenészetekben egy fejés átlagos ideje 5 (1-7,5) óra volt, és a fejés során átlagosan 3,1 (1-6) ember dolgozott, beleértve 139

a fejhajtókat is. Egy tehén átlagos napi fejése 15 (5-27,7) percig tartott, az átlagos napi felhajtási ideje pedig 24 (3-87) perc volt. A tehenészetek túlnyomó többsége hagyományos fejőgumit használt és egy telep kivételével mindenhol automata kehelylevevő működött. A meginterjúvolt telepvezetők szerint a kíméletes és gyors fejés, valamint az állomány mérete a legfontosabb paraméterek a fejőrendszer, a fejési technológia kiválasztásnál, és legtöbbjük szerint az optimális napi fejésszám kettő, mivel ez költséghatékony, a tehén igényeit jobban ki lehet szolgálni, könnyebb a munkaszervezés és kevesebb a tőgygyulladás. A tőgygyulladásos teheneket a vizsgált tehenészetek több mint 90%-ában külön fejték, az újrafertőződés és a gátlóanyag tejbe kerülésének megelőzése érdekében. Tőgy előkészítése fejésre, elő- és utófertőtlenítés A telepek közel kétharmadán fertőtlenítőszeres bemártással készítették elő a tőgyet fejésre, de egynegyedükben még a vizes lemosást, és több mint egytizedüknél a fertőtlenítőszeres lemosást alkalmazták. A tőgy törlése a vizsgált hazai tehenészetek háromnegyedében papírkendővel történt. A telepvezetők több mint fele habos fertőtlenítés vagy fertőtlenítőszeres bemártás után a papírkendővel történő szárazra törlést tartja ideálisnak. A telepek többségében a tőgyet nem masszírozták meg fejés előtt, mivel telepvezetők többsége szerint a tőgy masszírozás nélkül is jól elő van készítve a fejésre. Az első tejsugarakat minden felmért tehenészetben kifejték, valamivel több, mint a telepek felében próbacsészére, de közel annyian egyszerűen a földre. Ezt a műveletet minden telepvezető fontosnak tartja a klinikai tőgygyulladás felismerése, az ún. "bimbódugó" kifejése és a tejelváltozások felismerése miatt. A felmért tehenészetek közel háromnegyedében kizárólag egykomponensű elő tőgyfertőtlenítőt, több mint háromnegyedében pedig egykomponensű utó tőgyfertőtlenítőt használtak. Az elő tőgyfertőtlenítők legkedveltebb hatóanyaga a klórhexidin volt, ezt követette a tejsav és az egyéb klórvegyületek. Az utó tőgyfertőtlenítők leggyakrabban használt hatóanyaga a jód volt, amit a tejsav, majd a különböző klórvegyületek követtek. A válaszadók a tőgyfertőtlenítők legfontosabb tulajdonságának vásárlásakor a hatékonyságot/hatóanyagot tartották, amit az ár és a könnyű alkalmazhatóság követett. A megkérdezett telepvezetőknek fontos vásárlási szempont még a fertőtlenítő színe és a bimbó bőrének kímélése. A fejőberendezések tisztítása, fertőtlenítése A telepek majdnem kétharmadában 5 fázisban tisztították a fejőberendezéseket, de több mint harmadában 3 fázisban. A fejőberendezéseket a telepek majdnem háromnegyedében naponta kétszer, míg közel egyötödében háromszor tisztították-fertőtlenítették. A tehenészetek háromnegyede az utóöblítést közvetlenül a fertőtlenítés után végezte el. A heti savas tisztítómosások száma egytől huszonegyig terjedt, de leggyakrabban naponta, vagy kétszer-háromszor egy héten végezték el. A fejőberendezések alapos, szétszerelés utáni kézi tisztításának éves számát tekintve még nagyobb szórást tapasztalunk, de legtöbbször hetente vagy havonta végzik ezt el. A lúgos tisztítószerek legkedveltebb hatóanyaga a nátrium-hipoklorit volt, ezt követette a nátrium-hidroxid, majd a kálium-hidroxid. A lúgos tisztítószereket a leggyakrabban 1%-os koncentrációban alkalmazták, de gyakori volt a 1,5%-os és 2%-os töménység is. A savas tisztítószerek leggyakrabban használt hatóanyaga a foszforsav volt, amit a salétromsav, a

140

kénsav, majd a szerves savak követtek. A savakat szintén 1%-os koncentrációban alkalmazták a legtöbbször, de a 0,5%-os, 2%-os és 5%-os töménység használata is elterjedt volt. A fertőtlenítőszerek közül a perecetsav alkalmazása volt a leggyakoribb, de a tehenészetek közel egyharmadában hidrogén-peroxidot is használtak. A válaszadók a fejőberendezési mosószerek legfontosabb tulajdonságának vásárlásakor az árat tartották, amit az ellátás biztonsága, ill. a tisztításkor/fertőtlenítéskor alkalmazott technológia típusa követett. Megbeszélés A telepek negyede még mindig a tőgy vizes lemosását alkalmazta a fejésre történő előkészítése során, amely eljárás indokolt lehet, ha a tőgybimbók nagyon szennyezettek, de a sztenderd tőgyelőkészítés részeként nem ajánlott, mivel a tőgykórokozók szétkenését elősegíti a fejőházban (9). A tehenészetek közel háromnegyedében a tőgy törlése száraz papírkendővel történt, aminek költsége nagyobb a ruhával történő törléshez képest, de fertőzésközvetítő szerepe – egyszeri használhatósága miatt – gyakorlatilag nincs (2). Majdnem minden telepvezető az egykomponensű elő- és utófertőtlenítőket kedvelte a praktikusságuk, vagyis az emberi hiba lehetőségének kizárása miatt. A klórvegyületeket (különösen a klórhexidint) tartalmazó elő tőgyfertőtlenítőket használták a hazai tehenészetek kétharmadában, ami megegyezik a nemzetközi adatokkal (2, 7). A klórhexidin kedveltségének oka, hogy mikrobaellenes spektruma széles, toxicitása minimális és ritkán alakul ki ellene rezisztencia (4). Majdnem minden telepen a jódot tartották az optimális hatóanyagnak az utó tőgyfertőtlenítők esetében, amely a klinikai tőgygyulladások gyakoriságát jelentősen csökkenteni tudja (8). A legtöbb telepen a gyári leírásnak megfelelő koncentrációban és időben alkalmazták a savas és lúgos tisztítószereket, valamint a fertőtlenítőket, mivel a fejőberendezések tisztításának hatékonyságát nagymértékben befolyásolja a hatóanyag koncentrációja és a fertőtlenítőszer alkalmazása (3). IRODALOM 1. Facsar, I.: A fejőkészülék minden tehén fejését követő öblítése és a nyers tej minősége. Magy. Állatorv. Lapja, 1993. 48. 507-510. 2. Gibson, H. – Sinclair, L. A. et al.: Effectiveness of selected pre-milking teat-cleaning regimes in reducing teat microbial load on commercial dairy farms. Lett. Appl. Microbiol., 2008. 46. 295-300. 3. Gleeson, D. – O’Brien, B. et al.: The effect of using non-chlorine products for cleaning and sanitizing milking equipment on bacterial numbers and residues in milk. Int. J. Dairy Tech., 2013. 66. 182-188. 4. Jerzsele, Á.: A klórhexidin alkalmazása az állatgyógyászatban – használjuk gyakrabban! Magy. Állatorv. Lapja, 2014. 136. 547-551. 5. Központi Statisztikai Hivatal: Állatlétszám adatok. URL: http://www.ksh.hu Letöltés ideje: 2014.10.25. 6. Malinowski, E.: The role of udder disinfection and sanitizer types. Med. Weter., 2000. 56. 709-714. 7. Oliver, S. P. – Gillespie, B. E. et al.: Evaluation of chlorhexidine as a pre-milking teat disinfectant for the prevention of intramammary infections during lactation. J. Food. Prot., 1994. 57. 614-618. 8. Oliver, S. P. – Lewis, M. J. et al.: Efficacy of a low concentration iodine post-milking teat disinfectant against contagious and environmental mastitis pathogens in 2 dairy herds. J. Food. Prot., 1991. 54. 737-742. 9. Skrzypek, R. – Wojtowski, J. et al.: Hygienic quality of cow bulk tank milk depending on the method of udder preparation for milking. Archiv Tierz., 2003. 46. 405-411.

141

Diagnosis of subclinical mastitis of dairy cows by using quick test, Californian mastitis test and somatic cell count Tejelő tehenek szubklinikai mastitis diagnosztikája gyorsteszttel, California mastitis teszttel és szomatikus sejtszámlálással Ergene Osman*, Darbaz Isfendiyar, Aslan Selim Department of Obstetrics and Gynaecology, Faculty of Veterinary Medicine, Near East University, North Cyprus *e-mail: [email protected]

SUMMARY The aim of this study is to determine the use of quick test (QT) in the diagnosis of subclinical mastitis by comparing it to Californian mastitis test (CMT) and laboratory somatic cell count (SCC). In this study, milk samples from 160 individual udder quarters were collected from 40 Holstein cows in 3 different farms. First milk samples were tested by CMT and QT (Porta SCC®, USA). Then, milk samples were sent to laboratory in order to determine SCC by using Fossomatic FC5000®. Quick Test standards that were used in this study, respectively were ≤100, 250, 500, 750, 1500 and ≥3000. From the total 160 samples, 101 samples were determined as ≤100 standard by using QT. These 101 samples were compared to SCC results (0–100.000 cell/ml) and the results were found to be 60.39% (n: 61) compatible. In 101 samples of ≤100 standard, 28.71% (n: 29) percent of samples were accepted as negative for subclinical mastitis according to SCC range (100-250.000 cell/ml). When ≤100 and 250 standards of QT were compared to SCC results, negative samples of subclinical mastitis (0250.000 cell/ml) were determined as 84% suitable. When CMT and SCC were compared, negative results of CMT (0-250.000 cell/ml) were found as compatible with SCC results (0250.000 cell/ml) with a percentage of 85.9%. When the quick test is compared with the laboratory results, it shows that the specificity (negative) is 97.5%, the sensitivity (positive) is 84.0% and the false rate is 16.7% in QT. In comparison with CMT/SCC and CMT/QT, the specificity of CMT is 59.8% and 41.97%, respectively. Keywords: subclinical mastitis, quick test, cow ÖSSZEFOGLALÁS Jelen vizsgálat célja, hogy megállapítsa egy, a szubklinikai mastitis diagnosztizálására alkalmazott gyorsteszt (quick test, QT) használhatóságát, összehasonlítva a California mastitis teszttel (CMT), illetve a laboratóriumi sejtszámlálással (somatic cell count, SCC). A vizsgálathoz a tejminták 3 különböző telep összesen 40 holstein-fríz tejelő tehenének 160 tőgy-

142

negyedéből származtak. Első lépésként a tejmintákat CMT-tel és QT-tel (Porta SCC®, USA) vizsgáltuk, majd laboratóriumba továbbítottuk a szomatikus sejtszám meghatározása céljából. A laboratóriumi mérések Fossomatic FC5000® műszerrel készültek. A jelen vizsgálatban alkalmazott gyorsteszt (QT) standard küszöbértékei a következőek voltak: ≤100, 250, 500, 750, 1500 és ≥3000. A 160 mintából 101 értéke volt ≤100 a QT standardja alapján. Ezen 101 minta 60,39%-os (n=61) egyezést mutatott a SCC során kapott értékekkel (0–100.000 sejt/ml). A 101, ≤100 értéket mutató mintából 28,7% (n=29) tekinthető negatívnak szubklinikai mastitisre az SCC értéktartománya (100-250.000 sejt/ml) alapján. A ≤100 és 250 közé eső QT standard és az SCC (0-250.000 sejt/ml) eredmények összehasonlításakor a szubklinikai mastitisre negatív minták 84%-os megfelelést mutatattak. A CMT és SCC összehasonlításakor a CMT (0-250.000 cell/ml) 85,9%-ban felelt meg az SCC-vel (0-250.000 cell/ml) a kapott negatív eredmények tekintetében. A gyorstesztet és a laboratóriumi eredményeket összehasonlítva a specificitás 97,5%-os, míg a szenzitivitás 84,0%-os, a hibaszázalék 16,7%-os a QT esetében. A CMT/SCC, illetve CMT/QT összehasonlításával a CMT specificitása 59,8%, illetve 41,97%. Kulcsszavak: szubklinikai mastitis, gyorsteszt, tehén Introduction The mastitis is the inflammation of glandular tissue of mammary glands (3). The mastitis is known as a complicated disease in dairy industry that causes economic loss in cows (1, 2, 5). The subclinical mastitis affects the quality and production of the milk in dairy farms. The subclinical mastitis is the significant form of the mastitis because of its economic loses in farms (8). In this form, there is an inflammation in the mammary glands however it does not show any clinical symptoms in mammaries and milk composition. The mastitis causes economic loss in dairy farms and substantially the reason of loss is subclinical mastitis as 70% (6). The presence of clinical mastitis is quite easy to diagnose; whereas the diagnosis of the subclinical mastitis can be more difficult and requires diagnostic methods which are CMT and SCC. Also a novel cow-side test for accurate SCC detection has been developed and can be used in three simple steps for diagnosis of subclinical mastitis (4). The aim of this study is to determine the use of quick test (QT) in the diagnosis of subclinical mastitis by comparing it to Californian mastitis test (CMT) and laboratory somatic cell count (SCC). Materials and Methods In this study, milk samples from 160 individual udder quarters were collected from 40 Holstein cows in 3 different farms. First, milk samples were tested by Californian mastitis test to diagnose subclinical mastitis. After that, Quick Test (Porta SCC®, USA) were applied to milk samples to determine somatic cell count and subclinical mastitis. Then, milk samples were sent to laboratory in order to determine somatic cell count by using Fossomatic FC5000®. Quick Test standards that were used in this study respectively were ≤100, 250, 500, 750, 1500 and ≥3000 and these were applied as blue color from pale to very dark tones.

143

The methods of Roelofs et al. (7) were modified for the evaluation of sensitivity, specificity and false rates of this study. Results From the total 160 samples, 101 samples were determined as ≤100 standard by using quick test. These 101 samples which were determined as ≤100 standard, were compared to somatic cell count results (0 – 100,000 cell/ml) and the results were found to be 60.39% (n: 61) compatible. In 101 samples of ≤100 standard, 28.71% (n: 29) percent of samples were accepted as negative for subclinical mastitis according to somatic cell count range (100250,000 cell/ml). When ≤100 standard of quick test was compared to somatic cell count results, milk samples which negative for subclinical mastitis (0-250,000 cell/ml) were found to be 89.1% and only 10.9% percent of samples were determined as medium and high values. When ≤100 and 250 standards of quick test were compared to somatic cell count results, negative samples of subclinical mastitis (0-250,000 cell/ml) were determined as 84% suitable. When Californian mastitis test and somatic cell count were compared, negative results of Californian mastitis test (0-250,000 cell/ml) were found as compatible with somatic cell count results (0-250,000 cell/ml) with a percentage of 85.9%. In the Californian mastitis test evaluation, + and ++ results (250-1,500,000 cell/ml) were compared to somatic cell count results and found to be compatible with the percentage of 40.6%. At the evaluation of CMT and QT results, it shows that they are compatible with the percentage of 93.33% for the negative subclinical mastitis. Conclusion and Discussion In conclusion, quick test used in this study was determined as an alternative test for the diagnosis of subclinical mastitis. Quick test could be safe with or without Californian mastitis test for diagnosis. Especially, it is found that quick test is a safe method for diagnosis of negative or positive subclinical mastitis. REFERENCES 1. Barkema, H.W. - Green, M.J. et. al.: Invited review: the role of contagious disease in udder health. J. Dairy Sci., 2009. 92. 4717-4729. 2. Harmon, R.J.: Symposium: Mastitis and genetic evaluation for somatic cell count, physiology of mastitis and factor affecting somatic cell counts. J. Dairy Sci., 1994. 77. 2103-2112. 3. Kehrli, M.E. - Shuster, D.E.: Factors affecting milk somatic cells and their role in health of the bovine mammary gland. J. Dairy Sci., 1994. 77. 619-627. 4. Lam, TJGM.: Mastitis diagnosis and performance monitoring. Irısh Vet. Journal, 2009. 62. 34-39. 5. Olde Riekerink, R.G.M. - Barkema, H.W. et. al.: Management practices associated with the bulk-milk prevalance of Staphylococcus aureus in Canadian dairy farms. Prev. Vet. Med., 2010. 97. 20-28. 6. Reksen, O. - Solverod, L. et. al.: Relationship between milk culture results and milk yield in Norwegian dairy cattle. J. Dairy Sci., 2007. 90. 4670-4678. 7. Roelofs, J. – Lopez-Gaitus, F. et. al.: When is a cow in estrus? Clinical and practical aspects. Theriogenology, 2010. 74. 327-344. 8. Ruegg, P.L. - Reinemann, D.J.: Milk quality and mastitis tests. 2002. Website: [http://www.uwex.edu/MilkQuality/PDF/milk%20quality%20tests01.pdf].

144

Prevalence of mastitis in dairy cows with claw diseases Mastitis előfordulása tejelő szarvasmarha lábvégbetegségei esetén Hisira Vladimir*, Posivak Jan, Mudron Pavol. Clinic of Ruminants, University of Veterinary Medicine and Pharmacy, Kosice, Slovakia *

e-mail: [email protected]

SUMMARY The aim of the study was to study the relationship between claw diseases and prevalence of mastitis in dairy herds in Eastern Slovakia. The prevalence of claw diseases in 341 dairy cows was 33.7 %. 115 dairy cows suffered from claw diseases, whereby white line abscess, toe abscess/necrosis, and sole ulcer were the most frequent form of claw diseases (68 cows). The prevalence of clinical (CM) and subclinical (SCM) mastitis was 10.55 % and 40.76%, respectively. The highest percentage of mastitis prevalence (67.7 %) was detected in the cows suffering from severe inflammatory processes, including white line abscess, toe abscess/necrosis, and sole ulcer. In conclusion, our results indicate a positive correlation between prevalence of claw diseases and mastitis in dairy cows. Key words: mastitis, claw disease, lameness, dairy cow ÖSSZEFOGLALÁS A kutatás célja a lábvégbetegségek kapcsolatának vizsgálata a mastitis előfordulásával keletszlovákiai tejelő tehenészetekben. A 341 vizsgált tejelő tehén 33,7%-ának volt lábvégbetegsége. 115 tejelő tehén szenvedett lábvégbetegségektől, a leggyakrabban (68 esetben) fehérvonal elválás, talpfekély, tályog vagy elhalás volt diagnosztizálható. A klinikai (CM) és szubklinikai (SCM) mastitis előfordulási aránya 10,55% illetve 40,76% volt. A mastitis legnagyobb előfordulási aránya (67,7%) azoknál a teheneknél volt megfigyelhető, amelyek érintettek voltak valamilyen súlyos gyulladásos folyamatban, úgymint fehérvonal elválás, talpfekély, tályog vagy elhalás. Összefoglalva az eredményeinket a lábvégbetegségek és a mastitis előfordulása között pozitív korrelációt mutattunk ki tejelő tehenek esetében. Kulcsszavak: mastitis, lábvégbetegség, sántaság, tejelő tehén Introduction Bovine mastitis is a multifactorial disease responsible for serious economic losses in dairy farms worldwide. Manifestation of mastitis in dairy herds is connected with complex relationships between the host, environment, and pathological agents. Prevalence of mastitis is associated with many risk factors (7). The common risk factors for mastitis in dairy farms

145

can be classified (divided) into two groups: individual cow and environmental risk factors (3). Lameness may be viewed as one of the risk factors responsible for distribution of mastitis in herds. The predominant causes of severe lameness in cows are claw diseases (90%). In the University of Florida Research herd in 1995 claw problems (sole ulcers and white line disease) accounted for 63 percent of the reported cases of lame cows. In cow severe lameness is associated (connected) with pain and so the most time spent lying. There is higher risk of bacterial penetration of teats and formation of mastitis. The goal of this work was to investigate the effect of claw diseases on prevalence of mastitis in cows of a dairy herd in Eastern Slovakia. Material and methods 341 lactating cows with average milk yield of 7,100 kg were included in this study. All the animals were housed in a free stall system with the deep straw bedding. The deep straw bedding was removed once in three weeks. The dairy cows were fed by TMR with maize and alfalfa silage as main components. Claw corrections were performed twice a year by external professional claw trimmers. Clinical examination of udder was performed according to the principles published by Rosenberger et al. (5). Individual milk samples from lactating cows were examined by physical examination reported by Rosenberger et al. (5) and collected during orthopaedic treatment of cows. The first few streams were discarded and then quarter milk was examined by CMT (California mastitis test). Claw diseases were diagnosed in the claw crush within the regular claw trimming. All lesions were treated subsequently. Statistical analysis was performed by running a chi-squared test using the number of cows suffering from particular diseases. Results Claw diseases were found in 115 cows (33.72%). The white line abscess (WLA), toe abscess/necrosis (TA/N), and sole ulcer (SU) were the most frequent claw diseases observed in our study (68 cows, 28.07 %). The prevalence of clinical (CM) and subclinical (SCM) mastitis was 10.55 % and 40.76%, respectively (Tab. 1). Table 1. Prevalence of mastitis on the farm Diseases

Number

Prevalence

Clinical mastitis

36

10,55%

Subclinical mastitis

139

40,76%

TOTAL COWS

175

51,31%

146

Prevalence of mastitis was found to be higher in cows with claw diseases in comparison to the healthy cows (Tab. 2). The highest percentage of mastitis prevalence (67.7 %) was detected in the cows suffering from severe inflammatory processes, including white line abscess, toe abscess/necrosis, and sole ulcer. However, the differences in the mastitis prevalence were not significant. Table 2. Prevalence of mastitis in dairy cows with claw diseases Cows without claw diseases N=226

Cows with claw diseases N=115

WLA, TA/N, and SU N=68

Clinical mastitis

22 (9.7 %)

14 (12.1 %)

8 (11.8 %)

Subclinical mastitis

85 (37.1 %)

54 (47.0 %)

38 (55.9 %)

107 (47.4 %)

68 (59.1 %)

46 (67.7 %)

Mastitis total

Discussion The possible relationship between claw diseases and mastitis has been studied previously by many authors. In Danish study claw diseases were found to be significantly associated with mastitis incidence rate, which corresponds with our observation (6). Similarly, the link between lameness and mastitis was confirmed in the study of Hultgren (2). Higher prevalence of clinical mastitis was detected in cows with serious lameness with higher locomotion score. Other study revealed negative effect of lameness on mastitis in dairy herds. Based on 10 dairy herds in the southwest of England, clinical lameness before first service was associated with a 1.4-fold increase in the odds of clinical mastitis (4). In contrast, no negative effect of lameness on mastitis prevalence could be found in study of Heuer et al. (1). Conclusion Our results indicate a positive correlation between prevalence of claw diseases and mastitis in dairy cows. Pain and reduced locomotion activity of lame cows can contribute to enhanced risk of inframammary infection. Acknowledgement This work was supported by the Slovak Research and Development Agency under the contract No. APVV-0701-11.

147

REFERENCES 1.

2.

3. 4. 5.

6. 7.

Heuer, C. – Schukken, Y. H. et al.: Postpartum body condition score and results from the first test day milk as predictors of disease, fertility, yield and culling in commercial dairy herds. J. Dairy Sci., 1999. 82. 295-304. Hultgren, J. – Manske, T. et al: Associations of sole ulcer at claw trimming with reproductive performance, udder health, milk yield, and culling in Swedish dairy cattle. Prev. Vet. Med., 2004. 62. 233-251. Nayan, V. – Bhardwaj, A. et al.: Mastitis in buffalo: Risk factors [Online] Available from: http://www.buffalopedia.cirb.res.in/2014 Peeler, E. J. – Otte, M. J. et al.: Inter-relationships of periparturient diseases in dairy cows. Vet. Rec., 1994. 134. 129-132. Rosenberger, G. – Dirksen, G. et al: Special examination: Udder. Examination of mammary gland secretion. In: Rosenberger, G. – Dirksen, G. et al. (eds.): Clinical examination of cattle. Paul Parey. Berlin and Hamburg, 1979. 357-358. Sato, K. – Bartlett, P.C. et al.: Managerial and environmental determinants of clinical mastitis in Danish dairy herds. A. Vet. Scan., 2008. 5. 1-8. Steeneveld, W. – Hogeveen, H. et al.: The influence of cow factors on the incidence of clinical mastitis in dairy cows. J Dairy Sci., 2008. 91. 1391–1402.

148

The latest insights on Startvac® studies A legfrissebb kutatási eredmények a Startvac® vakcináról Sofie Piepers1*, Sarne De Vliegher1 1

Mastitis and Milk Quality Research Unit, Faculty of Veterinary Medicine, Department of Reproduction, Obstetrics and Herd Health, 9820 Merelbeke, Belgium *e-mail: [email protected]

SUMMARY Mastitis affects a high proportion of cows throughout the world and is without doubt still one of the most costly diseases for the dairy industry. Mastitis prevention and control programs include management procedures such as optimal milking routine, post milking teat disinfection, a well-functioning milking machine, segregation of known infected animals, optimal dry cow management, hygienic and comfortable housing conditions. Vaccination could become another tool in the control of mastitis, especially since the use of antimicrobials in farming animals is increasingly subjected to criticism and since the novel vaccine Startvac® against mastitis has been launched on the European market. ‘Is it theoretically possible to protect dairy cows against mastitis through vaccination?’ ‘What can be expected from vaccination against mastitis in the field?’ and ‘How to implement vaccination as a new tool in the udder health management of a dairy farm in practice?’ are some of the questions that will be answered during this presentation. Key words dairy cow, mastitis, prevention, vaccination ÖSSZEFOGLALÁS A mastitis világszerte a tehenek nagy százalékát érinti, és kétség sem fér hozzá, hogy a legköltségesebb, legnagyobb gazdasági károkat okozó betegségek egyike. A mastitist megelőző és kontroll programok része a telepi menedzsment (megfelelő fejési rutin, fejés utáni tőgyfertőtlenítés, megfelelően beállított fejőgépek, a fertőzött állatok elkülönítése, a szárazra állított tehenek optimális kezelése, higiénikus és kényelmes elhelyezés). A vakcinázás a megelőzés egyik fontos eszköze lehet, különösen, mióta egyre fontosabb kérdés lett az antibiotikumok alkalmazásának visszaszorítása a nagyállattartásban, és mióta megjelent az európai piacon a Startvac®, mastitis elleni vakcina. "Elméletileg lehetséges vakcinázással megvédeni a tejelő teheneket a tőgygyulladástól?" "Mi várható a mastitis elleni vakcinázástól telepi körülmények között?" és "Hogyan ültessük be a vakcinázást, mint egy új eszközt a tőgy egészségvédelmében, egy tejelő tehenészet mindennapi gyakorlatába?" Néhány azon kérdés közül, melyekre választ kapunk ebből az előadásból. Kulcsszavak: tejelő tehén, mastitis, prevenció, vakcinázás 149

Introduction Mastitis affects a high proportion of cows throughout the world and is without doubt still one of the most costly diseases for the dairy industry (1). Mastitis prevention and control programs include management procedures such as optimal milking routine, post milking teat disinfection, a well-functioning milking machine, segregation of known infected animals, optimal dry cow management, hygienic and comfortable housing conditions. Vaccination could become another tool in the control of mastitis, especially since the use of antimicrobials in farming animals is increasingly subjected to criticism. Recently, a novel vaccine (Startvac®, Hipra Laboratories, Spain) has become available for herd immunization of healthy cows and heifers. This proceeding gives an overview of the latest insights on the efficacy of the vaccine against Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli) and the differences in immunological response between vaccinated and non-vaccinated animals. Immunological response to a killed Staphylococcus aureus strain To unravel the (innate) immunological response after administration of the novel vaccine, a challenge trial with a killed S. aureus strain was set-up (3). All animals remained clinical healthy during the trial period. The average daily milk yield (MY) per cow was 33.2 liter at the onset of the trial. In the non-vaccinated group average daily MY decreased from 34.2 liter/day at 15 DIM to 30.5 liter/day at 16 DIM. In the vaccinated group, no significant differences in average daily MY were observed over time. In both groups of animals, the quarter milk somatic cell count (qSCC) of the challenged quarters increased over time. The difference in qSCC between the control and inoculated quarters was substantially higher in the non-vaccinated animals compared with difference in vaccinated animals. Interestingly, in the vaccinated group the increase of the qSCC in the infected quarters was not significantly different from the qSCC in the control quarters. Similar results were obtained for the milk neutrophil concentration. The blood concentration of both anti-S.aureus and anti-E.coli antibodies substantially increased during dry period in the vaccinated animals only. Vaccinated animals had a significantly higher anti-S.aureus and anti-E.coli concentration at the time of calving than the non-vaccinated animals. The milk concentration of anti-S.aureus antibodies from 15 up to 17 DIM was significantly higher in vaccinated animals than in nonvaccinated animals, independently from the infection status of the quarters. Although from 15 up to 17 DIM a numerically higher milk concentration of anti-E.coli was observed in vaccinated than in non-vaccinated animals, the difference was not significant. Efficacy of vaccination against Staphylococcus aureus To evaluate vaccine efficacy of the novel commercial vaccine in reducing intramammary infections (IMI) with S. aureus under field conditions, a clinical field trial was performed (4). During the 21-month duration of the study, 1,156 lactations from 809 cows were enrolled in 2 herds. Vaccination resulted in a moderate reduction in incidence of new staphylococcal IMI and a more pronounced reduction in duration of IMI associated with reduction of the basic reproduction ratio of S. aureus by approximately 45%. Efficacy was dependent upon the age group of the animals. First lactation animals showed a significantly higher value compared 150

with animals in third and higher lactation. Also, significant differences were observed between farms. Efficacy of vaccination against Escherichia coli Recently, the efficacy of vaccination against E. coli mastitis in the UK was estimated (2). In total, 3,130 cows were recruited from 7 farms and were randomly allocated, within farm, to 1 of 3 groups. The first group received the vaccine following the label regimen, the second group was vaccinated every 90 d following an initial vaccination course, and the third group was left unvaccinated to act as controls. Vaccine efficacy was assessed in the first 120 d of lactation. Mastitis vaccination following the label regimen was associated with a significant reduction in the severity of clinical cases. Cows in this group were at significantly decreased odds of developing clinical mastitis presenting with more than just milk changes. Similarly, each additional vaccination resulted in a cow being at decreased odds of developing clinical mastitis presenting with more than just milk changes. Although no cows were culled because of severe mastitis in either of the vaccinated groups, no significant difference in the mastitisrelated culling rate between groups was detected. Analysis of milk production data demonstrated that, on average, cows on the label regimen produced a higher volume of milk and more milk solids than unvaccinated cows in the first 120 d of lactation. Conservative analysis suggested that a return on investment of 2.57:1 could be expected under UK conditions based on increased milk yield alone. Conclusions Vaccinated cows seem to undergo a less severe though more efficient inflammatory reaction after inoculation compared to non-vaccinated animals most probably through increased opsonization of the invading S. aureus bacteria. The utilization of vaccine in combination with other infection-control procedures, such as excellent milking procedures, treatment, segregation, and culling of known infected cattle, can result in an important reduction in incidence and duration of intramammary staphylococcal infections. Vaccination against E. coli will not affect the incidence of clinical mastitis though a significant reduction in the severity of clinical symptoms might be expected. REFERENCES 1. Bradley, A. J.: Bovine mastitis: an evolving disease. Vet. J., 2002. 163. 1-13. 2. Bradley, A. J. - Breen, J. E. et al.: An investigation of the efficacy of a polyvalent mastitis vaccine using different vaccination regimens under field conditions in the United Kingdom. J. Dairy Sci., 2015. 98. 1706-1720. 3. Deberdt, K. – Piepers, S. et al.: Immunological response to an experimental intramammary inoculation with a killed Staphylococcus aureus strain in vaccinated and non-vaccinated lactating dairy cows. In: Hogeveen H. – Lam T. J. G. M. (eds): Udder health and communication. Wageningen Academic Publishers. Utrecht, 2011. 353-358. 4. Schukken, Y. H. – Bronzo, V. et al.: Efficacy of vaccination on Staphylococcus aureus and coagulase-negative staphylococci intramammary infection dynamics in 2 dairy herds. J. Dairy Sci., 2014. 97. 5250-5264.

151

A mastitis elleni vakcinázás 5 éves eredményei egy nagyüzemi tejelő tehenészetben Results of 5 year vaccination against mastitis in a Hungarian large-scale dairy farm Muntyán János* Agro-M Zrt., H-5900 Orosháza *e-mail: [email protected] v. [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Beszámolóm célja az volt, hogy az általam ellátott, a dél-alföldi régió egyik legnagyobb tejelő szarvasmarha állományában alkalmazott tőgygyulladás elleni vakcinázás eredményeit bemutassam. A 2010. év májusában STARTVAC nevű tőgygyulladás elleni vakcina alkalmazását kezdtük meg. A gyártó használati utasítása szerint vakcinázzuk az állományt 5 éve. Az állományban folyamatos problémát jelentett a klinikai mastitis esetek magas száma és a magas szomatikus sejtszám. Az állományban a tőgygyulladások döntő többségét Staphylococcus aureus (S. aureus) okozta, de a koaguláz negatív Staphylococcus aureus (CNS), és főként nyáron az E. coli is előfordult. A vakcinázás telepi bevezetésétől azt vártuk, hogy a telepen jelentkező klinikai mastitisek száma és a szomatikus sejtszám (SCC) csökkenjen és ezzel párhuzamosan visszaszorítsuk az állományban a CNS, S. aureus és az E. coli kórokozókat, valamint a vakcinázástól reméltük a S. aureus mentesítési program felgyorsítását is. A vakcina bevezetésének hatására a tőgygyulladások száma a felére csökkent. Mindezek mellett az SCC a vakcina alkalmazása óta jelentősen csökkent. Az állományból az E. coli, a CNS és a S. aureus 2011. óta szinte eltűnt. A vakcinázás megkezdése óta a mastitis miatti selejtezések száma jelentősen csökkent, ami a telep közgazdasági eredményét jelentősen javította és így a lehetőség van az utánpótlásra szánt üszök erőteljesebb szelekciójára. 2010. évről 2014. évre a tőgygyulladás miatti, kalkulált éves tejkiesés 13.690.560 Ft-tal csökkent. A vakcina alkalmazása mind állategészségügyi, mind közgazdasági szempontból beváltotta a hozzá fűzött reményeket. Kulcsszavak: tőgygyulladás, vakcina, E. coli, CNS, Staphylococcus aureus

152

SUMMARY The aim of this work was to show the results of those 5 years in which we used a mastitis vaccine in one of the biggest dairy farms in South Hungary. We started using STARTVAC, the vaccine against mastitis in May 2010. In the last 5 years we have followed the vaccination protocol suggested by the manufacturer (Laboratorios Hipra). Before the start of the mastitis vaccination there was a continuous problem with the high number of clinical mastitis cases and also the high somatic cell counts (SCC). The vast majority of the mastitis cases were caused by Staphylococcus aureus (S. aureus), CoagulaseNegative Staphylococcus aureus (CNS) and also E. coli (mainly in summer). From the start of the STARTVAC vaccination we expected to lower the number of the clinical cases of mastitis and also the SCC. Parallel to these we wanted to lower the number of pathogens in the farm ie. CNS, S. aureus and E. coli. We also expected to speed up the S. aureus eradication program in the farm. As the result of the STARTVAC vaccination the mastitis cases have lowered by half. Apart from this SCC has lowered significantly too. From 2011 we basically cleared the farm from E. coli, CNS and S. aureus. Since the start of the vaccination program the number of culled cows has been lowered significantly. This has helped also significantly to raise the economic status and results of the farm and given us a possibility to select more rigorously the replacement breeding heifers. In the period of 2010-2014 the calculated yearly milk loss (due to mastitis) has dropped by 13.690.560 HUF. The use of STARTVAC, the vaccine against mastitis has met all the expectations regarding the good animal health and economy status of the dairy farm. Key words: Cow(s), mastitis, vaccine, E. coli, CNS, Staphylococcus aureus Bevezetés A dolgozat célja, hogy az Agro-M Zrt. állományában 2010.05.15.-óta alkalmazott tőgygyulladás elleni vakcina hatékonyságát, állategészségügyi eredményeit és közgazdasági hasznát bemutassa. A telepen jelentkező klinikai mastitisek számának csökkentése, a S. aureus visszaszorítása és az SCC csökkentése érdekében a telep a korábbiakban számos intézkedést hozott. Ennek részeként, amint ezen tőgygyulladás elleni vakcina megjelent Magyarországon, mérlegeltük az alkalmazás lehetőségét. Miután a termék elírásában szereplő indikáció azonos volt a telepen előforduló, a problémák jelentős részben okozó kórokozókkal, így a vakcina alkalmazása mellett döntöttünk. Kísérleti leírás A telepen a STARTVAC emulziós injekció tehenek és üszők számára A.U.V. (Laboratorios Hipra, S.A., 17170-Amer, Girona, Spanyolország) nevű készítmény került alkalmazásra. 2010.05.15-től a gyártó használati utasításában (1) szereplő eredeti ajánlása szerint vakcinázzuk az állományt. Ennek értelmében mind az üszők, mind a tehenek esetében az első 153

injekció az ellés előtt 45 nappal, a második az ellés előtt 10 nappal, a harmadik az ellés után az 52. napon került beadásra. Az vakcina adagja 2 ml, amit mélyen izomba adtunk be a szakma szabályai szerint. A terméket a felhasználás előtt 15-21 Celsius fok közé melegítjük és felrázzuk. A telepen 2010.05.15. és 2015.05.15. között kb. 9000 adag vakcinát használtunk fel. A telepen a RISKA telepirányítási rendszert használjuk, elemzéseinkhez az ebből származó adatokat és a telepi nyilvántartásokat használtuk fel. Eredmények A vakcina alkalmazása során helyi vagy általános reakció egyetlen alkalommal sem jelentkezett. A vakcina könnyen injektálható, az állatok a beadás során fájdalmasságot nem jeleztek, jól tolerálták a beavatkozást. A 2010 és 2014-es év összehasonlítása azt mutatta, hogy az állományban a vakcinázás hatására a szomatikus sejtszám jelentősen csökkent. A telepen a klinikai mastitisek száma jelentősen csökkent. Az eredmények azt mutatják, hogy a klinikai mastitisek száma jelenleg napi 10 körül van (1,5%), ez 45%-os csökkenés és megszűntek a korábban jellemző évszakos ingadozások. Ebben az időszakban a felhasznált tőgyinjektorok költségének csökkenése 43,4 % volt. A közgazdasági számítások a következő eredményre vezettek: • • • • •

teljes gazdasági éveket tekintve 2011. évben 4.916.800 Ft volt a tőgygyulladás miatti tehénkikerülés, míg 2012.-2014. évi átlag (3 év átlaga alapján) tehén kikerülés 3.746.133 Ft. Ez 1.170.667 Ft-os éves csökkenést jelent. 2010. évről 2014. évre a tőgygyulladás miatti, kalkulált tejkiesés 13.690.560 Ft-tal csökkent. a Startvac vakcina oltása 327.219 Ft/hó többletköltséget jelentett (éves szinten 3.926.628 Ft). a 2010. évről 2014. évre a Startvac vakcina használata által az egyéb tőgygyógyszerek felhasználásának költsége havi szinten 143.784 Ft-tal csökkent a Startvac vakcina használata összességében éves szinten a telepnek 12.660.007 Ft megtakarítást eredményezett.

Megbeszélés A vakcina használatát közgazdaságilag költséghatékonynak és állategészségügyi szempontból eredményesnek tartjuk. Következtetésünk a következő tényeken alapul: •

A vakcina használata következtében a 2011 májusától a klinikai mastitisek száma a korábbiakhoz képest jelentősen csökkent, gyakorlatilag megfeleződött. o A szomatikus sejtszám jelentősen csökkent. o A felhasznált tőgyinjektorok száma jelentős csökkent, ami jelentős költségmegtakarítással járt. 154

•

A kevesebb tőgykezelés jelentős munkaidő és munkaerő megtakarítást eredményezett a telepen. o Az E. coli, a CNS és a S. aureus 2011. évre szinte eltűnt az állományból. o A vakcinázás megkezdése óta a mastitis miatti kényszer selejtezések száma jelentősen csökkent, ami a telep közgazdasági eredményeit jelentősen javította. o Miután kevesebb a pótlandó tehén, így lehetőség volt az utánpótlásra szánt üszők erőteljesebb szelekciójára. o A kevesebb mastitis és a csökkenő szomatikus sejtszám következtében több árutejet tudott a telep leadni, ami számottevő árbevétel-növekedéssel járt. o 2010. évről 2014. évre a tőgygyulladás miatti, kalkulált éves tejkiesés 13.690.560 Ft-tal csökkent. o Összességében a Startvac vakcina használata éves szinten a telepnek 12.660.007 Ft megtakarítást eredményezett.

IRODALOM 1. Használati utasítás STARTVAC emulziós injekció tehenek és üszők számára A.U.V. EU/2/08/092/003 2. March, R, - Prenafeta, A. et al.: Efficacy evaluation of a new vaccine against bovine mastitis: field trials results. NMC Annual Meeting Proceedings, 2010.286-287.

155

Egy új, flunixin meglumint tartalmazó transzdermális ráöntő (pour-on) oldat hatékonysága és biztonságossága a szarvasmarha légzőszervi betegségének kezelésében Thiry Julien1*, González-Martín Vicente Juan2, Chenneveau Pascal3, van Huffel Bernard4, Daugschies Arwid5, Torres Siddartha6, Brianceau Philippe6, de Haas Vincent1 1

MSD Animal Health Innovation, Beaucouzé, Franciaország; 2 Trialvet S.L., Cabanillas de la Sierra, Spanyolország; 3 Clinique Vétérinaire, Cholet, Franciaország; 4 Clinique Vétérinaire, Mourmelon le Grand, Franciaország; 5 KoVet, Faculty of Veterinary Medicine, University Leipzig, Lipcse, Németország; 6 Merck Animal Health, Summit, NJ, Egyesült Államok. *e-mail: [email protected]

HÁTTÉR A flunixin gyulladáscsökkentő, lázcsillapító és fájdalomcsillapító hatással rendelkezik. Ezt a molekulát a fájdalom enyhítésére, valamint a gyulladás és a láz csillapítására használják. Az MSD Animal Health egy új, 50 mg/ml flunixint tartalmazó transzdermális készítményt fejlesztett ki szarvasmarhákon ráöntő (pour-on) oldatként való használatra. CÉLKITŰZÉSEK E vizsgálat célja az volt, hogy üzemi körülmények között meghatározza a szarvasmarha légzőszervi betegségének (BRD) kiegészítő kezelésére használt, 50 mg/ml flunixint tartalmazó transzdermális készítmény hatékonyságát. ANYAG ÉS MÓDSZER A vizsgálatba Franciaországban, Németországban és Spanyolországban 7 különböző gazdaságból kiválasztott összesen 206, 31 naptól 22 hónapig terjedő életkorú, a légzőszervi betegség súlyos klinikai tüneteit (levertségi pontszám ≥ 2, légzőszervi pontszám ≥ 2, rektális hőmérséklet ≥ 40,3 °C) mutató állatot vontunk be, majd azokat véletlenszerűen kezelési csoportokba soroltuk. Az állatok vagy a vizsgálati készítményt, az 50 mg/ml koncentrációjú flunixint (Finadyne® Transdermal; 3,3 mg/kg flunixin; MSD Animal Health) kapták egyszeri helyi kezelésként, ráöntő oldat formájában a hát középvonalában alkalmazva, vagy a kontroll készítményt, az egyszeri szubkután injekcióban adott 50 mg/ml koncentrációjú carprofent (Rimadyl®; 1,4 mg/kg carprofen; Zoetis) kapták, a 0. napon. A 0. és a 2. napon mindkét kezelési csoport állatai bőr alá adott injekcióban cefquinomot (Cobactan® LA 7,5%; 2,5 mg/kg cefquinom; MSD Animal Health) kaptak. A kezelést olyan személyek végezték, akik a klinikai értékelésben nem vettek részt („vak” jelleg). Az összes állatot a kezelés után 6 órán 156

át, majd azután 5 egymást követő napon át naponta egyszer megfigyeltük a klinikai tünetek jelentkezésére. A készítmények alkalmazási helyét értékeltük, és feljegyeztünk minden esetleges nemkívánatos hatást (mellékhatást). Minden állattól orrgarat-tamponmintákat vettünk baktériumtenyésztés, a baktériumok azonosítása és a cefquinom-érzékenység meghatározása céljából. EREDMÉNYEK A kezelés előtt vett mintákból izolált kórokozók alapján a légzőszervi betegség járványeseteit a Mannheimia haemolytica (51,78%) és a Pasteurella multocida (41,12%) baktériumoknak lehetett tulajdonítani. A Mycoplasma bovis (34,01%) és a Histophilus somni (1,52%) szintén kimutatásra került (1. táblázat). A Mycoplasma bovis és spp. kivételével a vizsgálat során izolált összes baktérium érzékeny volt a cefquinomra. A lázat mindkét kezelés hatásosan csökkentette; a testhőmérséklet csökkenése azonban szignifikánsan (P<0,001) nagyobb (–1,30 °C) volt a transzdermálisan alkalmazott flunixin esetében, mint a pozitív kontroll csoportban (–0,96 °C) (1. ábra). A bőrön át alkalmazott flunixin gyorsan hatott, és hatékonyan meggátolta a gyulladás ártalmas hatásait, amint azt a klinikai index (a levertségi pontszám és a légzőszervi tünetek) javulása mutatta a kezelés után 6 órával (2. és 4. ábra), valamint a kezelést követő összes vizsgálati napon (3. ábra). Sem a flunixin, sem a kontroll készítmény nem volt kedvezőtlen hatással a kezelt szarvasmarhák egészségi állapotára, beleértve az étvágyat és a bélsár állagát is. KÖVETKEZTETÉSEK A beteg borjak gyors kezelése az új, transzdermális flunixin-készítménnyel – egy megfelelő antibiotikummal kombinálva – segít csillapítani a lázat, gátolni a baktériumok szaporodását és csökkenteni a maradandó tüdőelváltozások valószínűségét. E vizsgálat eredményei azt bizonyítják, hogy a Finadyne® Transdermal 50 mg/ml ráöntő oldat (pour-on) egyszeri transzdermális alkalmazása biztonságos és hatásos terápia a BRD-vel összefüggő gyulladásos tünetek enyhítésére.

157

1. táblázat. A vizsgálatba bevont állatok száma (esetszám) és kezelési csoportokba sorolása, valamint a szarvasmarha légzőszervi betegség (BRD) járványeset jellemzése a vizsgálatba való bevonás időpontjában. A vizsgálatba bevont állatok A BRD célkórokozóira pozitív állatok száma Vizsszáma gálati helyszín Flunixin Kontroll Összesen Pasteurella Mannheimia Histophilus Mycoplasma multocida haemolytica somni bovis A

5

5

10

6

2

0

0

B

22

21

43

10

28

0

3

C

23

24

47

14

29

1

34

D

12

12

24

12

2

0

10

E

10

10

20

11

11

2

5

F

13

14

27

18

14

0

2

G

14

12

26

10

16

0

2

Összesen

99

98

197

81

102

3

56

2. táblázat. A hatékonysági eredmények összefoglalása Változó

Flunixin

Kontroll

99

98

Az állatok életkora (nap) a bevonáskor

157,01 ± 96,81

172,96 ± 115,27

Az állatok testsúlya (kg) a bevonáskor

192,41 ± 119,52

198,13 ± 121,45

Rektális hőmérséklet (°C) a bevonáskor

40,66 ± 0,33

40,69 ± 0,34

Rektális hőmérséklet (°C) a kezelés után 6 órával

39,36 ± 0,52

39,73 ± 0,5

–1,3 °C

–0,96 °C

A vizsgálatba bevont állatok száma

Testhőmérséklet-csökkenés a kezelés után 6 órával*

*A rektális hőmérséklet kezelés után 6 órával észlelt csökkenése statisztikailag szignifikáns mértékben nagyobb volt a flunixinnel kezelt csoportban, mint a kontroll csoportban (P<0,0001).

158

1. ábra. A kezelés hatása az átlagos rektális hőmérsékletre (°C) a gyógyszer alkalmazása után 6 órával.

2. ábra. A kezelés hatása a légzőszervi tünetek átlagpontszámára a gyógyszer alkalmazása után 6 órával. A légzőszervi tünetek – például szapora légzés (tachypnoea vagy polypnoea; ≥40 légzés/perc), rendellenes légzés (dyspnoea), köhögés és nyálkás-gennyes orrfolyás – jellemzése céljából minden állatot megvizsgáltunk. Minden egyes tünetet egy ponttal vettünk számításba a légzési jellemzők pontszámának megállapításakor.

159

3. ábra. A kezelés hatása a légzési jellemzők pontszámára a gyógyszer alkalmazása után 6 órával. A vizsgálatba való bevonáskor kettő vagy több légzőszervi tünet volt megfigyelhető. A kezelés után 6 órával mindkét kezelési csoportban szignifikáns (P<0,001) csökkenés mutatkozott a megfigyelhető légzőszervi tünetek számában, de a flunixinnel kezelt csoportban kifejezettebben javult a légzőszervek egészsége, mint a kontroll csoportban.

4. ábra. A kezelés hatása a levertségi átlagpontszámra a gyógyszer alkalmazása után 6 órával. Minden állatot megvizsgáltunk a levertség mértékére vonatkozóan, és a következő csoportokba soroltuk azokat: normális állapot, enyhe levertség, mérsékelt levertség és súlyos levertség.

160

Molecular and phenotypic characterization of Aerococcus viridans associated with subclinical bovine mastitis Szarvasmarha szubklinikai tőgygyulladásával kapcsolatos Aerococcus viridans molekuláris és phenotipusos jellemzése Liu Gang 1, Liu Yongxia1, Ali Tariq 1, Ferreri Miro 1, Gao Jian 1, Chen Wei 1, Yin Jinhua 1, Su Jingliang 1, Fanning Seamus 2, Han Bo1* 1

Department of Clinical Veterinary Medicine, College of Veterinary Medicine, China Agricultural University, Beijing, 100193, P.R. China. 2 UCD-Centre for Food Safety, School of Public Health, Physiotherapy & Population Science, University College Dublin, Belfield, Dublin 4, Ireland. *e-mail: [email protected] Aerococcus viridans is a wide spread organism in the environment and it is clinically associated with different diseases in animal and human. However, the molecular and phenotypic characterization of A. viridans associated with bovine mastitis is not yet reported. The objective of this study was to investigate the phenotypic and genetic diversity of A. viridans isolates using biochemical tests, antimicrobial susceptibility test, and by three different molecular methods including 16S rRNA gene sequencing, pulsed-field gel electrophoresis and random amplified polymorphic DNA (RAPD), respectively. In total, sixty A. viridans strains were collected from dairy herds suffered from subclinical mastitis. The results of biochemical tests revealed that most of the isolates (75.0%) were accurately identified by API Rapid 20STREP System, and majority of A. viridans strains (96.7%) were found catalase negative, while two isolates (3.3%) were weak positive. All the isolates were resistant to trimethoprim-sulfamethoxazole, followed by streptomycin (96.7%), tetracycline (65.0%) and clindamycin (56.7%) by minimum inhibition concentrations technique. As compared to the sequence of 16S rRNA gene, both PFGE and RAPD showed high capabilities to discriminate the intraspecies diversity of A. viridans. Furthermore, most of the isolates obtained from the same herd or region belonged to the same major RAPD group, which indicates that RAPD is an appropriate assay for tracking origins of the isolates and also for epidemiological studies of A. viridans. This is a novel approach to use three molecular techniques and to compare their efficiency regarding the genetic diversity of A. viridans. The data suggest that A. viridans associated with subclinical mastitis has a considerable phenotypic and genotypic diversity (1). Keywords: Aerococcus viridians; phenotype; genetic diversity; subclinical bovine mastitis; 16S rRNA gene sequencing; PFGE; RAPD REFERENCE 1. Liu, G. – Liu, Y. et al.: Molecular and phenotypic characterization of Aerococcus viridans associated with subclinical bovine mastitis. PLoS One. 2015 Apr 28;10(4):e0125001. doi: 10.1371/journal.pone.0125001. eCollection 2015.

161

Phenogenetic properties of Staphylococcus aureus isolated from mastitis at two dairy herds in China Két kínai tehenészetben izolált Staphylococcus aurues fenogenetikai tulajdonságai Han Dandan, Alkasir Rashad, Ali Tariq, Han Bo* Department of Clinical Veterinary Medicine, College of Veterinary Medicine, China Agricultural University, Beijing 100193, P.R. China *e-mail: [email protected]

Staphylococcus aureus is one of the most frequently isolated pathogens in bovine intramammary infection worldwide and the most common contagious mastitis pathogen isolated from dairy herds. The purpose of this study was to investigate the prevalence of 35 S. aureus IMIs in two Chinese dairy herds, investigating the antimicrobial resistance of S. aureus, in particular resistance against penicillin and methicillin, and to study the relationship between S. aureus strain-virulence factors and biofilm formation, clinical severity, persistence, and reservoirs of intramammary infections. S. aureus was isolated from 35 out of 151 clinical and subclinical bovine mastitis milk samples. Tissue culture plate and Congo red agar methods were used to assay S. aureus biofilms formation; of the 35 S. aureus isolates, 30 isolates displayed in vitro biofilm formation, while 31 isolates produced biofilm on CRA plates. However, all the 35 isolates were found to harbor the ica locus as well as the icaA and icaD genes. All of the tested isolates were susceptible to cephalotin, ciprofloxacin, and rifampin; whereas, 15 isolates were produced β-lactamase and were positive for blaZ. The formation of biofilms, as well as, the expression of genes mediating inactivating enzymes is considered as a survival strategies of bacteria to evade antibiotic killing. These strategies lead to persistent infections and persistent bovine mastitis. In the present study we detected and described the virulence factors, biofilm formation, antibiotic resistance genes, and antibiotic resistant patterns of S. aureus. Key words: Staphylococcus aureus; bovine mastitis; biofilm, antibiotic susceptibility;

resistance and virulence genes Acknowledgements The study was supported by projects (No. 2012BAD12B03, No. 313054 and No. 20120008110042).

162

Pregnancy losses after embryo transfer in dairy cows, as characterized by plasma levels of progesterone and bovine pregnancy-associated glycoprotein-1 Embrióátültetést követő vemhességi veszteségek jellemzése tejelő tehekenben a progeszteron és PAG-1 vérplazma koncentráció meghatározása alapján Taverne M. A. Marcel1*, Beckers Jean-Francois2, Szenci Ottó3,4 1

Department of Farm Animal Health, Faculty of Veterinary Medicine, Utrecht University, Utrecht, The Netherlands 2 Physiology of Reproduction, Faculty of Veterinary Medicine, University of Liège, Liege, Belgium 3 Department and Clinic for Production Animals, Faculty of Veterinary Sciences, Szent István University, H-2225 Üllő, Hungary 4 MTA-SZIE Large Animal Clinical Research Group, H-2225 Üllő, Hungary *e-mail: [email protected]

SUMMARY Plasma progesterone (P4) and bovine pregnancy-associated glycoprotein-1 (bPAG-1) levels were measured in cows that suffered from pregnancy loss (PL) after transfer of in vivo or in vitro produced embryos. The overall PL was 56.9% and no differences in PL between embryo production types were found. P4 levels on days 7, 11 and 14 were not different between embryo production type and also not between ongoing and interrupted pregancies, suggesting that luteal factors were not primarily responsible for PL. Overall bPAG-1 concentrations were not influenced by embryo production type. PAG-1 levels on days 25, 28 and 32 were lower in recipients suffering from PL after day 26 than in cows with ongoing pregnancies, suggesting a reduced number or an impaired migration of binucleate cells from the trophoblast to the maternal side of the placenta. Key words: cow, embryo transfer, pregnancy loss, progesterone, bovine pregnancyassociated glycoprotein-1 ÖSSZEFOGLALÁS A vérplazma progeszteron (P4) és a szarvasmarha vemhességgel kapcsolatos glycoprotein-1 (bovine pregnancy-associated glycoprotein-1: bPAG-1) koncentrációi olyan teheneknél lett meghatározva, amelyeknél vemhesség alatti veszteség (pregnancy loss: PL) következett be in vivo vagy in vitro eljárással nyert embriók beültetését követően. Az összes vemhesség alatti 163

veszteség 56,9% volt és nem volt különbség a különböző eljárással nyert embriók esetében. A P4 szintekben a 7., 11. és 14. napokon vett mintákban nem volt különbség sem a két különböző technikával nyert embriókat összehasonlítva, sem a megszakadt, illetve fennálló vemhességek esetében, amiből arra következtethetünk, hogy elsősorban a luteális tényezők nem felelősek vemhesség alatti veszteségekért. Összességében a bPAG-1 koncentrációkat nem befolyásolta az embrió kinyerésének módja. A 25., 28. és 32. napokon vett mintákban a PAG-1 koncentrációja alacsonyabb volt azokban az állatokban, amelyeknél veszteség következett be a vemhesség 26. napja után, mint azoknál a teheneknél, amelyeknél a vemhesség fennmaradt. Ebből a kétmagvú sejtek számának csökenésére, vagy a trophoblastból a placenta anyai oldalára történő migrációjuknak a károsodására következtethetünk. Kulcsszavak: szarvasmarha, embrióátültetés, vemhesség alatti veszteség, progeszteron, szarvasmarha vemhességgel kapcsolatos glycoprotein-1 Introduction Maintenance of pregnancy in cows requires a sustained production of progesterone (P4) by the corpus luteum. On the other hand the detection of placental proteins, such as bovine pregnancy-associated glycoproteins (bPAGs) in maternal blood can be used to diagnose the presence of a viable conceptus in the uterus (11). It is also possible that P4 production may stimulate the production of PAGs by the binucleate cells of the placenta, because early (days 5-9) treatment of pregnant cows with progesterone resulted in an increase of the length of the trophoblast (8). So it appears obvious to use measurements of both P4 and PAG in maternal plasma as tools to characterize pregnancy losses (PL) during the late embryonic and early foetal stages of gestation. It is well known that such losses are particularly high when artificial reproductive techniques are used (3, 6). Experimental methods This presentation summarizes the findings of a field study (2) in which PL were documented after transfer a single embryo to recipient dairy cows (n=260). These embryos had been obtained in vivo by multiple ovulation (MOET; n=115) or in vitro (n=145) after ovum pickup, in vitro fertilization and in vitro culture (n=115). Repeated blood sampling took place twice weekly at fixed days between the day of embryo transfer and day 35, and subsequently once weekly on fixed days until day 119. Recipients were checked daily for signs of oestrus and when observed, a final bloodsample was taken on that day. Recipients showing no signs of oestrus were checked by rectal plalpation during the 7th week and the 5th month. All pregnant animals were moved to another farm between the 20th and 24th week for close observation of calving. Validated radioimmunoassays were used to estimate plasma levels of P4 (all samples) and bPAG-1 (samples from day 26 onwards). Data on P4 and PAG-1 levels of the recipients with ongoing pregnancies were used for comparison (already published separately: reference 1). The day of PL was recorded when P4 levels fell below 2 ng/ml. When no P4 concentrations were available, the day of return to oestrus or the day a visually detectable abortion occurred was taken as the day of PL. 164

For more details of the methods and statistical analysis see reference (2). Results and discussion No effect of embryo production type (in vivo or in vitro) on calving rate was found. The overall PL was 56.9% (n=148). For more detailed analysis, animals with PL were attributed to one of the following classes: PL1: loss before day 26 (n=109); PL2: loss between day 26 and 42 (n=19); PL3: loss between days 43 and 120 (n=13); PL4: loss after day 120 (n=7). Because there were no significant differences between the embryo production groups, P4 levels for these groups were combined on days 7, 11 and 14. No significant differences in P4 levels were found between ongoing and interrupted pregnancies on these days. This suggests that the quality of the animals selected for transfer (on day 7) was good and that under these good conditions maternal luteal factors were not primarily responsible for PL. Parity of the recipients significantly influenced the P4 levels at these early stages, with heifers having higher levels than first parity cows. A similar finding was already reported for the ongoing pregnancies in this field study (1). Visual comparison between the bPAG-1 profiles of PL cases with those of ongoing pregnancies revealed four different types (see figures 1a-d): a. a normal bPAG-1 profile, except for the last sample taken (n=6; figure 1a). b. a profile showing a delay in the appearance of bPAG-1, followed by a normal pattern (n=3; figure 1b). c. bPAG-1 profile showing first appearance at the expected time but without an increase afterwards (n=14; figure 1c) d. bPAG-1 absent or nearly detectable in recipients with an otherwise normal P4 profile (n=9; figure 1d). Figure 1 a-d. Maternal plasma levels of progesterone (P4) and bovine pregnancy-associated glyocprotein-1 (bPAG-1) in 4 individual recipients with pregnancy loss. The dotted lines indicate the mean values for the ongoing pregnancies (figures taken from reference 2).

30

10

30

8

25

8

25

20

6

15

4

10

2

5

0

0 0

20

40

P4 (ng/mL)

10

20

6

15

4

10

2

5 0

0

60

0

20

Day of gestation P4

mean P4

PAG

bPAG1 (ng/mL)

Type b

bPAG1 (ng/mL)

P4 (ng/mL)

Type a

40

60

Day of gestation mean PAG

P4

165

mean P4

PAG

mean PAG

30 25 20 15 10 5 0

8 P4 (ng/mL)

6 4 2 0 0

20

40 Day of gestation

P4

60

bPAG1 (ng/mL)

10

10

30

8

25 20

6

15

4

10

2

5

0 -30

bPAG1 (ng/mL)

Type d

P4 (ng/mL)

Type c

0 20

70

120

Day of gestation

mean P4

P4

mean P4

PAG

mean PAG

Recipients that suffered late foetal loss beyond day 120 did not show abnormal bPAG-1 profiles, except for one animal that aborted a fresh foetus on day 244. Levels deviated already from the mean curve of ongoing pregancies without any further increase after day 70. This indicates that the development of the placenta was impaired long before fetal death occurred. Unfortunately the afterbirth was not recovered in this abortion. Table 1. The median (range) of bPAG-1 concentrations at days 25-35 of gestation in animals with ongoing pregnancies (O) and in recipients that lost their pregnancy at three different stages (PL1, PL2 and PL3). Table taken from reference 2.

From days 25 to 35 the mean bPAG-1 levels did not differ between embryo production groups and the data for these three groups were therefore taken together. In the ongoing pregnancies bPAG-1 was detectable (˃0.06 ng/ml) from day 25 of gestation onward, whereas in the animals with PL, bPAG-1 was detectable in only 87% (34/39) of the cases at day 25. In addition, animals that lost their pregnancies during the late embryonic and early foetal period (PL2, PL3 and PL4 groups) had lower bPAG-1 levels on days 25, 28 and 32, than animals carrying their foetus to term. On these three days the occurrence of PL and the stage at which PL occurred (PL2, PL3 or PL4) were significantly associated with PAG levels, but no significant interaction between occurrence and stage of PL was found (Table 1).

166

The lower PAG levels in cases of PL most likely reflects a general impaired development of the conceptus in which a reduced migration of binucleate cells from the trophoblast to the maternal side of the placenta took place. Earlier studies (9,10) reported only a gradual decrease of placental protein levels around the time of PL, but not well before the occurrence of PL, like in the present study. However, in pregnancies derived from cloned embryos even higher placental protein levels were reported on day 35 (5) or day 50 of gestation (4) that failed to progress to term. Also in a Spanish field study during the warm season the risk of PL appeared higher in dairy cows with either a low (˂ 2.5 ng/ml) or high (˃ 4 ng/ml) bPAG-1 level, than in cows with concentrations between these two cut-off values (7). So apparently quite different mechanisms may underly pregnancy failures. REFERENCES 1. Breukelman, S. P. - Perenyi, Z. – Ruigh, L. D. - Van Wagtendonk-De Leeuw, A. M. - Jonker, F. H. - Vernooi, J. C. - Beckers, J. F. - Van Der Weijden, G. C. – Vos, P. L. A. M. – Dieleman, S. J. – Taverne, M. A. M.: Plasma concentrations of bovine pregnancy-associated glycoprotein (bPAG) do not differ during the first 119 days between pregnancies derived by transfer of in vivo and in vivo produced embryos. Theriogenology, 2005. 63. 1378-1389. 2. Breukelman, S. P.- Perenyi, Z. – Taverne, M. A. M. – Jonker, H. - Van Der Weijden, G. C. – Vos, P. L. A. M. - De Ruigh, L. – Dieleman, S. J. - Beckers, J. F. – Szenci, O.: Characterisation of pregnancy losses after embryo transfer by measuring plasma progesterone and bovine pregnancyassociated glycoprotein-1 concentrations. The Vet. J., 2012. 194. 71-76. 3. Chavatte-Palmer, P. - De Sousa, N. et al: Ultrasound fetal measurements and pregnancy associated glycoprotein secretion in early pregnancy in cattle recipients carryinig somatic clones. Theriogenology, 2006. 66. 829-840. 4. Heyman, Y. - Chavatte-Palmer, P. et al: Frequency and occurrence of late gestation losses from cattle cloned embryos. Biol. Reprod., 2002. 66. 6-13. 5. Hill, J. R. - Burghardt, R. C. et al: Evidence for placental abnormality as the major cause of mortality in first-trimester somatic cell cloned bovine fetuses. Biol. Reprod., 2000. 63. 1787-1794. 6. Kruip, T. A. M., - Den Daas, J. H. G.: In vitro produced and cloned embryos: effects on pregnancy, parturition and offspring. Theriogenology, 1997. 47. 43-52. 7. Lopez-Gautius, F., - Hunter, R. H. et al: Plasma concentrations of pregnancy-associatedglycoprotein-1 (PAG-1) in high producing dairy cows suffering early fetal loss during the warm season. Theriogenology, 2007. 67. 1324-1330. 8. Mann, G. E., - Fray, M. D. et al: Effects of time of progesterone supplementation on embryo development and interferon-tau production in the cow. The Vet. J., 2006. 171. 500-503. 9. Mialon, M. M., - Camous, S. et al: Peripheral concentrations of a 60-kDa pregnancy serum protein during gestation and after calving and in relationship to embryonic mortality in cattle. Reprod. Nutr. Dev., 1993. 33. 269-282. 10. Szenci, O. – Humblot, P. – Beckers, J. F. – Sasser, G. – Sulon, J. – Baltusen, R. – Varga, J. – Bajcsy, Á. Cs. – Taverne, M. A. M.: Plasma profiles of progesterone and conceptus proteins in cows with spontaneous embryonic/fetal mortality as diagnosed by ultrasonography. The Vet. J., 2000. 159. 287-290. 11. Szenci, O. – Beckers, J. F. – Sulon, J. – Bevers, M. M. – Börzsönyi, L. – Fodor, L. – Kovács, F. – Taverne, M. A. M.: Effect of induction of late embryonic mortality on plasma profiles of pregnancy associated glycoprotein 1 in heifers. The Vet. J., 2003. 165. 307-313.

167

A vemhesség alatti magzati veszteségek megelőzése tejelő szarvasmarhákban gyógyszeres kezeléssel Pharmacological control of pregnancy loss in dairy cow Szenci Ottó1,2*, Szelényi Zoltán1,2, Lénárt Lea2, Buják Dávid1,2, Horváth András1,2 1

2

SZIE, ÁOTK, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika & MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, Üllő-Dóra major, H-2225 *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Általánosan elfogadott, hogy egészséges tejelő szarvasmarhákban a fogamzási arány 85-90%, míg az ellések aránya 33-41%-ra tehető, tehát a vemhesség alatti veszteségek aránya 44-52%ra becsülhető. A legtöbb vemhesség alatti veszteség a mesterséges termékenyítés utáni 8-16. napon következik be (korai embrionális mortalitás), további 5-10% jelentkezhet a 16-42. nap (késői embrionális mortalitás) és a 42-90. nap között (korai magzati mortalitás), viszont a 90. nap és az ellés között bekövetkező késői magzati mortalitás (vetélés) ritka. Feltételezhető, hogy nagy termelésű tejelő tehenekben a vemhesség alatti veszteségek egyik oka a szteroid hormonok fokozott bontása (progeszteron /P4/ és az ösztrogének) miatti az optimálistól alacsonyabb koncentráció, a csökkent sárgatest-funkció vagy mindkettő. Ennél fogva azok a javaslatok, amelyek egy járulékos sárgatest kialakulását célozzák humán chorion gonadotropin (hCG) vagy gonadotropin releasing hormon (GnRH) kezeléssel, ill. progesztagének, például progesterone-releasing intravaginal device (PRID) vagy controlled internal drug release (CIDR), segítségével növelik a progeszteron-koncentrációt, ezáltal a nagy termelésű tejelő tehenekben a P4-szint emeléséhez járulhatnak hozzá. Tehát az állatok hCG-vel, GnRH-val, PRID-del vagy CIDR behelyezésével történő preventív kezelése különböző időpontokban a mesterséges termékenyítéskor vagy utána, jótékony hatással lehet a vemhesség alatti veszteségek csökkentésére. Azonban annak megállapításához, hogy ezek a módszerek mennyiben befolyásolják a vemhesség alatti veszteségeket a gyakorlatban, további vizsgálatok szükségesek. Kulcsszavak: tejelő tehén, embrionális mortalitás, magzati mortalitás, GnRH, hCG, progesztagének SUMMARY It is generally accepted that fertility rate in healthy dairy cattle is between 85 to 90% and the conception rate is around 33 to 41%, therefore 44 to 59% of pregnancies are lost during gestation. Most of the pregnancy losses (PL) may occur between Days 8 and 16 post-AI

168

(early embryonic mortality) while further 5 to 10% losses may occur between Days 16 and 42 (late embryonic mortality) and between Days 42 to 90 (early foetal mortality) post-AI, respectively while late foetal mortality (abortion) between Day 90 to term is rare. It can be supposed that one of the causes of PL in high producing dairy cows is the suboptimal concentrations of progesterone (P4) and oestrogens, either due to the increased steroid hormone catabolism, the sub-luteal function, or both. Thus, strategies that induce the formation of an additional corpus luteum by using human chorionic gonadotropin (hCG), gonadotropin realising hormone (GnRH) or by enhancing the progesterone concentrations with progestagens like progesterone-releasing intravaginal device (PRID) or controlled internal drug release (CIDR) may contribute to increase P4 concentrations in high producing dairy cows therefore preventive pharmaceutical treatments with hCG, GnRH, PRID or CIDR inserts at different time periods at or post-AI may have some benefit in decreasing PL however further examinations are warranted to determine how and when these treatments may influence PL in the field. Key words: dairy cow, embryonic mortality, foetal mortality, GnRH, hCG, progestagens A vemhesség alatti veszteségek nagysága tejelő tehenekben a fogamzási arány és az azt követő ellések arányának különbségének kiszámításával becsülhető meg. Általánosan elfogadott, hogy egészséges tejelő szarvasmarhákban a fogamzási arány 85-90% (35), míg az ellések aránya napjainkban 33-41% közé tehető. Az ellések aránya 1951-ben 66% volt, majd 1975-re 50% körüli értékre esett vissza, mostanra pedig további csökkenés következett be: 33,1% Spanyolországban (20), 33,4% Izraelben (13), 37% Kanadában (7), és 41% Japánban (29). Tehát a vemhesség alatti veszteségek aránya mintegy 44-52%-ra becsülhető. A veszteségek nagy része a mesterséges termékenyítés utáni 8-16. napon következik be (korai embrionális mortalitás) (35). További 5-10% a mesterséges termékenyítést követő 16-42. nap (késői embrionális mortalitás) és a 42-90. nap között (korai magzati mortalitás) fordul elő. Ezzel szemben a mesterséges termékenyítést követő 90. nap és az ellés között bekövetkező késői magzati mortalitás (vetélés) ritka (23). Minthogy az embrionális és magzati veszteségek jelentős biológiai és gazdasági kárt okoznak, ezért ezen irodalmi összefoglaló célja a preventív gyógyszeres kezelések lehetőségeinek megvitatása. A vemhesség alatti veszteségek megelőzése gyógyszeres kezeléssel A vemhesség fenntartásához egyértelműen progeszteronra (P4) van szükség (44). A vemhesség 5. hetében a plazma P4-koncentrációja pozitív összefüggést mutat a vemhesség fennmaradásával (45). A vemhesség első trimeszterében a P4-koncentráció a trophoblast sejtek és a hypophysis szekretoros funkcióját is befolyásolja (1). A nagy tejtermelés egyik következménye a megnövekedett szárazanyag-felvétellel járó megnövekedett anyagcsere. Ez a folyamat csökkenti a vérplazmában a szteroid hormonok, például a P4 és az ösztradiol koncentrációját (E2), és ezáltal nem csak a fertilitást, de a vemhességet is negatívan befolyásolja (37, 54). Tehát a nagy tejtermelés negatívan befolyásolhatja a plazma szteroid hormonok koncentrációját az ellés utáni ivari-cilkusok során és/vagy az embrionális/magzati fejlődés kezdetén (3, 32). Ezért okkal feltételezhetjük, hogy nagy termelésű tejelő tehenekben a vemhesség alatti veszteségek egyik oka a P4-nak és az ösztrogéneknek az optimálistól alacsonyabb 169

koncentrációja (32, 39) a szteroid hormonok fokozott bontása, a csökkent sárgatest-funkció vagy mindkettő következtében. Ennél fogva azok a stratégiák, amelyek egy járulékos sárgatest kialakulását célozzák humán chorion gonadotropin (hCG) vagy gonadotropin releasing hormon (GnRH) kezeléssel, vagy gesztagének hüvelybe való behelyezésével és különböző ideig való benntartásával (9, 49) növelhetik a progeszteron-koncentrációt, ezáltal pozitív szerepet játszhatnak a P4-szint emelésében nagy termelésű tejelő tehenekben (23). 1.1. Preventív gyógyszeres kezelés a mesterséges termékenyítéskor A mesterséges termékenyítéskor alkalmazott gyógyszeres kezelés célja, hogy növelje a vemhesülés lehetőségét a késői ovuláció megelőzésével, a korai luteális funkció támogatásával és az idő előtti luteolysis megakadályozásával. A késői ovulációkor a koraéréssel összefüggő olyan változások következhetnek be a petesejtben, amelyek csökkenthetik annak megtermékenyülési és fejlődési kapacitását. Ugyanis a gyengén fejlett embriók összefüggésbe hozhatók az alacsony interferon-τ-termeléssel, aminek következményeként a luteolysis gátlása nem történik meg és korai embrionális mortalitás következik be (26, 27). A tejelő tehenek mesterséges termékenyítésekor adott GnRH kezelésével kapcsolatos eredmények összehasonlító elemzése kimutatta, hogy az ellés utáni első vagy második mesterséges termékenyítéskor, ill. repeat breeder teheneknél alkalmazott GnRH kezelés szignifikánsan megemelheti a vemhesülési arányt (28). Fontos kiemelni, hogy hőstresszes időszakban az ivarzáskor történő GnRH-kezelés szintén növelheti a vemhesülési százalékot (17, 50). Ezzel szemben a tejelő tehenek mesterséges termékenyítésekor adott hCG kezelés gyakorlati körülmények között nem javította a fogamzási eredményeket (15, 33). 1.2. Preventív gyógyszeres kezelés a mesterséges termékenyítés utáni korai sárgatestfázisban A mesterséges termékenyítés utáni 4. és 7. nap között történő gyógyszeres kezelés célja a korai embrionális mortalitás megelőzése járulékos sárgatestek kialakulásának serkentésével, és ezáltal a plazma progeszteron-koncentráció emelése annak érdekében, hogy a többlet LH biztosításával a corpus luteum graviditatis működését támogassa (6). A vemhesülési arány szignifikáns növekedését érték el az 5. (19, 38) vagy a 7. (8, 33, 43) napon alkalmazott hCG kezeléssel, viszont amikor a hCG-t a mesterséges termékenyítés utáni 4. és a 9. nap között adták, csak bizonyos állományokban volt szignifikáns a vemhesülési százalék emelkedése (47). Egy újabb vizsgálatban (30) a mesterséges termékenyítés utáni 5. napon alkalmazott hCG kezelés csak az üszőkben növelte szignifikánsan a vemhesülési arányt (49,7% vs. 39,5%). Ezzel szemben mások nem észleltek szignifikáns emelkedést olyan tehenek esetében, amelyeket a mesterséges termékenyítés utáni 4-6. napon kezelték hCG-vel (14%: (5, 12, 18, 40, 51, 53)). Ugyanakkor a vemhesülési arány nem szignifikáns csökkenéséről is beszámoltak, amikor a teheneket 5 nappal a mesterséges termékenyítés után (-2,7%: (14, 41)) vagy a meghatározott időben végzett mesterséges termékenyítést követően (-0,3%, ellésszám ≥2: (30)) kezelték hCG-vel. GnRH kezelés szintén kiválthatja a járulékos sárgatestek kialakulását, de ezek a rövidebb ideig tartó LH-hatása miatt ugyanazon luteális fázisban kevesebb progeszteront termelhetnek

170

(40). A meghatározott időben végzett mesterséges termékenyítést követő 5. napon végzett GnRH-kezelés csak acikliát mutató állatokban növelte a vemhesülési százalékot (46), amíg a GnRH 4-9. nap közötti alkalmazása nem volt pozitív hatással a vemhesülésre (47). Nem születtek egységes eredmények progesterone releasing intravaginal device (PRID) vagy controlled internal drug releasing (CIDR) eszköz alkalmazásakor a mesterséges termékenyítést követő 4-9. nap között (47), vagy az 5. naptól (34, 46, 53) egy héten keresztüli használat után. A CIDR-nek a mesterséges termékenyítés utáni 4. napon való hüvelybe helyezése és a 18. napon való eltávolítása nem volt pozitív hatással a vemhesülési arányra (88 – nincs meg az irodalomjegyzékben). Hasonlóan, amikor PRID-et használtak repeat breeder teheneken a mesterséges termékenyítést követő 5-19. nap között, nem értek el pozitív eredményt a vemhesülést illetően, viszont, amikor az állatokat az ellésszám és laktációban töltött idő szerint csoportosították, a PRID szignifikánsan növelte a vemhesülési arányt az egyszer és kétszer ellett, laktációja végén járó állatokban (52). Ugyanakkor, a mesterséges termékenyítés után 5, 7, 9 és 11 nappal beadott progeszteron-injekciónak (200 mg) nem volt pozitív hatása a 45-60. napon megállapított vemhesülésre (53). 1.3. Preventív gyógyszeres kezelés a mesterséges termékenyítés utáni sárgatest-fázis közepén Számos vizsgálat (meta-analízis) igazolta, hogy a mesterséges termékenyítés utáni 11-14. nap között alkalmazott egyszeri GnRH kezelés növelte a vemhesülési arányt (0-23%) (31). A kezelés célja, hogy a luteolysis késleltetésével az embrió túlélését segítse (25), amely a vemhesség anyai felismerésének az elmaradása miatt következhet be. Egyesek mintegy 10-12%-os javulásról számoltak be (10, 24, 42), míg mások eredményei nem javultak (16, 36, 48). Egy újabb vizsgálat szerint (22) a mesterséges termékenyítéskor és 12 nappal később adott GnRHkezelés javította a vemhesülési százalékot nagy termelésű tejelő teheneknél a meleg évszakban. Amikor a meghatározott időben végzett mesterséges termékenyítést követő 13. naptól kezdve egy hétre CIDR-t helyeztek a hüvelybe, megemelkedett az embriók túlélési aránya a mesterséges termékenyítést követő 29-57. nap között (11). A PRID használata szintén javította a vemhesülést, amikor a mesterséges termékenyítés utáni 10. naptól kezdve hét napra helyezték a hüvelybe (34). 1.4. Preventív gyógyszeres kezelés a korai vemhességvizsgálatot követően A mesterséges termékenyítés utáni 36-42. naptól kezdően 28 nap időtartamra alkalmazott PRID kezelés hatására a nem kezelt állatokhoz viszonyítva 2,4-szer alacsonyabb volt a magzatvesztés előfordulásának a veszélye: 5.3% (29/549) vs. 12% (66/549) (21). Egy újabb vizsgálat szerint a magzat vesztés aránya (6% /6/102/ vs. 16% /16/97/) a kezelt tehenekben hasonló volt, amikor a PRID kezelést a mesterséges termékenyítést követő 28. naptól kezdve 28 napon keresztül alkalmazták (2). Ezek az eredmények alátámasztják azt a feltevést, hogy a nagy termelésű tejelő tehenekben az alacsony progeszteronszint gátolhatja az embrió/magzat megfelelő fejlődését. Ebben az esetben az intravaginalis progeszteron-kiegészítés csökkentheti a vemhesség alatti veszteségek gyakoriságát a késői embrionális és korai magzati fázisban.

171

Egy legújabb vizsgálat szerint olyan állományokban, ahol a korai vemhességvizsgálat követően (28-34. nap) nagy arányban fordul elő nem fertőző eredetű korai magzati mortalitás, az egy sárgatesttel rendelkező állatokat progeszteronnal, a kettő vagy több sárgatesttel rendelkezőket pedig GnRH-val kezelve jelentős javulás érhető el (4). IRODALOM 1. Ayad, A. - Sousa, N. M. et al.: Influence of progesterone concentrations on secretory functions of trophoblast and pituitary during the first trimester of pregnancy in dairy cattle. Theriogenology, 2007. 67. 1503-1511. 2. Bech-Sàbat, G. - García-Ispierto, I. et al.: High milk production increases the risk of early fetal loss in dairy cows. Reprod. Dom. Anim., 2007. 42(S2) 122(Abstract). 3. Bech-Sàbat, G. - López-Gatius, F. et al: Factors affecting plasma progesterone in the early fetal period in high producing dairy cows. Theriogenology, 2008. 69. 426-432. 4. Bech-Sàbat, G. - López-Gatius, F. et al.: Pregnancy patterns during the early fetal period in high producing dairy cows treated with GnRH or progesterone. Theriogenology, 2009.71. 920-929. 5. Beltran, M. P. - Vasconcelos, J. L. M.: Conception rate in Holstein cows treated with GnRH or hCG on the fifth day post artificial insemination during summer. Arquivo Brasileiro de Medicina Veterinária e Zootecnia, 2008. 60. 580-586. 6. Binelli, M. - Machado, R. et al.: Manipulation of ovarian and uterine function to increase conception rates in cattle. Anim. Reprod., 2009. 6. 125-134. 7. Bouchard, E. - Du Tremblay, D.: Dairy herd production and reproduction in Quebec and Canada. In: Szenci, O. – Bajcsy, Á. Cs. (eds): Factors affecting reproductive performance in the cow. Hungarian Association for Buiatrics, Budapest, 2008. 60-66. 8. Breuel, K. F. - Spitzer, J. C. - Henricks, D. M.: Systemic progesterone concentration following human chorionic gonadotropin administration at various times during the estrous cycle in beef heifers. J. Anim. Sci., 1989. 67. 1564-1572. 9. De Rensis, F. - Lopez-Gatius, F. et al.: Clinical use of human chorionic gonadotropin in dairy cows: An update. Theriogenology, 2010. 73. 1001-1008. 10. Drew, S. B. - Peters, A.R.: Effect of buserelin on pregnancy rates in dairy cows. Vet. Rec., 1994. 134. 267-269. 11. El-Zarkouny, S. Z. - Stevenson, J.S.: Resynchronizing estrus with progesterone or progesterone plus estrogen in cows of unknown pregnancy status. J. Dairy Sci., 2004. 87. 3306-3321. 12. Fischer-Tenhagen, C. - Thiele, G. et al.: Efficacy of a treatment with hCG 4 days after AI to reduce pregnancy losses in lactating dairy cows after synchronized ovulation. Reprod. Dom. Anim., 2010. 45. 468-472. 13. Galon, N.: Factors affecting reproductive performance in Israeli dairy herds. In: Szenci, O. – Bajcsy, Á. Cs. (eds): Factors affecting reproductive performance in the cow. Hungarian Association for Buiatrics, Budapest, 2008. 28-36. 14. Hanlon, D. W. - Jarratt, G. M. et al.: The effect of hCG administration five days after insemination on the first service conception rate of anestrous dairy cows. Theriogenology, 2005. 63. 1938-1945. 15. Hansel, W. - Spalding, R. W. et al.: Influences of human chorionic gonadotropin on pregnancy rates in lactating dairy and beef cows. J. Dairy Sci., 1979. 59. 751–754. 16. Jubb, T. F. - Abhayaratne, D. et al.: Failure of an intramuscular injection of an analogue of gonadotrophin-releasing hormone 11 to 13 days after insemination to increase pregnancy rates in dairy cattle. Aust. Vet. J., 1990. 67. 359-361. 17. Kaim, M. - Bloch, A. et al.: Effects of GnRH administered to cows at the onset of estrus on timing of ovulation, endocrine responses, and conception. J. Dairy Sci., 2003. 86. 2012-2021.

172

18. Kendall, N. R. - Flint, A. P. - Mann, G. E.: Incidence and treatment of inadequate postovulatory progesterone concentrations in repeat breeder cows. Vet. J., 2009. 181. 158-162. 19. Kerbler, T. L. - Buhr, M. M. et al.: Relationship between maternal plasma progesterone concentration and interferon-tau synthesis by the conceptus in cattle. Theriogenology, 1997. 47. 703-714. 20. López-Gatius, F.: Is fertility declining in dairy cattle? A retrospective study in northeastern Spain. Theriogenology, 2003. 60. 89-99. 21. López-Gatius, F. - Santolaria, P. et al.: Progesterone supplementation during the early fetal period reduces pregnancy loss in high-yielding dairy cattle. Theriogenology, 2004. 62. 1529-1535. 22. López-Gatius, F.- Santolaria, P. et al.: The effects of GnRH treatment at the time of AI and 12 days later on reproductive performance of high producing dairy cows during the warm season in northeastern Spain. Theriogenology, 2006. 65. 820-830. 23. López-Gatius, F. – Szenci, O. - Bech-Sàbat, G. - García-Ispierto, I. - Serrano, B. - Santolaria, P.: Factors of non-infectious nature affecting late embryonic and early foetal loss in high producing dairy herds in north-eastern Spain. Literature review. Magy. Állatorv. Lapja, 2009. 131. 515-531. 24. Macmillan, K. L. - Taufa, V. K. - Day, A. M.: Effects on an agonist of gonadotrophin realizing hormone (Buserelin) in cattle. III: Pregnancy rates after a post-insemination injection during metoestrus or dioestrus. Anim. Reprod. Sci., 1986. 11. 1-10. 25. Mann, G. E. - Lamming, G. E. - Fray, M. D. - Plasma oestradiol and progesterone during early pregnancy in the cow and the effects of treatment with buserelin. Anim. Reprod. Sci., 1995. 37. 121-131. 26. Mann, G. E. - Mann, S. J. - Lamming, G. E.: The interrelationship between the maternal hormone environment and the embryo during the early stage of pregnancy. J. Reprod. Fertil., 1996. 17. 55 (Abstract Series). 27. Mann, G. E. - Lamming, G. E. - Fisher, P. A.: Progesterone control of embryonic interferon- τ production during early pregnancy in the cow J. Reprod. Fertil., 1998. 21. 37 (Abstract Series). 28. Morgan, W. F. - Lean, I. J.: Gonadotrophin-releasing hormone treatment in cattle: A meta-analysis of the effects on conception at the time of insemination. Aust. Vet. J., 1993. 70. 205-209. 29. Nakao, T.: Declining fertility in dairy cows in Japan and efforts to improve the fertility. In: Szenci, O. - Bajcsy, Á. Cs. (eds): Factors affecting reproductive performance in the cow. Hungarian Association for Buiatrics, Budapest, 2008. 38-48. 30. Nascimento, A. B. - Bender, R. W. et al.: Effect of treatment with human chorionic gonadotropin on day 5 after timed artificial insemination on fertility of lactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2013. 96. 2873-2882. 31. Peters, A. R. - Martinez, T. A. - Cook, A. J. C.: A meta-analysis of studies of the effect of GnRH 11-14 days after insemination on pregnancy rates in cattle. Theriogenology, 2000. 54. 1317-1326. 32. Pursley, J. R. - Martins, P. N.: Impact of circulating concentrations of progesterone and antral age of the ovulatory follicle on fertility of high-producing lactating dairy cows. Reprod. Fertil. Dev., 2012. 24. 267-271. 33. Rajamahendran, R. - Sianangama, P. C.: Effect of human chorionic gonadotrophin on dominant follicles in cows: formation of accessory corpora lutea, progesterone production and pregnancy rates. J. Reprod. Fertil., 1992. 95. 577-584. 34. Robinson, N. A. - Leslie, K. E. - Walton, J. S.: Effect of treatment with progesterone on pregnancy rate and plasma concentrations of progesterone in Holstein cows. J. Dairy Sci., 1989. 72. 202-207. 35. Roche, J. F. – Boland, M. P. – Mcgeady, T. A.: Reproductive wastage following artificial insemination in cattle. Vet. Rec. 1981. 109. 95-97. 36. Ryan, D. P. - Snijders, S. et al.: Endocrine and ovarian responses and pregnancy rates in dairy cows following the administration of a gonadotrophin releasing hormone analog at the time of artificial insemination or at mid-cycle post insemination. Anim. Reprod. Sci., 1994. 34. 179-191. 37. Sangsritavong, S. - Combs, D. K. et al.: High feed intake increases liver blood flow and metabolism of progesterone and estradiol-17β in dairy cattle. J. Dairy Sci., 2002. 85. 2831-2842.

173

38. Santos, J. E. - Thatcher, W. W. et al.: Effect of human chorionic gonadotropin on luteal function and reproductive performance of high-producing lactating Holstein dairy cows. J. Anim. Sci., 2001. 79. 2881-2894. 39. Sartori, R. - Haughian, J. M. et al.: Comparison of ovarian function and circulating steroids in estrous cycles of Holstein heifers and lactating cows. J. Dairy Sci., 2004. 87. 905-920. 40. Schmitt, E. J. - Barros, C. M. et al.: A cellular and endocrine characterization of the original and induced corpus luteum after administration of a gonadotropin-releasing hormone agonist or human chorionic gonadotropin on day five of the estrous cycle. J. Anim. Sci., 1996. 74. 1915-1929. 41. Shams-Esfandabadi, N. - Shirazi, A. et al.: Influence of hCG administration after AI on conception rates and serum progesterone concentration in cattle. Pakistan J. Biol. Sci., 2007. 10. 2709-2713. 42. Sheldon, I. M. - Dobson, H.: Effects of gonadotrophin releasing hormone administered 11 days after insemination on the pregnancy rates of cattle to the first and later services. Vet. Rec., 1993. 133. 160-163. 43. Sianangama, P. C. - Rajamahendran, R.: Effect of human chorionic gonadotropin administered at specific times following breeding on milk progesterone and pregnancy in cows. Theriogenology, 1992. 38. 85-96. 44. Spencer, T. E. - Johnson, G. A. et al.: Progesterone and placental hormone actions on the uterus: insights from domestic animals. Biol. Reprod., 2004. 71. 2-10. 45. Starbuck, M. J. - Dailey, R. A. - Inskeep, E. K.: Factors affecting retention of early pregnancy in dairy cattle. Anim. Reprod. Sci., 2004. 84. 27-39. 46. Sterry, R. A. - Welle, M. L. - Fricke, P. M.: Treatment with gonadotropin-releasing hormone after first timed artificial insemination improves fertility in noncycling lactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2006. 89. 4237-4245. 47. Stevenson, J. S. - Portaluppi, M. A. et al.: Interventions after artificial insemination: conception rates, pregnancy survival, and ovarian responses to gonadotropin-releasing hormone, human chorionic gonadotropin, and progesterone. J. Dairy Sci., 2007. 90. 331-340. 48. Szenci, O. – Takács, E. - Sulon, J. - Melo De Sousa, N. – Beckers, J. F.: Evaluation of the use of GnRH 12 days after AI on reproductive performance in dairy cows. Theriogenology, 2006. 66. 1811-1815. 49. Thatcher, W. W. - Bilby, T. R. et al.: Strategies for improving fertility in the modern dairy cow. Theriogenology, 2006. 65. 30-44. 50. Ullah, G. - Fuquay, J. W. et al.: Effect of gonadotrophin-releasing hormone at estrus on subsequent luteal function and fertility in lactating Holstein during heat stress. J. Dairy Sci., 1996. 79. 1950-1953. 51. Vasconcelos, J. L. - Sa Filho, O. G. et al.: Effects of postbreeding gonadotropin treatments on conception rates of lactating dairy cows subjected to timed artificial insemination or embryo transfer in a tropical environment. J. Dairy Sci., 2011. 94. 223-234. 52. Villarroel, A. - Martino, A. et al.: Effect of post-insemination supplementation with PRID on pregnancy in repeat-breeder Holstein cows. Theriogenology, 2004. 61. 1513-1520. 53. Walton, J. S. - Halbert, G. W. et al.: Effects of progesterone and human chorionic gonadotrophin administration five days post insemination on plasma and milk concentrations of progesterone and pregnancy rates of normal and repeat breeder dairy cows. Can. J. Vet. Res., 1990. 54. 305-308. 54. Wiltbank, M. C. - Lopez, H. et al.: Changes in reproductive physiology of lactating dairy cows due to elevated steroid metabolism. Theriogenology, 2006. 65. 17-29.

174

Ovarian dynamics in cows with ovarian cysts Tüszőfejlődés dinamikája petefészek ciszták esetén szarvasmarhában Bleul Ulrich* Clinic of Reproductive Medicine, Department of Farm Animals, Vetsuisse-Faculty, University of Zurich, Switzerland *e-mail: [email protected]

SUMMARY Especially in the post partum period ovarian cysts are one of the major cause for infertility in cows. The reason for poor fertility is the ability of the cysts to prevent ovulation. Disturbances in the preovulatory LH surge lead to an anovulatory follicle that continues to grow and becomes a follicular cyst. This cyst form is able to prevent growth and ovulation of other follicles. Over time the cyst lose dominance over follicular development and a new follicle reaches preovulatory size. This new follicle may ovulate, undergo atresia or can turn into a new cyst. Only if ovulation occurs, normal cyclic activity will be re-established. A different way of “healing” of the cystic ovarian disease is a luteinisation of the follicular cyst, which starts to produce progesterone and regresses during the following ovarian cycle. The main goal of ovarian cyst treatment is to shorten the anovulatory phase. Although this can be achieved in most cases the pregnancy rate after treatment is nonsatisfying, which is frequently due to development of a new cyst or undetected heat. Keywords: follicular cyst, luteinised cyst, cyst turn over, cyst treatment ÖSSZEFOGLALÁS Tehenekben a meddőség egyik leggyakoribb oka különösen az ellés utáni időszakban a petefészekciszta. A gyenge termékenység oka, hogy a ciszták képesek meggátolni az ovulációt. Az ovulációt megelőző LH görbében jelentkező zavarok egy anovulációs tüszőhöz vezetnek, amely folytatja a növekedését és follikulus cisztává alakul. Ez a képlet képes megakadályozni más tüszők növekedését és ovulációját. Idővel a ciszta elveszti a dominanciáját a többi tüsző felett és egy újabb tüsző éri el a preovulációs méretet. Ez az új tüsző ovulálhat, atretizálódhat, vagy új ciszta alakulhat ki belőle. A normál ciklus csak akkor alakulhat ki újra, ha ovuláció következik be. A másik út a petefészek cisztás elfajulásának gyógyulására a ciszta luteinizációja, ami így progeszteront kezd termelni és visszafejlődik a következő ciklus során. A fő cél a petefészekciszta kezelésében az anovulációs szakasz lerövidítése. Igaz ezt el lehet érni, de a legtöbb esetben a vemhesülés a kezelés után sem kielégítő, ami gyakran új cisztának vagy nem észlelt ivarzásnak köszönhető. Kulcsszavak: folliculus ciszta, luteinizálódott ciszta, ciszta átalakulás, ciszta kezelés 175

Introduction Ovarian cysts prolong the calving interval by 22 to 64 days (14), contribute to financial loss because of increased days open and increase the culling risk of the cow. The incidence of ovarian cysts in dairy cows depends on the criteria used to define the cysts and on several factors that favour the development of the disorder. The incidence generally ranges from 6 to 30% (18). The differentiation of ovarian cysts and preovulatory follicles can be difficult because clear criteria do not exist; however, a fluid-filled ovarian structure with a diameter of more than 25 mm that persists for at least 10 days in the absence of a corpus luteum is generally considered to be an ovarian cyst. Ovarian cysts are divided into follicular and luteal cysts. When a corpus luteum can be palpated at the same time on one of the ovaries, a diagnosis of ovarian cyst cannot be made because the corpus luteum is indicative of ovarian cyclicity. Only hormonally active cysts that are capable of estrous cycle suppression are of clinical and pathological significance. Diagnosis of ovarian cysts The clinical picture of cows with an ovarian cyst varies widely but the most common manifestation is anoestrus. Swelling of the external genital organs and nymphomania are rare clinical signs of follicular cysts. Differentiation of follicular and luteal cysts can be difficult because of the fluent transition between the two conditions. Measuring the progesterone concentration in blood or milk is a fairly useful means of differentiation but one has to remember that reliable threshold concentrations have not been established (2, 6). Likewise, reliable differentiation is often not possible using transrectal sonographic examination. Whereas size is not a distinguishing criterion, the thickness of the cyst wall is because the wall of a luteal cyst is a few millimetres thicker than that of a follicular cyst. The echogenicity of a luteal cyst wall corresponds to that of a corpus luteum and is lower than that of the surrounding ovarian tissue (12). Conventionally, cysts with a wall of less than 3 mm are defined as follicular cysts and those with a wall greater than 3 mm as luteal cysts. Echogenic stippling or a honey-comb pattern are sometimes seen in the fluid of luteal cysts. Therefore, a luteal cyst may be confused with a recent corpus luteum, which may have a similar sonographic appearance. In a study conducted at our clinic, 35 of 107 (33%) examined corpora lutea had a cavity. Of these, 4 corpora lutea with a mean diameter of 28 mm had a wall thickness of less than 4 mm (19). It is probably safe to say that this type of corpus luteum cannot reliably be distinguished from a luteal cyst in a single examination without reexamination, which is the most common scenario in clinical practice. According to the literature, luteal cysts can be diagnosed correctly in 66% of cases by transrectal palpation and in 85% of cases using sonography (10). The respective numbers for follicular cysts are 66 % and 74 %. These numbers do not take into account the fact that the 25-mm threshold for the cyst diameter is arbitrary and that cysts smaller than 25 mm may be hormonally active and capable of suppressing the estrous cycle (18). Causes of ovarian cysts During the estrous cycle, oestrogen secretion by the preovulatory follicle leads to a positive feedback in the hypothalamic-pituitary axis. This initiates an LH surge, which in turn results 176

in ovulation of the preovulatory follicle that measures 13.9 ± 0.4 to 17.4 ± 0.5 mm (20). It is assumed that a disturbance of this regulatory mechanism is responsible for ovarian cysts. Ovulation does not occur when the rise in LH is too early, too late or not high enough or does not take place at all. As a result, the follicle continues to grow, persists for longer than the normal duration and suppresses the development and ovulation of other follicles. Several factors are believed to be involved in the failure of the LH surge but they are difficult to characterise. At the follicular level, abnormal concentrations of FSH, LH and oestradiol are believed to be involved (13). It is also assumed that the responsiveness of the hypothalamicpituitary axis to the rising oestradiol concentration is insufficient, causing a failure in the LH surge (7). The normal feedback mechanism responsible for the rise in LH is initiated by the decline in progesterone concentration. Therefore, when low progesterone concentrations persist, a massive rise in LH is prevented and ovulation fails to occur. This mechanism is also believed to be responsible for persisting anovulatory follicles, which are often seen in postpartum beef cows. In cows with ovarian cysts the source of the low progesterone level may be the cyst itself. This often lead to a regression of the cyst and the formation of a new cyst, which is termed “turnover” (16). The postulated increase in progesterone release from fat deposits in overconditioned cows during negative energy balance post partum could not be proven (11). Stress, uterine infection and season can have an indirect effect on the release of GnRH and/or LH (15). High production in the postpartum period may also be related to the development of ovarian cysts but this is probably not a direct effect. Instead, in addition to a general predisposition to ovarian cysts in many cow families (3), there are genetic factors linking high production and the occurrence of ovarian cysts. Moreover, milk yield in the postpartum period is often accompanied by a negative energy balance in the cow, which in turn can lead to insufficient LH receptor concentration in the follicle because of insufficient effect of insulin and insulin-like growth factor 1 (22). Furthermore, direct toxic effects of nonesterified fatty acids and effects of bacterial toxins on follicular cells have been postulated as causes of persisting preovulatory follicles. Ovarian dynamics The mechanisms of the development of ovarian cysts have been the subject of numerous studies but little is known about the events during the time when a cyst is present or when a cyst disappears. Many processes are interlinked in a dynamic fashion. New follicular cysts prevent small follicles from growing larger than 5 mm, and as a result, selection of a dominant follicle does not occur (5). However, follicular cysts seem to lose their dominance over follicular development with time, which allows for the development of a new follicular wave and a new dominant follicle. Follicular cysts usually do not ovulate. The length of the dominance of the cysts varies but usually is considerably longer than the interval between two follicular waves of a normal cycle; in cows with cysts induced by exogenous steroid treatment, the duration of dominance ranged from 6 to 26 days (9). The new dominant follicle may ovulate, undergo atresia or also become cystic (Fig. 1). Ovulation of a new dominant follicle with formation of a corpus luteum initiates normal cyclic activity that is no longer affected by the cyst and can therefore be considered a form of ‚healing‘. On the other hand, when atresia of the new dominant follicle occurs, acyclicity persists, and the same is true when a new cyst develops. In this case, it is likely that the original hypothalamic-pituitary

177

axis disorder that caused the original ovulation failure is still present and responsible for reoccurrence of the cyst.

Figure 1. Fate of ovarian cysts. The follicular cyst (A) loses dominance over follicular development and the formation of a preovulatory follicle is initiated (B). While the cyst regresses the follicle forms a new follicular cyst (C) or regresses (D). In some cases the follicle ovulates and a corpus luteum is formed (E). After luteinisation of the cyst (F) formation of a preovulatory follicle is initiated (G). After regression of the luteal cyst the follicle can ovulate and a corpus luteum is formed (H).

Frequent serial sonographic examinations of follicular cysts have shown that over time the cyst wall becomes thicker and sometimes also irregular. Histological examination showed that these changes are caused by the appearance of luteal cells similar to those seen in a corpus luteum. This type of ovarian cyst is referred to as a luteal cyst and it secretes progesterone (4). Through its transformation from follicular to luteal, the cyst loses its dominance over growing follicles, and a new dominant follicle develops. Progesterone stimulates the hypothalamicpituitary axis in such a way that release of LH can result in a new ovulation (7). Therefore, the transformation of a follicular cyst into a luteal cyst can be considered another form of ‚healing‘ of a cyst (21). Treatment Because of poor fertility of cows with ovarian cysts compared with cycling cows, a great number of hormonal treatments have been investigated and many are used today (8). Manual rupture of the cyst during transrectal ovarian palpation is still practiced by some veterinarians but should be discouraged. This method can traumatise the ovary and surrounding structures, such as the fimbria of the oviduct, and cause adhesion of these structures and infertility (14). Furthermore, a normal corpus luteum can be mistaken for a luteal cyst, and enucleation of a well-vascularised corpus luteum can cause fatal haemorrhage. Although manual rupture rids the cow of the cyst, the underlying hormonal disorder is not corrected and therefore a new cycle is not guaranteed. Treatment of a luteal cyst with a single injection of PGF2α is successful in 87 to 96 % of cases (14). Although luteal cysts may regress spontaneously, treatment with prostaglandin is still useful because the time to the next ovulation is shortened. Prostaglandin can be integrated into an OvSynch protocol, which treats the cyst and allows for fixed-time artificial insemination of the cow (1) regardless of whether heat is detected or not. Poor expression of visible signs of heat is notorious in cows that are treated for ovarian cysts and is considered the main reason for poor conception rates following the treatment of follicular or luteal cysts. Conception rates ranging from 3 to 29% have been reported (8). Considering that various forms of hormonal treatment of follicular cysts result in ovulation in up to 85% of cases, it is clear that close heat detection or fixed-time insemination are integral parts of cyst treatment. Treatment with GnRH may initiate the ovulation of a preovulatory follicle or, in most cases, cause luteinisation of the cyst. A luteinised cyst undergoes luteolysis in about 16 to 18 days (14), but whether this constitutes time 178

savings in terms of earlier establishment of cyclicity compared with no treatment has not been confirmed. Treatment failure is particularly common in cows in which ovulation is supressed by very low progesterone (0.1–1.0 ng/mL) concentration or when luteinisation of the cyst wall is insufficient (17). This is because a sufficient progesterone concentration is required for the activation of a refractory hypothalamic-pituitary axis. For this reason, treatments that include progesterone, usually in the form of a progesterone-releasing intravaginal device (PRID) have been established. Progesterone re-establishes the feedback mechanism that allows for the hypothalamic-pituitary axis to react to the rising oestrogen concentration with release of GnRH/LH (7). In a recent study at our clinic, we investigated whether treatment with equine chorionic gonadotropin (eCG) 3 days before PRID removal has a positive effect on reestablishment of cyclicity (Ebner et al., unpublished data). We hypothesised that because of its follicle-stimulating effect, eCG overcomes the suppressive effect on follicle development by the cyst. Cows that were treated with a PRID alone (n = 11) tended to have fewer dominant follicles on days 7 to 10 of treatment compared with cows that received eCG (n = 11) on day 7 (P = 0.08). All cows of both treatment groups ovulated and had a functional corpus luteum 10 days after PRID removal. Twenty days after PRID insertion, all cysts decreased in size; in cows treated with PRID and eCG, the decrease was 33%, and in the cows treated with PRID alone, it was 30%. Interestingly, however, 10 days after PRID insertion (day of removal), 10 of the 11 cows of both groups still had a follicular cyst greater than 25 mm in diameter (Fig. 2). The take-home message is that a single examination does not provide a clear picture regarding the success of treatment. To reliably assess the outcome, the ovaries must be examined for other functional structures such as dominant follicles or, at a later date, a corpus luteum.

Figure 2. Changes in cyst diameter in untreated controls or after treatment with a progesteronereleasing intravaginal device for 10 days.

Conclusion The formation, persistence and resolution of ovarian cysts constitute a dynamic process that represents a challenge for the veterinarian as well as the herd manager. For treatment to be successful it is not enough to only treat the cyst; the underlying problem also must be corrected. Close monitoring of the new estrous cycle established by the treatment also seems to be a crucial factor in the process of getting cystic cows pregnant.

179

REFERENCES 1. Bartolome, J. A.- Archbald, L. F. et al.: Comparison of synchronization of ovulation and induction of estrus as therapeutic strategies for bovine ovarian cysts in the dairy cow. Theriogenology, 2000. 53. 815-825. 2. Booth, J. M.: The milk progesterone test as an aid to the diagnosis of cystic ovaries in dairy-cows. Vet. Rec., 1988. 123. 437-439. 3. Cole, W. J.- Bierschwal, C. J. et al.: Cystic ovarian disease in a herd of holstein cows: A hereditary correlation. Theriogenology, 1986. 25. 813-820. 4. Cook, D. L.- Smith, C. A. et al.: Fate and turnover rate of ovarian follicular cysts in dairy cattle. J. Reprod. Fertil., 1990. 90. 37-46. 5. Friolet, T.: Sonographische Untersuchungen über die Follikulogenese bei Kühen mit Ovarialzysten. Zürich, 2008. 6. Gaebler, L.- Eigenmann, U. et al.: The fate of follicular ovarian cysts in early post partrum dairy cows treated with a progesterone-releasing device with or without eCG. 2015 (submitted). 7. Gumen, A. - Wiltbank, M. C.: Follicular cysts occur after a normal estradiol-induced GnRH/LH surge if the corpus hemorrhagicum is removed. Reproduction, 2005. 129. 737-745. 8. Gundling, N.- Feldmann, M. et al.: Hormoneinsatz bei Fruchtbarkeitsstörungen des Rindes. Tierärztliche Praxis Großtiere, 2012. 40. 255-263. 9. Hamilton, S. A.- Garverick, H. A. et al.: Characterization of ovarian follicular cysts and associated endocrine profiles in dairy cows. Biol. Reprod., 1995. 53. 890-898. 10. Hanzen, C.- Pieterse, M. - Szenci, O.- Drost, M.: Relative accuracy of the identification of ovarian structures in the cow by ultrasonography and palpation per rectum. Vet. J., 2000. 159. 161-170. 11. Hasler, M.- Eigenmann, U. et al.: Körperkondition und Häufigkeit von Ovarialzysten bei Braunviehkühen während der ersten 40 Laktationstage. Schweizer Archiv für Tierheilkunde, 2004. 146. 213-221. 12. Kähn, W.- Volkmann, D. et al.: Veterinary Reproductive Ultrasonography: Schluetersche, Germany, 2004. 13. Kawate, N.- Inaba, T. et al.: A quantitative comparison in the bovine of steroids and gonadotropin receptors in normally developing follicles and in follicular and luteinized cysts. Anim. Reprod. Sci., 1990. 23. 273-281. 14. Peter, A. T.: An update on cystic ovarian degeneration in cattle. Reprod. Domest. Anim., 2004. 39. 1-7. 15. Prasse, M. E.: Untersuchung zu Ovarialzysten beim Rind: Entstehungszeitpunkt und Beziehung zur Milchleistung und Gesundheit. Tierärztliche Hochschule Hannover, 2007. 16. Silvia, W. J.- Hatler, T. B. et al.: Ovarian follicular cysts in dairy cows: an abnormality in folliculogenesis. Domest. Anim. Endocrinol., 2002. 23. 167-177. 17. Silvia, W. J.- Hatler, T. B. et al.: Ovarian follicular cysts in dairy cows: An abnormality in folliculogenesis. Domest. Anim. Endocrinol., 2002. 23. 167-177. 18. Vanholder, T.- Opsomer, G. et al.: Aetiology and pathogenesis of cystic ovarian follicles in dairy cattle: a review. Reprod. Nutr. Dev., 2006. 46. 105-119. 19. Wenzinger, B.: Reaktionen von kompakten Gelbkörpern, Gelbkörpern mit Hohlraum und FollikelLuteinzysten auf die Verabreichung von Prostaglandin F2α beim Rind. Zürich, 2010. 20. Wiltbank, M. C.- Gumen, A. et al. Physiological classification of anovulatory conditions in cattle. Theriogenology, 2002. 57. 21-52. 21. Zerbe, H.- Harxhi, E. et al.: Neue Aspekte zu Diagnose und Therapie der Ovarialzysten des Rindes. Prakt. Tierarzt, 1999. 19. 63-68. 22. Zulu, V. C.- Sawamukai, Y. et al. Relationship among insulin-like growth factor-I, blood metabolites and postpartum ovarian function in dairy cows. J. Vet. Med. Sci., 2002. 64. 879-885.

180

Influence of increase of usage of animal models as replacement of alive animals in teaching artifitial insemination of cows on non-return rate of cows and heifers in Croatia A mesterséges termékenyítés oktatásában az élő állatok helyettesítésére szolgáló állati modellek egyre növekvő alkalmazásának hatása a tehenek és üszők visszaivarzására Horvátországban Babić Prvanović Nikica1*, Karadjole Tugomir1, Maćešić Nino1, Bačić Goran1, Smolec Ozren1, Samardžija Marko1, Lojkić Martina1, Radišić Berislav1, Šimičić Josip2 1

Department for Clinical Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, Heinzelova 55, 10 000 Zagreb, Croatia 2 Croatian Veterinary Chamber, Heinzelova 55, 10 000 Zagreb, Croatia *e-mail: [email protected]

SUMMARY The nature of veterinary work in health management in Europe has changed over the past decades and will change even more dramatically in the near future. The consumers and the media show increasing concern about animal welfare, safety of products of animal origin and traceability of animal products. In the same time due to globalization of food market there is increased risk for spreading of numerous infectious deseases and potential zoonoses. Furthermore, selection for milk production and predminance of very sensitive and subfertile Holstein Frieseian cows in EU gives veterinary profession an extra challenge. Similar situation is presented to veterinary surgeonts in Croatia due our involvement in EU trends and our efforts to uniform our milk production according to EU standards and legislation. Keeping in mind all numbered factors, there is a strong need to involve alternatives and animal models instead live animals in teaching clinical disciplines for future veterinarians due to welfare and biosecurity demands. Driven by a combination of pedagogical, ethical and economic factors, the use of simulation technology and other alternatives to traditional training methods has become increasingly common in veterinary education as a means to teach basic and advanced concepts along with technical skills. When paired with wellstructured and supervised clinical training on animal patients, these modern methodologies help educators fill gaps left by conventional methods, reduce and replace the consumptive use of live animals, and ultimately result in the graduation of more confident and proficient veterinarians, veterinary technicians, and allied health personnel. The aim of the study is to determine whether introduction of animal models (interactive DVD materials, sylicone models, chilled slaughterhouse materials,

181

dolls and phantoms, plastinated organs) as a partial replacement of alive animals due to welfare and biosecurity issues, did influence quality of veterinary services in practice. As a parameter of veterinary service we used official data for non-return after AI in cows, collected by Croatian ministry of agriculture and Croatian Veterinary Chamber. Since different animal models were introduced gradually from 1995 till nowdays, we used interval of 8 years (19952003) to determine whether such influence exists, is it positive or negative and how to interprete it for future improvement of clinical veterinary education. First level of usage of animal models that are traditionally used at our clinical department involved slaughterhouse material (bovine female urogenital tract) combined with alive cows were used exclusively till 2000. Second level of usage of animal models involved enrichment of clinical education with computer simulations and artifitial syllicone cow model for teaching pregnancy diagnostics, artifitial insemination and embryotransfer tehniques called „Breeding Betsy“ were gradually introduced from 2000-2003. Data for both intervals (1995-2000 versus 2000-2003) were compared and analysed using statistical package ANOVA and explained due to its relevance. Although there is no statistically significant difference in non-return of cows and heifers after insemination at family farms of Croatia , before and after enrichment of clinical training of future veterinary surgeonts using computer simulations and simulation models, there is neither negative influence although number of used alive animals has decreased due to welfare and biosecurity demands. Use of simulators have distinct advantages over traditional laboratories that use cadavers or live animals. Ethical, cost-eff ective, and portable simulators are provided along with autotutorial lessons for each student to use when and where they choose. Thus, practice time can be tailored to the individual student. Some students without prior surgical experience or tuned psychomotor skills may require more time or repetitions to become adept at a skill. In most traditional surgery laboratories, only one animal is provided for three or more students, and the exercise is conducted only during specific supervised laboratory settings. Time restrictions and the laboratory environment may not be as conducive for learning for some students. Simulators allow repetitive practice and this helps strengthen motor skills and increase confidence and efficiency. Similarly, experience performing procedures on live animals and learning anatomy and pathology through cadaver dissection are as vital in veterinary medicine as they are in human medicine, but neither method alone can provide for suffi cient repetition to instil the requisite proficiency and confidence in trainees without using unacceptably large numbers of animals. Clinical experience with live animals often does not provide the range of experiences that simulators can be designed to provide, as students may never have the opportunity to witness certain conditions or perform certain procedures during their clinical experience. Although there is no animal model that can succesfully and completely replace alive animals, according to our results, we can conclude that decrease of usage of alive animals due to welfare and biosecurity issues and its replacement with animal models didn't have negative influence on quality of practical veterinary work in the field of artifitial insemination of cows in Croatia. Key words: animal models, nonreturn, artifitial insemination, veterinary education

182

ÖSSZEFOGLALÁS Európában az állatorvosi munka egészségügyi menedzsmentben betöltött szerepe megváltozott az elmúlt évtizedekben és a közeli jövőben ez a változás még drámaibb lehet. A fogyasztók és a média egyre erősebben foglalkozik az állatjólléttel, az állati termékek biztonságosságával és nyomon követhetőségével. Ezzel egy időben megemelkedett a kockázata számos fertőző betegség és zoonózis terjedésének köszönhetően az élelmiszer kereskedelem globalizálódásának. Továbbá a tejhozamra történő szelekció és a nagyon érzékeny és gyenge szaporodásbiológiai teljesítményű tehenek túlsúlya fokozott kihívás elé állítja az állatorvosokat az EU-ban. Hasonló helyzetben vannak az állatorvosok Horvátországban is, az EUs irányvonalakba való beilleszkedés és az erőfeszítéseink miatt azért, hogy egysígesítsük a tejtermelésünket az EU-s szabályoknak és törvényeknek megfelelően. Minden egyes tényezőt szem előtt tartva, a klinikai tudományok oktatásához szükséges bevonni alternatívákat és állati modelleket az élő állatokkal szemben élelmiszer-bizonsági és állatjólléti igények miatt. Pedagógiai, etikai és gazdasági tényezők között lavírozva a szimulációs technológiák és a hagyományos tanítási módszerek egyéb alternatívái egyre általánosabbá válnak az állatorvosi oktatásban, annak érdekében, hogy az alap- és haladószintű fogalmak tanítása mellett technikai készségek elsajátítását is lehetővé tegye. Amikor párosul a jó felszereltség és a megfelelő felügyelet az állatokon való klinikai gyarorlat során, akkor ezek a modern eszközök segítenek az oktatóknak a hagyományos módszerek esetén előforduló hiányosságok kitöltéséhez, csökkentik és helyettesítik a fogyasztási célra szánt állatok használatát és végül, fokozatosan egyre több magabiztos és tapasztalt állatorvost, inszeminátort és állategészségügyi szakembert kapunk eredményül. A tanulmány célja, hogy meghatározzuk az állati modellek (interaktív DVD-k, szilikon modellek, fagyasztott vágóhídi minták, bábuk, kikészített szervek) bevezetésének szükségeségét az élő állatok részleges helyettesítésére, az állatjólléti és élelmiszer-biztonsági kérdések miatt, de vajon befolyásolják-e ezek az állatorvosi szolgáltatás minőségét a praxisban. Az állatorvosi szolgáltatás jellemzőjeként a hivatalos adatokat használtuk a mesterséges termékenyítés utáni nem-visszaivarzó állatokról. Az adatok a horvát Mezőgazdásági Minisztériumtól és a Horvát Állatorvosi Kamarától származnak. Mivel 1995 és napjaink között különböző állati modellek voltak alkalmazva a graduális képzésben, ezért az 1995 és 2003 közötti 8 éves periódust vizsgáltuk, hogy vajon befolyásolják-e az állati modellek az eredményeket, ha igen akkor pozitívan vagy negatívan és hogyan lehet a jövőben tökéletesíteni ezt az állatorvosi oktatásban. Az első lépése a klinikai tanszékünkön hagyományosan használt állati modellek bevezetésének a vágóhídi részek (tehén urogenitális traktus) vizsgálatának kombinálása élő állatokkal. Ezt a módszert egészen 2000-ig alkalmaztuk. A következő lépése az állati modellek gazdagításának a klinikai oktatásban a számítógépes szimulációk és mesterséges szilikon tehén alkalmazása volt, amelyet „Breeding Betsy“-nek neveztünk és fokozatosan vezettük be 2000 és 2003 között. Ennek segítségével tanítottuk a vemhességvizsgálatot, mesterséges termékenyítést és embriótranszfer technikákat. A két időintervalum (1995-2000 és 2000-2003) közötti adatok az ANOVA statisztikai módszerrel lettek összehasonlítva, elemezve és az adatok jelentősége szerint tárgyalva. Habár a klinikai oktatás számítógépes szimulációkkal és egyéb modellekkel történő gazdagítása előtt és után a horvátországi családi gazdaságokat vizsgálva nem volt statisztikai különbség a nem-visszaivarzó tehenek és üszők között a mesterséges termékenyítést 183

követően, viszont negatív hatása sem volt és az élő állatok számát sikerült csökkenteni az állatjólléti és élelmiszer-biztonsági igényeknek megfelelően. A szimulációk használatának különböző előnyei vannak a hagyományos gyakorlattal szemben, amik hullákat vagy élő állatokat használnak. Az etikus, kölstéghatékony és hordozható szimulátorok el vannak látva önképző feladatokkal minden diáknak, amelyeket akkor és ott használhatnak, amikor szeretnék. Így a gyakorlati időt az egyes diákokra lehet szabni. Néhány alapvető sebészeti ismeretekkel nem rendelkező, vagy gyengébb pszichomotoros képességű hallgatónak több időre, vagy ismétlésre lehet szüksége, hogy elsajátítson egy képességet. A legtöbb hagyományos sebészi gyakorlóban mindössze egy állat biztosított három vagy több hallgatónak és a foglalkozás csak a speciális labor gépek felügyletét foglalja magában. Az idő korlátozottsága és a laboratóriumi környezet lehetséges, hogy néhány hallgató számára nem elég hasznos. A szimulátorok az ismétlődő gyakorlaton alapulnak, amik segítik a erősíteni a motoros készségeket és növelik a magabiztosságot és a hatékonyságot. Hasonlóképpen tapasztalni a különböző eljárások végrahajtását élő állatokon és megtanulni az anatómiát és a patológiát hullaboncoláson keresztül olyan létfontosságú az állatorvosi oktatásban, mint az orvosiban, de egyik módszer sem képes egyedül elegendő ismétlést biztosítani, ahhoz, hogy elegendő legyen a megfelelő tapasztalathoz és magabiztossághoz a gyakorlatban elfogadhatatlanul nagy számú állat használata nélkül. Az élő állatokkal végzett klinikai gyakorlat gyakran nem ad olyan mértékű tapasztalatot, mint amilyenekre a szimulátorok képesek, ezáltal a hallgatóknak lehet, hogy csak így van esélye, hogy megtapasztaljon bizonyos állapotokat, vagy elsajátítson egyes eljárásokat a klinikai gyakorlata során. Nincsen olyan állati modell, ami sikeresen és teljesen képes helyettesíteni az élő állatokat, viszont az eredményeink alapján levonhatjuk a következtetést, hogy az állatjólléti és élelmiszer-biztonsági elvárásoknak megfelelően az élő állatok használatának csökkentése és helyettesítése állati modellekkel nem befolyásolja negatív irányban az állatorvosi munka minőségét a tehenek mesterséges termékenyítésére vonatkozóan Horvátországban. Kulcsszavak: állati modell, nem-visszaivarzó, mesterséges termékenyítés, állatorvosi oktatás INTRODUCTION In many veterinary programs around the world, combinations of computer software-based learning, haptic task trainers, video demonstrations, virtual reality systems, plastic models, full-body manikins, and plastinated speci mens have been used to augment traditional didactic learning methods and substantially reduce and replace the consumptive use of animals. Furthermore limitations that are given by biosecurity and welfare issues will even more increase a need for replacements of alive animals. According to such demands and driven by a combination of pedagogical, ethical and economic factors, the use of simulation technology and other alternatives to traditional training methods has become increasingly common in veterinary education as a means to teach basic and advanced concepts along with technical skills. When paired with wellstructured and supervised clinical training on animal patients, these modern methodologies help educators fill gaps left by conventional methods, reduce and replace the consumptive use of live animals, and ultimately result in the graduation of more confident and proficient veterinarians, veterinary technicians, and allied health

184

personnel. This a ticle surveys an array of the simulation methods currently available for veterinary education and how they integrate with and enhance standard curricula considering reproduction of ruminants involved in the most important biotechnical procedure i.e. success of artifitial insemination. The nature of veterinary work in health management in Europe has changed over the past decades and will change even more dramatically in the near future. The consumers and the media show increasing concern about animal welfare, safety of products of animal origin and traceability of animal products. (2). In the same time due to globalization of food market there is increased risk for spreading of numerous infectious deseases and potential zoonoses. Furthermore, selection for milk production and predminance of very sensitive and subfertile Holstein Frieseian cows in EU gives veterinary profession an extra challenge. Similar situation is presented to veterinary surgeonts in Croatia due our involvement in EU trends and our efforts to uniform our milk production according to EU standards and legislation. Keeping in mind all numbered factors, there is a strong need to involve alternatives and animal models instead live animals in teaching clinical disciplines for future veterinarians due to welfare and biosecurity demands (9). Driven by a combination of pedagogical, ethical and economic factors, the use of simulation technology and other alternatives to traditional training methods has become increasingly common in veterinary education as a means to teach basic and advanced concepts along with technical skills. When paired with wellstructured and supervised clinical training on animal patients, these modern methodologies help educators fill gaps left by conventional methods, reduce and replace the consumptive use of live animals, and ultimately result in the graduation of more confident and proficient veterinarians, veterinary technicians, and allied health personnel.Veterinary medicine has increasingly embraced simulation and other modern training methodologies as a result of scientific advances in the diagnosis and treatment of disease and injury, the development of new technologies, changes in the clinical landscape, increased specialization, and mounting concern for patient safety Growing professional interest in animal welfare as both a guiding ethos and academic discipline over the last three decades has also factored heavily into efforts to develop and implement veterinary training curricula that reduce reliance on and replace once-common exercises that may be harmful to animals, such as terminal surgery laboratories (5,6,7,8). Veterinary students, drawn to the profession most often by their strong affinity toward animal health and wellness, experience stress in the course of their education if they witness animal suff ering or feel inadequate in their skills to identify and treat pain (4). Procedures such as terminal surgery and practicing painful techniques on living animals can cause, distress and take a profound psychological toll on trainees, many of whom have objections to harming animals in the course of their education (1,3,4). Th us, when instructors make efforts to reduce or eliminate educational exercises in which the curriculum requires veterinarians in training to perform painful, unnecessary procedures on living animals, they are aiding in allowing students to engage more fully in their education and make optimal use of their talents and skills.

185

MATERIALS AND METHODS The aim of the study is to determine whether introduction of animal models (interactive DVD materials, sylicone models, chilled slaughterhouse materials, dolls and phantoms, plastinated organs) as a partial replacement of alive animals due to welfare and biosecurity issues, did influence quality of veterinary services in practice. As a parameter of veterinary service we used official data for non-return after AI in cows, collected by Croatian ministry of agriculture and Croatian Veterinary Chamber. Since different animal models were introduced gradually from 1995 till nowdays, we used interval of 8 years (1995-2003) to determine whether such influence exists, is it positive or negative and how to interprete it for future improvement of clinical veterinary education. First level of usage of animal models that are traditionally used at our clinical department involved slaughterhouse material (cow and horse legs, bovine male and female urogenital tract) stillborn calves and foals for practicing obstetrics in artifitial birth canal, rubber skin and muscles for practising sutures etc. were used exclusively till 2000. Second level of usage of animal models involved enrichment of clinical education with computer simulations and artifitial syllicone cow model for teaching pregnancy diagnostics, artifitial insemination and embryotransfer tehniques called „Breeding Betsy“ were gradually introduced from 2000-2003. Data for both intervals (1995-2000 versus 2000-2003) were compared and analysed using statistical package ANOVA and explained due to its relevance. RESULTS Table 1. Non-return of cows and heifers in family farms of Croatia 1995-1999 (official data Ministry of agriculture of Croatia and Croatian Veterinary Chamber) year

No. Cows and heifers

% inseminated

NR after I AI %

NR after II AI %

NR after III AI %

NR after multiple AI %

1995

263.695

74,73

63,17

22,19

9,27

5,37

1996

273.303

74,85

62,85

22,74

9,41

5,00

1997

234.120

77,98

62,96

22,62

9,27

5,15

1998

254.237

78,72

67,17

19,85

8,39

4,59

1999

237.761

73,95

64,47

21,43

8,90

5,21

186

Table 2. Non-return of cows and heifers in family farms of Croatia 2000-2003 (official data Ministry of agriculture of Croatia and Croatian Veterinary Chamber) year

No. Cows and heifers

% inseminated

NR after I AI

NR after II AI

NR after III AI

NR after multiple AI

2000

250.480

77,83

63,31

22,13

9,49

5,07

2001

262.228

74,31

62,77

22,57

9,51

5,15

2002

239.655

79,39

60,89

23,09

10,18

5,84

2003

222.891

92,08

60,64

23,51

9,86

5,98

DISCUSSION Although there is no statistically significant difference in non-return of cows and heifers after insemination at family farms of Croatia , before and after enrichment of clinical training of future veterinary surgeonts using computer simulations and simulation models, there is neither negative influence although number of used alive animals has decreased due to welfare and biosecurity demands. According to Smeak (8) use of simulators have distinct advantages over traditional laboratories that use cadavers or live animals. Ethical, cost-eff ective, and portable simulators are provided along with autotutorial lessons for each student to use when and where they choose. Thus, practice time can be tailored to the individual student. Some students without prior surgical experience or tuned psychomotor skills may require more time or repetitions to become adept at a skill. In most traditional surgery laboratories, only one animal is provided for three or more students, and the exercise is conducted only during specific supervised laboratory settings. Time restrictions and the laboratory environment may not be as conducive for learning for some students. Simulators allow repetitive practice and this helps strengthen motor skills and increase confidence and efficiency. Similarly, experience performing procedures on live animals and learning anatomy and pathology through cadaver dissection are as vital in veterinary medicine as they are in human medicine, but neither method alone can provide for suffi cient repetition to instil the requisite proficiency and confidence in trainees without using unacceptably large numbers of animals. Clinical experience with live animals often does not provide the range of experiences that simulators can be designed to provide, as students may never have the opportunity to witness certain conditions or perform certain procedures during their clinical experience. We agree with Valliyate et al. (9) who also concluded: A wealth of effective teaching technologies and methods exist and continue to be developed. Veterinary students, animals and the profession as a whole will likely benefit as they become more widely adopted. Ideally, newly discovered educational tools will capture all that is most valuable and expand on it by providing additional benefits. It must be noted that even if a new method does not provide every benefit that the old method provided it may still be superior overall. This is the case when benefits lost are few and relatively nonessential whereas benefits gained are significant enough to outweigh what is lost. That old methods are entrenched and familiar is no reason for retaining them when other methods are shown to be more effective. 187

Furthermore, we should not expect new methods to replace old methods in a strict one-to-one correspondence where each new method can replace an old method while leaving the rest of the curriculum untouched. New methods will allow educators to re-conceptualize curricula and meet their learning objectives while placing greater emphasis on humane values. REFERENCES 1. Arluke, A.: Use of dogs in medical and veterinary training: understanding and approaching student uneasiness. Journal of Applied Animal Welfare Science, 2004. 7. 197–204. 2. Cannas Da Silva, J. - Noordhuizen, J. P. T. M. et al.: Veterinary dairy herd health management in Europe Constraints and perspectives. Veterinary Quarterly, 2006. 28. 23-32. 3. Capaldo, T.: The psychological effects on students of using animals in ways that they see as ethically, morally or religiously wrong. Alternatives to Laboratory Animals, 2004. 32. 525–531. 4. Gelberg, S. – Gelberg, H.: Stress management interventions for veterinary students. Journal of Veterinary Medical Education, 2007. 32. 173–181. 5. Hart, L. A. – Wood, M. W. – Weng, H.Y.: Mainstreaming alternatives in veterinary medical education: Resource development and curricular reform. Journal of Veterinary Medical Education, 2005. 32. 473–480. 6. Knight, A.: The effectiveness of humane teaching methods in veterinary education. Alternatives to Animal Experimentation, 2007. 24. 91–109. 7. Martinsen, S. – Jukes, N.: Towards a humane veterinary education. Journal of Veterinary Medical Education, 2005. 32. 454–460. 8. Smeak, D. D.: Accent on an alternative: skin and suture pattern simulator. Alternatives in Veterinary Medical Education Newsletter, 1999. 10. 2–3. 9. Valliyate, M. - Robinson N. G. - Goodman J.R. Current concepts in simulation and other alternatives for veterinary education: a review. Veterinarni Medicina, 2012. 57. 325-337.

188

A borjúmagzat ultrahangvizsgálata: lehetőségek és korlátok Fetal ultrasonography in cattle: advantages and limitations Vincze Boglárka*, Szenci Ottó MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, H-2225 Üllő – Dóra major *e-mai: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A szarvasmarha tenyésztésben jelenleg is gazdasági kárt okozó halvaszületések számának csökkentése érdekében az 1980-as évektől kezdve jelentek meg olyan vizsgálati eredmények, amelyek a magzatok méretének és egészségi állapotának becslésével foglalkoztak. Mivel a rektális tapintásos vizsgálat csak a magzat egy kis részének elérését teszi lehetővé, ezért az ultrahang-technika fejlődésével hamar elterjedt annak rektális használata. A vemhesség előrehaladásával a magzat helyeződése miatt azonban ez sem bizonyult elég pontos módszernek a magzat egészségi állapotának vizsgálatára. Az 1990-es évektől elsősorban klinikákon és kutatási célból használták a transzabdominális ultrahangvizsgálatot, amely a készülékek minőségi javulása miatt információ-gazdagon képezi le a magzatot az anyaméhen belül. Továbbra is hiányoznak azonban olcsó, széles körben kivitelezhető ultrahangos protokollok, amelyek segítségével az ellátó állatorvos pontos képet kaphat a borjúmagzat életképességéről, és klinikai paramétereiről. Kulcsszavak: szarvasmarha, halvaszületés, ultrahangvizsgálat SUMMARY Since 1980’s scientific projects have been investigating bovine fetal well-being in order to decrease economic loss related to stillbirth in dairy industry. Only a small part of the fetus can be reached with rectal palpation therefore rectal ultrasound has been widely used to image fetal parts. Because of bovine anatomical conformation, as the pregnancy progresses, only limited information is available in connection with fetal health status. Since 1990’s transabdominal ultrasound technique has been used to assess fetal well-being in veterinary hospitals and research programs. This advancing technique allows a more precise imaging of the fetus in utero. In the future, simple, widely applicable and low-cost sonographic protocols should be developed to support the veterinarian to test fetal viability and clinical parameters of the fetus in the field. Key words: cow, stillbirth, ultrasound examination

189

A fejlett diagnosztikai eljárások, terápiás lehetőségek ellenére a nehézellés, és ehhez társuló halvaszületés, vetélés, életképtelen vagy alulfejlett magzatok ellése jelentős gazdasági kárt okozhat a szarvasmarha tenyésztésben. Jelenleg elvétve használnak olyan vizsgálati módszereket, amellyel a születendő borjú állapotáról adhatnak információt. Korábban a rektális tapintásos vizsgálat volt az egyetlen módja, hogy a magzatot vizsgálják. Mivel azonban a vemhesség alatti anatómiai viszonyok miatt ezzel a vizsgálattal a magzat alig érhető el, sokkal informatívabb a tehén rektális, ill. transzabdominális ultrahangvizsgálata. Az 1980-as évektől kezdve kutatják a magzati jóllét vizsgálható paramétereit klinikai körülmények között, azonban telepi vagy nagyüzemi körülmények között korábban nem alkalmazták. A korábbi kutatásoknál a cél nem elsősorban a magzat jóllétének vagy egészségi állapotának vizsgálata volt, hanem a vemhesség korának becslése. Kähn (7) 1988-ban részletesen vizsgálta a borjúmagzatban mérhető paramétereket. Tizenkilenc vemhesített üszőt és azok magzatait vizsgálta mintegy 500 alkalommal rektális ultrahang-fejjel. Tizenöt centiméteres behatoló képességű rektális vizsgálófejjel (3,5-5MHz) a vemhesség 2-10. hónapja között lévő állatokat vizsgált, és célja az volt, hogy megállapítsa a lehető legtöbb vizsgálható paramétert, és azok vizsgálhatóságát a vemhesség időszakával összefüggésben. Azt tapasztalta, hogy a vemhesség 6-7. hónapja után egyre kevesebb testrészt lehet vizsgálni azok nehéz elérése miatt. A kilencedik hónapra pedig csak a magzat feje és mellső végtagjainak disztális része vizsgálható. Érdekes megfigyelés volt továbbá, hogy a második és ötödik hónap között az esetek nagyobb részében a magzatok fekvése megváltozott, de a 7.-8. hónapban a vizsgált esetek 100%-ában fejfekvés alakult ki. Véleménye szerint a koponya, ill. a szemgolyó és szemüreg mérete a legjobban vizsgálható paraméter, de számos egyéb paraméter szorosan korrelált a vemhesség korával. Összességében elmondható, hogy a rektális ultrahangvizsgálat a rektális tapintásos vizsgálatnál sokkal pontosabb és hasznosabb eredményeket adó módszer (7). A kilencvenes években elvétve található borjak magzati ultrahangvizsgálatával kapcsolatos beszámoló. Takahashi és mtsai (12) rektálisan vizsgálták a borjak metacarpus és metatarsus szélességét a borjak születési testtömegének és a nehézellések számának összefüggésében. Az ő általuk vizsgált állományokban (Japánban), az üszők 10-15%-ban, a tehenek 3-5%-ban fordult elő nehézellés; a magzat 1 kg-os testsúly növekedésével a nehézellés esélye 2,4%-kal nőtt (8). Takahashi és mtsai vizsgálatában a metacarpus ill. metatarsus szélességének növekedésével a nehézellés előfordulása nőtt, és a 32-33 mm-nél szélesebb csontméret esetében már biztosan komplikációra lehetett számítani, azonban a tehén medencemérete is jelentősen befolyásolta az eredményeket - a vizsgált állományban keskeny medence méretű egyedeket nem tenyésztettek tovább. E kutatócsoport későbbi (13) publikációjában ugyanezt az összefüggést vizsgálták klónozott állatokban is. A klónozott egyedekben ismert az ún. túl nagy magzat szindróma (LOS=large offspring syndrome), amikor több fejlődési rendellenesség mellett a borjú túl nagy mérete miatt lehetetlenné válik annak megszületése, és császármetszést kell végezni. Ha a vizsgált állatokban a magzat metacarpusa szélesebb volt 30 mm-nél, a vemhesség terminális szakaszában megindították az ellést, így kerülve el a LOS kialakulását. Megjegyzendő, hogy a klónozott borjakban sokszor több rendellenesség is előfordult, és ezért a halvaszületés aránya

190

kifejezett volt. Eredményeik és következtetéseik alapján elmondható, hogy a rektális ultrahangvizsgálattal történő mérések a vemhesség utolsó időszakában hasznos információt adhatnak a telepi állatorvosok számára. Több szakcikk foglalkozott a 2000-es évek közepén-végén a transzabdominális ultrahang szarvasmarhákon történő alkalmazhatóságával, illetve annak kivitelezésével. A lovakon történt vizsgálatok után (10, 11) a borjúmagzat vizsgálatának technikáját is leírták, és alapvető információkat szolgáltattak (2-5). A módszer előnye, hogy a magzaton kívül annak környezete, pl. méh, magzati folyadékok, annak mozgása, szívfrekvenciája is vizsgálhatók (1, 2). A vizsgálati módszer elméleti alapja az, hogy számos anyai és magzati tényező veszélyeztetheti a magzat jóllétét; a leggyakoribb ezek közül a hypoxia, amely a behatás időtartama szerint lehet akut vagy krónikus. Akut hypoxia esetén a magzati szívfrekvencia (FHR=fetal heart rate) az aktivitással együtt csökken, és bradycardia alakul ki. Ha ez az állapot tartós (több, mint 12 óra), akkor a bradycardiát felváltja a tachycardia, de ez a tachycardia nem jár aktivitással, hanem kompenzációként jelenik meg. A szívfrekvencia csökkenésével ugyanis a nem létfontosságú szervek vérellátása és funkciója csökken, és az agy, máj, szív kap több vért. A tachycardia során a magzat kompenzálni próbál, majd közvetlenül az elhullás előtt a kimerülés során terminális bradycardia következik be, amely a szívizom kimerülése miatt végül az állat elhullásával jár (9). Krónikus hypoxia esetén, ha a magzat túléli, növekedésben való visszamaradottság a következmény, és/vagy gyenge, sokszor asphyxiás borjú születik. A folyamat transzabdominális ultrahang segítségével jól vizsgálható. A vemhesség utolsó hetében a magzatok szívfrekvenciája 90-125/perc közötti szokott lenni (6), és a nagyobb szívfrekvencia értékek sem számítanak kórosnak. A borjúmagzat aortaátmérőjét diagnosztikai értékűnek találták a születési súly szempontjából, de saját vizsgálataink szerint (n=44) ennek mérete nem függött össze a borjak születési testtömegével sem a telepi vizsgálatokban, sem post mortem vizsgálataink (n=3) során. Szarvasmarhában az uteroplacentáris egység jellegzetes képződményei a méhpogácsák, amelyek jól vizsgálhatók ultrahanggal, és alakjuk megváltozása felhívhatja a figyelmet a vemhesség veszélyeztetettségére, és az esetleges fejlődési rendellenesség meglétére, főleg klónozott állományokban (5). Lovaktól eltérően szarvasmarhákban az allantoisz anechogén, az amnion pedig echogén folyadék, a vizsgálat során ezt figyelembe kell venni. Következtetésként elmondható, hogy továbbra is szükség van egy mindenhol egyformán megbízhatóan működő telepi protokoll kidolgozására, amely segítségével az ellátó állatorvos megbecsülheti a magzat testtömegét, és eldöntheti, hogy szükség van-e beavatkozásra a nehézellés elkerülése érdekében. A szarvasmarhák esetében tehát a lovakhoz hasonlóan van létjogosultsága a magzat egészségi állapotát megállapítani hivatott módszerek kutatásának, kidolgozásának.

191

IRODALOM 1. Baska-Vincze, B. – Baska, F. – Szenci, O.: Fetal heart rate and fetal heart rate variability in Lipizzaner broodmares. Acta Vet. Hung., 2015. 83. 89-99. 2. Buczinski, S.: Ultrasonographic assessment of late term pregnancy in cattle. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract., 2009. 25. 753-755. 3. Buczinski, S. M. C. - Fecteau, G. et al.: Fetal well-being assessment in bovine near-term gestations: current knowledge and future perspectives arising from comparative medicine. Can. Vet. J., 2007. 48. 178–183. 4. Buczinski, S. - Fecteau, G. et al.: Ultrasonographic fetal well-being assessment, neonatal and postpartum findings of cloned pregnancies in cattle: a preliminary study on 10 fetuses and calves. Can. Vet. J., 2009. 50. 261–269. 5. Buczinski, S. - Fecteau, G.: Assessment of fetal well-being in cattle by ultrasonography in normal, high-risk, and cloned pregnancies. Can. Vet. J., 2011. 52. 136–141. 6. Jonker, F.H. - Van Geijn, H. P. et al.: Characteristics of fetal heart rate changes during the expulsive stage of bovine parturition in relation to fetal outcome. Am. J. Vet. Res., 1996. 57. 1373-1381. 7. Kähn, W.: Sonogaphic fetometry in the bovine. Theriogenology, 1988. 31. 1105-1121. 8. Nakao, T.: Dystocia. In: Mori, J. - Kanagawa, H. - Hamana, K. (eds), Textbook of theriogenology. Buneido Publishing Co., Ltd, Tokyo, Japan, 1995. 369-387. North Am. Food Anim. Pract., 1995. 25. 753–765. 9. Polin, W. W. - Fox, R. A.: Fetal and neonatal physiology. 1st ed. WB Saunders, Philadelphia, USA, 1992. 10. Reef, V. B. - Vaala, W. E. et al.: Ultrasonographic assessment of fetal well-being during late gestation: development of an equine biophysical profile. Equine Vet. J., 1996. 28. 200–208. 11. Reef, V. B. - Vaala, W. E. et al.: Ultrasonographic evaluation of the fetus and intrauterine environment in healthy mares during late gestation. Vet. Radiol. Ultrasound, 1995. 36. 533-541. 12. Takahashi, M. - Ueki, A. et al.: Relationships between the width of metacarpus or metatarsus and the birth weight in Holstein Calves. J. Repr. Dev., 2001. 47. 105-108. 13. Takahashi, M. - Ueki, A. et al.: Ultrasonograpic monitoring of nuclear transferred fetal weight during the final stage of gestation in Holstein cows. J. Vet. Med. Sci., 2005. 67. 807-811.

192

Intrauterine use of ozone in domestic ruminants Ózon intrauterin használata kérődző háziállatokban Samardžija Marko1*, Valpotić Hrvoje1, Đuričić Dražen2, Szenci Ottó3,4 1

University of Zagreb, Faculty of Veterinary Medicine, Clinic for Obstetrics and Reproduction, 10000 Zagreb, Croatia 2 Veterinary Practice Đurđevac, 48350 Đurđevac, Croatia 3 Department and Clinic for Production Animals, Faculty of Veterinary Sciences, Szent István University, H-2225 Üllő, Hungary 4 MTA-SZIE Large Animal Clinical Research Group, H-2225 Üllő, Hungary *e-mail: [email protected]

SUMMARY With combined efforts of basic/clinical veterinary scientists/practitioners and animal producers, antimicrobials of natural origin will bring into veterinary medicine, same type of curative revolution as antibiotics (AB) have in combat against infectious diseases. This is of particular importance in reproductive management in buiatrics where ozone has been used as an alternative to AB due to its germicidal/fungicidal activities. Frequently, ozone is used within the field of veterinary medicine is for prophylaxis/treatment of pathological conditions of the genital tract in domestic ruminants, such as retained fetal membranes (RFM), clinical metiritis/endometritis, urovagina, and for improvement of fertility which have been proved in our studies. Advantages of ozone in comparison to AB are usage without prescription, absence of adverse effects, lowering medication costs, lack of bacterial resistance, and absences of residues in animal products. There were no detrimental effects of ozone in ruminants and it exhibited promising results as alternative to AB in food animal practice. Key words: ozone treatment, puerperal disorders, ruminants ÖSSZEFOGLALÁS A kutató/gyakorló állatorvosok és állattenyésztők együttes erőfeszítésének eredményeképpen a természetes eredetű baktericidek is be fognak kerülni az állatorvoslásba, azonos szerepet játszva, mint amit az antibiotikumok (AB) a fertőző betegségekkel szemben játszanak. Ez különösen fontos a kérődzők szaporodásbiológiai menedzsmentje esetében, mivel ezen a területen az ózon germicid/fungicid tulajdonságának köszönhetően alternatív AB-ként használatos. Az ózon leggyakrabban a kérődző háziállatok genitális traktusát érintő betegségek megelőzésére és kezelésére használatos, úgy mint magzatburok-visszamaradás (MBV), klinikai metritis/endometritis és urovagina, valamint bizonyítást nyert vizsgálatainkban a fogazmóképességre gyakorolt javító hatása. Összehasonlítva az antibiotikumokkal az ózonkezelés

193

előnye, hogy recept nélkül használható, nincsenek mellékhatásai, alacsonyak a költségei, nem alakul ki baktériumrezisztencia és nem csökken a termelés. Kérődzők tekintetében az ózonnak nincsenek hátrányos hatásai és ígéretes eredményekkel rendelkezik, mint az antibiotikumok alternatívája a haszonállat-gyógyászatban. Kulcsszavak: ózon kezelés, ellés körüli betegség, kérődző Introduction The future of successful cattle breeding worldwide is based on continual and professional breeding procedures. At dairy cow farms milk production is continuously increasing, however simultaneously fertility is decreasing (58). The challenges of getting high yielding dairy cows pregnant have become more and more important, not only from the scientific point of view, but it is also very important for the veterinary practitioners and the farmers (72). During the past few decades fertility is decreasing which poses a serious concern in the dairy industry (45). The targeted genetic selection of animals towards desired traits, poor balanced nutrition and high milk yield per cow, led to occurrence of particular health disorders which are lacking in traditional milk production systems in extensive animal breeding circumstances (37). Such new approach in industrial milk production is usually accompanied with problems that veterinarians have not encountered so frequently before, e.g. subfertility, cystic ovarian follicles, endometritis, etc. (36). Nowadays it is considered that regular nutrition during the dry period may stimulate excessive fat depot in the liver which in turn contributes to the occurrence of reproductive disorders in cows. This is especially true for the cows with high genetic potential and their management (46). Reproductive efficiency in ruminants In order to be able to evaluate bovine fertility in intensive and extensive farming systems different parameters are suggested to use such as duration of days open or service period, conception rate and pregnancy rate following first insemination (17). Factors influencing fertility rate include environment, nutrition, management, general health and genetics (55). The aim of cattle production is shortening the duration of days open or intercalving interval to about 1 year depending on milk yield (58). Nowadays, dairy cows tend to express decreased conception rate, longer days open and increased replacement rate due to subfertility, than cows 20-30 years ago (72). Therefore, proper management of dairy cows, especially before calving is of the great importance in order to prevent metabolic disorders, dystocia and puerperal reproductive diseases that often lead to major economic losses (37). In addition, fertility in goats is determined by the age of goats at first kidding, kidding interval, type of birth, litter size, and kid body weight at birth and weaning (64). Reproductive performance is the productivity of the animal, herd or flock in terms of offspring produced and can be expressed in many ways such as: prolificacy, fertility, fecundity, interkidding interval and days open. Prolificacy, fertility and fecundity in small ruminants, varies within breed, season, age, nutritional status, health, breeding management and farm supplies. The average interkidding interval of goats in Northern Hemisphere which are seasonally polyestrous, is 365 days (21). 194

Transition period in cows Critical phase around calving period (three weeks before and three weeks after delivery) is defined as the transition period. During the last three weeks of pregnancy, endocrine status of cows changes quickly in order to prepare the animals for the upcoming lactation. During that period animals are very sensitive and a special care has to be undertaken in housing and feeding (42). Food intake is increased to meet the needs of the fetus for growth and development, and also to prepare the udder for lactation. However, dry matter intake is lower than the requirements of the body and therefore body reserves are mobilized (30). Due to that it is necessary to change the approach to this problem and farmers must be aware of the importance of continuous veterinary control of the cows during their lifetime, particularly in the periparturient period in order to decrease the days open (58). The most of the diseases that may cause long-term infertility in cows occurs in the peripartal or transition period (17). Feed intake decreases pre-calving and lower feed intake in post-calving period is also observed. Potential consequences of an inadequate nutrition and poor management programs during the transition period include: a) metabolic disorders such as milk fever, fatty liver and ketosis; b) digestive disorders such as subclinical rumen acidosis and displaced abomasum; c) reproductive disorders such as retained fetal membrane (RFM) and clinical metritis/endometritis; d) rapid loss of body condition score (BCS) in early lactation; e) reduced milk production; f) reduced fertility; g) increased costs of veterinary medication and h) higher culling rates (41). Physiology and pathology of puerperium Following parturition and before fertilization cow must overcome numerous physiological conditions. First of all ovarian cyclicity has to return with external signs of estrus and ovulations. During puerperium, there are several changes in cows which may directly affect milk yield and their ability of successful conception. In that period control of puerperium and proper nutrition may significantly influence the duration of days open or the period till a successful pregnancy (71). One of the most important goals in puerperium is to attain return of regular ovarian cyclicity (17). However, there are many factors which negatively influence such ovarian cyclicity during puerperium. There are contradictory results regarding the relationship between milk yield and lack of ovulation. It is not clear why some dairy cows may produce high quantities of milk and at the same time they are fertile, why other cows are unable to be pregnant. However, it is generally accepted that high milk yield as a single factor does not have detrimental effect on ovarian function during puerperium (37). After delivery, nutritional needs sharply increase due to milk production and cows are entering into a period of negative energy balance (NEB). Food intake is influenced by several factors including body condition score (BCS) before calving, environmental conditions, nutrition, reproductive and metabolic disorders, and is limited by anatomic characteristics of the digestive tract of ruminants (25). The NEB is a metabolic disorder that affects the high yielding dairy cows and jeopardizing their health and fertility. The duration and severity of NEB depends on genetics, BCS before delivery, milk production and feed intake. The NEB begins before parturition and reaches a peak during the first month of lactation i. e. puerperium and is considered that

195

during the first 3-4 weeks postpartum is highly correlated with the duration till the first ovulation (30). The first postpartum ovulation occurs 10-14 days after NEB reaches the lowest level (9). The most of the cows enter the NEB period before delivery, after which it takes them many weeks to recover. The cows that enter NEB will establish a normal cyclical ovarian activity much later which decreasing their fertility (37). A considerable amount of glucose that is being used in the mammary gland for the synthesis of lactose, additionally already reduces the low blood glucose level in cows. It results with decreased plasma insulin concentration and an increase of blood glucagon level, with consequently increased grade of lipolysis and increased beta-oxidation of fatty acids from which the appreciable amount of acetyl-coenzyme A is derived (70). The next change is an increase in the concentration of non-esterified fatty acids (NEFA) or free fatty acids, which are the indicators of lipolysis and fat mobilization from adipose tissues. The increased concentration of ketone bodies and NEFA in the transitional period, indicate a lack of energy, increased lipolysis, subclinical ketosis and fatty degeneration of the liver (31). The NEFA and beta-hydroxybutyrate (BHB) concentrations are indirect indicators of NEB as well as of success of cow's ability to adapt to NEB. The NEFA concentration is especially elevated in adipose cows during NEB (40). Elevated NEFA concentration prepartum is associated with increased incidence of postpartum anestrus (51). Therefore, blood NEFA concentration is valuable tool to diagnose NEB in cows prior to its clinical manifestation (31). The NEB in puerperium is one of the most important factors which may influence ovarian cyclicity and ovulation. The uterus of most cows is exposed to bacterial contamination after calving. The pathogenic bacteria proliferate after parturition and the immune system around parturition period is suppressed (29). The proportion of uteri contaminated with bacteria declines from 78% by days 16–30 to 50% by days 31–45 and 9% by days 46–60 postpartum (62). Puerperal diseases can be defined as pathological changes that are directly or indirectly related to delivery, but are manifested during puerperium and may cause long-term infertility. Puerperal diseases are primary diseases of reproductive tract. Deficiency diseases and inflammatory diseases such as: hypocalcaemia, RFM, clinical metritis/endometritis, and other non-specific infections of the uterus, mastitis as well as metabolic disorders, hoof diseases etc. (4, 53, 67). Such disorders, particularly specific and non-specific uterine infections, could reduce the reproductive efficiency in cows (44), prolong days open and the number of inseminations per conception (29). In some herds, 40% of the postpartum cows may be diagnosed with and treated for uterine infections (44). The incidence of uterine infections in postpartum dairy cattle ranges from 10% to 50% (53). Recently, it has turned out that different conditions and diseases in peripartal cows (dystocia) also play important role and can have negative impact on fertility rate in dairy herds (23). Fourichon et al. (26) reported that numerous puerperal diseases might prolong days open such as: RFM for 10-12 days, mastitis for 19 days, cystic ovarian follicles for 20-25 days, anestrus for 40 days or more. Besides the above mentioned disorders, days open may be prolonged in cows with dystocia, stillbirths, clinical metritis and other disorders. Thus, an early control of puerperium is of great importance in dairy herds in order to prevent incidence of such pathological conditions (17).

196

Major reproductive disorders in the periparturient period of goats are abortion, RFM and stillbirths which may negatively influence their health, reproductive efficacy and welfare (1). Predominantly observed post parturient complications in goats are abortion (20%), RFM (10%), dystocia (10%), stillbirths (10%) and mastitis (10%) (52). Fetal membranes are usually expelled in 1-4 hours after kidding. The RFM in goats is defined as the failure of fetal membrane expulsion within 6-8 hours after kidding (53,57) and veterinary attention should be sought if they are not expelled within 12 hours. After this time, immediate veterinary intervention is necessary (50). The incidence of RFM in goat varies from 2% -10% depending on the herd (2, 20, 52). Retention of fetal membrane (RFM)

The RFM in cows is a pathological condition which is defined as an absence of fetal membrane expulsion within 12 to 24 hours after calving caused by failure of the third stage of labor due to various causes (28). The fetal membrane is usually expelled 6 to 8 hours after calving in approximately 80% of cows (69). The incidence of RFM in cows is between 5%-10%, depending on the herd (43) or in average 8.6% (1.3-39.2%) (34). The RFM can be primary or secondary. Although, the causes of primary RFM are not fully understood different metabolic conditions in the peripartal period such as: hypocalcaemia, A, D, E vitamins, selenium, iodine and zinc deficiency may contribute to the RFM alone or in combination Hereditary, nutritional, immunological and pathological factors may also contribute to its development. However, the main cause of RFM is definitely connected with structural changes in the fetoplacental unit and certain hormonal changes (41). Secondary RFM is a consequence of a hypotonic or atonic uterus whereas primary retention appears after cotyledon-caruncle attachments which may fail to relax. The RFM delays uterine involution and could lead to clinical metritis and endometritis resulting in subfertility/infertility (28). The RFM is a major factor associated with the occurrence of clinical metritis/endometritis, which are the most common causes of infertility in dairy cattle (41, 44, 62). Clinical metritis is a consequence of 25% of RFM after parturition, and the main reason for subfertility in cows due to slower involution of the uterus and return of ovarian cyclicity (12). The uterus of cow with RFM is over colonized with different bacteria and endometrial defense is reduced (73) due to the diminished functional ability of neutrophils (35). It is well known that cows with RFM have more bacterial count in the uterus such as: E. coli, Clostridium spp. and gramnegative anaerobes in comparison to cows with normal puerperium. This increases the risk of the development of inflammation in the uterus (49). Many authors confirmed prolonged intercalving interval, days open and conception rate as a consequence of RFM (28). The efficacy of intrauterine administration of antibiotics for the therapy of RFM has been questioned due to the multiple interactions of antibiotic substances with uterine contents and the varying degrees of absorption (24). It has been demonstrated that there is a high risk for residues in milk, especially with extra-label use of drug administration, thus the alternative approaches are sought in order to treat RFM. One of these alternatives includes ozone preparations (13, 14, 16, 77).

197

Clinical metritis and endometritis One of the common causes of dairy cow infertility, among others, is clinical metritis and endometritis (28). Clinical metritis is an acute systemic illness due to infection of the uterus with bacteria, usually within 10 (21) days after parturition. All layers of the uterine wall show evidence of inflammation such as edema, infiltration by leukocytes, and myometrium degeneration. In both conditions, the mucosa is congested, and there is a prominent leukocyte infiltration in response to the common pathogens such as: Trueperella (T.) pyogenes, Fusobacterium (F.) necrophorum and E. coli. Clinical metritis can be categorized into three grades. Grade 1 clinical metritis (CM1) can be characterized by an abnormally enlarged uterus and a purulent uterine discharge detectable in the vagina, within 21 days after calving. Grade 2 clinical metritis (CM2) or puerperal metritis can be characterized by a fetid redbrown, watery uterine discharge and, usually pyrexia (>39.5 oC) (19, 27) in severe cases, reduced milk yield, dullness, inappetence or anorexia, elevated heart rate, and apparent dehydration may also be present. In some cases pyrexia even with daily monitoring of rectal temperature could not be detected (5, 62) however an enlarged uterus with a thin wall and atonia is present with a fetid discharge. Puerperal metritis is often associated with retained placenta, dystocia, stillbirth or twins, and usually occurs toward the end of the first week after calving, being rare after the second week of calving (27, 38). It is important to emphasize that puerperal metritis (CM2) may occur in around 10-15% of cows with spontaneous calving and without retained foetal membranes (5). Grade 3 clinical metritis (CM3) or toxaemic metritis can be characterized by additional signs of toxaemia (such as inappetence, cold extremities, depression and/or collapse) which has a poor prognosis (63). Treatment of clinical metritis has been reviwed recently by Szenci (66) and Szenci et al. (65). Clinical endometritis is an inflammation of the endometrium with mucous, mucous-purulent to purulent vaginal discharge that appears three weeks after parturition or latter (62). The inflammation is caused by bacteria, fungi or mycoplasmas. The causative agents are ascending through the open cervix during parturition or early puerperium. Clinical endometritis which appears later is usually caused by RFM. The other predisposing factors are dystocia, abortion, ketosis, hypocalcaemia, deficit in selenium and/or vitamin E, but also poor management on the farms and poor hygienic conditions may contribute to its development (38, 41, 44, 62). The external signs of the disease can be seen during the first ovulation or after ovarian cyclicity recurrence (61). Clinical endometritis is observed in 1520% of cows 4-6 weeks after parturition and subclinical endometritis in 30%-35% of cows is noted between 4-9 weeks after parturition (43). Clinical endometritis is usually caused by coliform gram-negative anaerobic bacteria, T. pyogenes and others (3). The therapy of clinical endometritis is applied depending on the course of disease and should be directed to improvement of fertility and at the same time to eliminate causative agents from uterus by medication with as soon as possible. The success of therapy is evaluated by elimination of uterine discharge, sensitivity of causative agents to the treatment, concentration of the drug 198

applied and exposure of the endometrium to this drug (53). The therapy is primarily based on local application of antibiotic preparations and selection of antibiotics should be based on the determination of antibiotic resistance. Besides antibiotic therapy prostaglandins and/or antiseptic agents can be used (59) According to our recent findings intrauterine ozone treatment can also be used (22, 75). Coliform bacteria are commonly present in lochia of cows with dystocia or after RFM along with their endotoxins proportional to bacterial counts. Endotoxins of coliform bacteria have direct cytotoxic activity towards bovine neutrophils and facilitate T. pyogenes infections. This species and gram-negative anaerobes are almost always present in the uterus during early puerperium and in about 65% of cows with clinical endometritis. In addition it contributed to the presence of gram negative anaerobes like Bacteroides spp. in 77% and F. necrophorum in 61% of uterine samples on day 21 postpartum. E. coli is isolated in 36% samples and streptococcus, peptostreptococcus and other bacteria species such as staphylococcus, Lactobacillus spp., Proteus spp., Clostridium spp. in 9%-21% of samples. Although T. pyogenes and gram-negative anaerobes are frequently found in the uterus they do not have the ability to infect the intact epithelium and thus the predisposing factor for endometrium colonization by these bacteria is a damage of the epithelium or previous infection by E. coli (15). Clinical endometritis can prolong days open, intercalving interval, increase the number of inseminations per pregnancy and the risk of cows being culled for infertility. Clinical endometritis used to occur between 10%-50% in dairy herds (29). In average, 32.6% of cows may have vaginal discharge (from mucous purulent to purulent) within the first two months after parturition, but only about 25.9% cows have visible clinical signs of disturbances in general health status. More than 61% of these cows have lower conception rate and days open longer than 205 days (28). Hence, it is very important to perform vaginal examination of cow between days 21 and 25 following parturition in order to diagnose clinical endometritis as early as possible and to start therapy if necessary (23). Use of ozone in ruminants Ozone is a gaseous molecule composed of three oxygen atoms (O3). Ozone is a very powerful oxidant which is related to its instability and quick transformation into oxygen (11, 56). These oxidative processes by peroxidase activity may destroy bacterial capsule and cell membrane and then block DNA replication. The gram positive bacteria are more sensitive to ozone activity than the gram negative ones. The ozone has germicidal, fungicidal and virucidal activities (75). The virucidal activity of ozone is manifested by inactivation of viruses through agglutination of specific viral receptors on target cells to which viruses has affinity. In addition, ozone may induce chemical reactions which can influence metabolic changes such as: glycolysis, catabolism of lipids and direct lipolytic effect (6). It can stimulate activation of lymphocytes or monocytes to release several cytokines such as interferon (IFN) α, β, γ, tumor necrosis factor α (TNF α), interleukins (IL) 1, 2, 4, 6, 8 and 10, granulopoietins colony stimulation factor (GM-CSF), and transforming growth factor β (TGF β) (54), and by these actions it acts as an immunomodulator (39). It is well know that ozone may activate the Krebs cycles and stimulate release of enzymes which can eliminate free oxygen radicals, and thus may protect cells (33). As reported by Bocci (6), ozone is able to inactivate bacteria, spores and viruses in vitro within few minutes by destroying integrity of bacterial membrane through 199

oxidative processes of their phospholipids and proteins, while in fungi it acts as an inhibitor to their growth (39). Beside, ozone penetrates into the cells of microorganisms and interacts with molecular structures within cytoplasm and nucleus (frequently with DNA) and by this way it may interfere with their replication (6). The toxicity of ozone towards microorganisms and simultaneous lack of toxicity towards cell of the host is explained by lack of antioxidative enzymatic mechanisms in viruses, fungi and bacteria which are characteristics of evolutionary higher organisms (7). The advantages of ozone use in comparison to antibiotics are usage without prescription, absence of adverse effects, lowering medication costs, lack of bacterial resistance, and absence of residues in milk (12), meat and other tissues (14, 76). In veterinary practice ozone has been used for more than 30 years. However, the most widespread use of ozone in the veterinary practice is for the treatment of various pathological conditions of the genital tract in domestic ruminants, such as RFM, clinical metritis /endometritis, urovagina, as well as for improvement of fertility (13-15, 22, 23, 74-77). There are many different forms of ozone preparations such as: cream, gas, injections, palettes, foam, pearls and boluses (68). The major use of ozone in veterinary practice is in the form of foam and pearls for the treatment of RFM, clinical metritis and endometritis (47, 48, 60). However, these preparations have different absorption properties and induce multiple interactions within the uterus (19). Following dystocia, trauma of vagina and genital tract may occur. A soft catheter can be introduced into the vagina and ozone spray can be applied for 3-5 seconds. The foam will fill the vagina and vestibulum resulting in cicatrisation and growth of novel granulatory tissue. Urovagina and pneumovagina may cause prolonged days open, repeat breeding syndrome and infertility in cows (74). Intravaginal administration of ozone spray may shorten days open in cows of Holstein and Simmental breeds (13, 14). Djuricic et al. (14), Zobel and Tkalcic (77) and Djuricic et al. (16) reported positive effects of ozone treatment of RFM in the cow and goat as well as of clinical metritis/endometritis/ in cows (22, 76). These effects were evident due to the fact that ozone preparation applied into the uterus attained significantly better recovery in relation to the other preparations registered (antibiotics) for the treatment of such conditions. Moreover, it was recorded that intrauterine and intravaginal applications of ozone foam had a positive effect on reproductive efficiency in cows diagnosed to have urovagina. The fertility of these cows with mild to moderate form of urovagina was almost equal to that in healthy cows (74, 76). None of these studies reported any negative effects of intrauterine and/or intravaginal application of ozone in cows. The efficacy of intrauterine administration of antibiotics has been questioned due to the multiple interactions of the antibiotic substances with uterine contents and varying degrees of absorption (24). The administration of antibiotics has been demonstrated that there is a high risk for residues in milk, especially with extra-label use of drug administration (12). Preventive intrauterine ozone application has different effects on reproductive performance in dairy cows. The cows treated with ozone foaming spray between 24-48 hours after calving became pregnant earlier and have a better conception rate than cows treated with ozone pearls. It is assumed that this improvement can be ascribed to the ozone preparation (spray) and the amount of active substance within. In addition, ozone pearls (a prescribed single dose of 6 pearls) are very small paraffin pearls, moist and crude, and thus cannot expand 200

throughout the whole uterus, while ozone foaming spray fills the entire uterus (13). In case of clinical metritis, ozone is applied into the uterus as foaming spray by a catheter for 8-10 seconds. The same procedure is used for the treatment of clinical endometritis, but the uterus of the cows has to be in the follicular (proliferative) phase. Following the induction of estrous by prostaglandin, the cervix of the uterus will be open and the application of ozone spray by a catheter will be feasible. Based on vaginal findings three weeks after treatment it would be easier to decide whether we have to repeat ozone treatment alone or in the combination with an antibiotic ceftiofur. After the first and second intrauterine applications of ozone in cows with clinical endometritis caused by T. pyogenes, 40% and more than 80% of animals cured have been recorded, respectively (60). Since the puerperal period considerably affects the fertility of cows, intrauterine ozone treatment in cases of clinical metritis and endometritis acts beneficially on overall fertility by shortening days open in Holstein cows (22). Antibacterial broad spectrum agents targeted for intrauterine application, in comparison to ozone preparations, lose activity in the lochia in the presence of pus and in anaerobic conditions, and may cause residua in milk and meat and increased bacteria resistance may appear (13, 14, 22, 76). On the other hand, intrauterine therapy with ozone may have beneficial effects on the incidence of clinical metritis and endometritis, and consequently on the improvement of reproductive efficiency, as well as lowering the costs of treatment (22,44,48,60,75). In cases of RFM in cows, the use of ozone in either spray form or as paraffin pearls has shown very positive therapeutic effects. Due to the well-recognized detrimental effects of antibiotic use, it is urgent to find a safe and effective alternative to antibiotic therapy for the treatment of RFM in ruminants. With the use of ozone between 1224 hours (or even 36 hours) after birth, the duration of days open are comparable with those recorded in cows that had physiological puerperium (14, 77). In addition, following therapy with ozone preparations for the treatment of the uterus in cows, it has been shortening days open and intercalving interval, improved the conception rate, and decreased the number of doses of deep frozen bull semen used, and also decreased the negative economic impact in long-term due to the risk of cows being culled because of infertility (13, 14). Apart from cows, ozone has been used for the first time in dairy goats with RFM, and has had similar positive effects. Dairy goats from 7 selected farms in Croatia were observed during early puerperium and were divided into animals without RFM (n=522) and those with RFM (n=41). The selected animals were treated with either ozone foam spray (n=21) or foaming oxytetracycline tablets (n=20). The does with RFM were mated successfully and became pregnant during the next kidding season, regardless of the treatment applied. The treatment with ozone attained similar results to the standard antibiotic therapy, indicating that it could be a novel potential alternative therapy for RFM in dairy goats (16). Conclusions To realize the main objective of animal husbandry in diminishing the negative economic trends it is necessary to introduce contemporary management in reproduction. Among with numerous preventive measures which are in use in practice it is also important to use alternative preparations such as ozone which has germicidal and fungicidal activities. The

201

intrauterine ozone treatment in cases of clinical metritis and endometritis acts beneficially to the overall fertility by shortening days open in Holstein cows. The cows treated with ozone spray 48 hours after calving became pregnant earlier and had a better conception rate. Preventive intrauterine ozone application had positive effects on reproductive performance in dairy cows. It is supposed that foaming spray filled the entire uterus and decreased the number of bacteria by the oxidative process of ozone and peroxides that destroy the bacteria’s capsule and membrane. The cows with RFM treated with intrauterine ozone spray or ozone pearls O3 have similar or even better reproductive performance results in contrast to the control group of cows without RFM which proves the effectiveness of therapy with ozone products. The intrauterine ozone treatment of RFM using foaming ozone spray or ozone pearls, improved the reproductive performance in Simmental cows, as well. Further, we have concluded that the does with RFM were mated successfully and became pregnant in the next kidding season, with similar results, regardless they have been treated either with ozone or antibiotics. This is indicating that ozone could be novel potential alternative therapy of RFM in dairy goats too (23). In addition, there were no negative effects observed following intrauterine, intravaginal and intramammary applications of ozone products in dairy cows and goats according to our aforementioned results. Furthermore, the effects of ozone following application to a particular site in the organism are multiple and resulted in achieving an almost sterile microenvironment whereas certain antibiotics may or may not be effective and have been found to be effective only regarding bacterial pathogens. The effectiveness of ozone does not decrease in milk, intestinal content or in the uterus, while effectiveness decreases or is totally absent in the case of certain antibiotics. The milk of diseased animals treated with antibiotics should not be consumed for at least 3-5 days following treatment, whereas in case of affected animals treated with ozone, milk can be used immediately either for industrial or nutritional purposes (60). However, there are some certain limitations of ozone use in veterinary practice. In spite of extremely strong disinfection activity, ozone is not able to inactivate intracellular bacteria and viruses, but may stimulate the immune system by activating neutrophils and enhancing the release of cytokines (8). Other disadvantages of ozone therapy have been observed in the treatment of clinical metritis and endometritis in cows with certain commercial preparations showing insufficient effectiveness. Thus, the treatment had to be repeated 1 to 2 times in 60% of cows, and sometimes combined with ceftiofur. In addition, in the treatment of mastitis, ozone has shown selective inactivating effects. The intramammary application of ozone preparations has been effective against certain bacteria (e.g. Streptococcus (S.) dysgalactiae, S. uberis) but only partially effective or ineffective against other bacteria (e.g. Staphylococcus aureus, E. coli, T. pyogenes) (60). In conclusion, ozone has frequently been used in veterinary practice, but still insufficiently. It has exhibited very promising results as an alternative to the use of antibiotics, which are restricted or withdrawn in production animal practice. Concerns about potential risks to human health due to the use/misuse in nonclinical practice of antibiotics in production of food animals (10) have led to their ban throughout the EU. Thus, naturally occurring bioactive substances such as ozone are in focus of scientific research, but also of interest for producers and consumers (23).

202

REFERENCES 1. Ahmad, M. - Singh, P. K. et al.: Reproductive performance of Beetal goats in its breeding tract. Indian J. Small Rumin., 2007. 13. 234–237. 2. Ameen, S. A. - Ajayi, J. A.: Studies on influence of seasonality on clinical conditions of small ruminants in Ogbomoso areas of Oyo State. Int. J. Appl. Agricult. Apicult. Res., 2013. 9. 18-27. 3. Azawi, O. I.: Postpartum uterine infection in cattle. Anim. Reprod. Sci., 2008. 105. 187-208. 4. Bačić, G.: Diagnosis and treatment of mastitis in cattle. In: Bačić, G. - Maćešić, N. (eds): Intramamary infection (in Croatian). Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, 2009. 19-23. 5. Benzaquen, M. E. – Risco, C. A. et al.: Rectal temperature, calving-related factors, and the incidence of puerperal metritis in postpartum dairy cows. J. Dairy Sci., 2007. 90. 2804-2814. 6. Bocci, V. A.: Ozone as bioregulator: pharmacology and toxicology of ozone therapy today. J. Biol. Regul. Homeost. Agents, 1996. 10. 31-53. 7. Bocci, V. A.: Biological and clinical effects of ozone: Has ozone therapy a future in medicine? Br. J. Biomed. Sci., 1996. 56. 270-279. 8. Bocci, V. - Di Paolo, N.: Oxygenation-ozonation of blood during extracorporeal circulation (EBOO). III. A new medical approach, ozone. Science, 2004. 26. 195-205. 9. Butler W. R.: Energy balance relationships with follicular development, ovulation and fertility in postpartum dairy cows. Livest. Prod. Sci., 2003. 83. 211-218. 10. Dewey, C. E. - Cox, B. D. et al.: Associations between off-label feed additives and farm size, veterinary consultant use, and animal age. Prev. Vet. Med., 1997. 31. 133-146. 11. Di Paolo, N. - Bocci, V. - Gaggioti, E.: Ozone therapy editorial review. Int. J. Artificial Organs, 2004. 27. 168-175. 12. Dinsmore, R. P. - Stevens, R. D. et al.: Oxytetracycline residues in milk after intrauterine treatment of cows with retained fetal membranes. J. Am. Vet. Med. Assoc., 1996. 209. 1753– 1755. 13. Djuricic, D. - Vince, S. et al: Effect of preventive intrauterine ozone application on reproductive efficiency in Holstein cows. Reprod. Dom. Anim., 2012. 47. 87-91. 14. Djuricic, D. - Vince, S. et al.: Intrauterine ozone treatment of retained fetal membrane in Simmental cows. Anim. Reprod. Sci., 2012. 134. 119-124. 15. Djuricic, D. - Vince, S. et al.: Influence of different therapy approaches - with or without manual extraction - of retained placenta on reproductive performance in Simmental cows. Acta Vet. (Beograd), 2011. 61. 599-608. 16. Djuricic, D. - Valpotic, H. - Samardzija, M.: The intrauterine treatment of retained foetal membrane in dairy goats by ozone: novel alternative to antibiotic therapy. Reprod. Dom. Anim., 2015. 50. 236-239. 17. Dobranić, T. - Samardžija, M. et al.: Analyse der Ovarienaktivität der Holstein-Friesicher Kühe im Puerperium mit Hilfe des Stoffwechsel- und Hormonprofils. Tierärztl. Umschau, 2008. 63. 65-71. 18. Drillich, M. - Reichert, U. et al.: Comparison of two strategies for systemic antibiotic treatment of dairy cows with retained fetal membranes: preventive vs. selective treatment. J. Dairy Sci., 2006. 89. 1502-1508. 19. Drillich, M. – Beetz, O. et al.: Evaluation of a systemic antibiotic treatment of toxic puerperal metritis in dairy cows. J. Dairy Sci., 2001. 84. 2010-2017. 20. Durrani, A. Z. - Kamal, N.: Prevalence of genital tract problems in clinical cases of various species of animals. J. Anim. Plant Sci., 2009. 19. 160-162. 21. Đuričić, D. - Grizelj, J. et al. Reproductive performance of Boer goats in a moderate climate zone. Vet. Arhiv., 2012. 82. 351-358.

203

22. Đuričić, D.- Lipar, M. - Samardžija, M.: Ozone treatment of metritis and endometritis in Holstein cows. Vet. Arhiv., 2014. 84. 103-110. 23. Đuričić, D., Valpotić, H., Samardžija, M.: Prophylaxis and therapeutic potentials of ozone in buiatrics: Current knowledge. Anim. Reprod. Sci., 2015 (in press). 24. Eiler, H. Retained placenta. In: Youngquist, R. S.(ed.): Current therapy in large animal theriogenology. W. B. Saunders Company, Philadelphia, PA. 1997. 340–348 25. Formigoni, A. - Trevisi, E.: Transition cow: Interaction with fertility. Vet. Res. Commun., 2003. 27. (Suppl. 1.) 143-152. 26. Fourichon, C. - Seegers, H. - Malher, X.: Effects of disease on reproduction in the dairy cow. A meta-analysis. Theriogenology, 2000. 53. 1729–1759. 27. Földi, J. – Kulcsár M. – Pécsi A. – Huyghe, B. – De Sa, C. – Lohuis, Jacm. – Cox, P. – Huszenicza Gy.: Bacterial complications of postpartum uterine involution in cattle. Anim. Reprod. Sci., 2006. 96. 265–281. 28. Gautam, G. - Nakao, T. et al.: Prevalence of endometritis during the postpartum period and its impact on subsequent reproductive performance in two Japanese dairy herds. Anim. Reprod. Sci., 2009. 116. 175–187. 29. Gilbert, R. O. - Shin, S. T. et al.: Prevalence of endometritis and its effects on reproductive performance in dairy cows. Theriogenology, 2005. 64. 1879–1888. 30. Gonzales, D. F. - Muino, R. et al.: Relationship among blood indicators of lipomobilization and hepatic function during early lactation in high-yielding dairy cows. J. Vet. Sci., 2011. 12. 251-255. 31. Grummer, R. R. - Mashek, D. G. - Hayirli, A.: Dry matter intake and energy balance in the transition period. Vet. Clin. Food Anim., 2004. 20. 447-470. 32. Ingvartsen, K. L.: Feeding- and management-related disease in the transition cow: Physiological adaptation around calving and strategies to reduce feeding-related diseases. Anim. Feed Sci. Technol., 2006. 126. 175-213. 33. Johnson, A. S. - Ferrara, J. J. - Steinberg, S. M.: Irrigation of the abdominal cavity in the treatment of experimentally induced microbial peritonitis: efficacy of ozonated saline. Am. Surg. J., 1993. 59. 297-303. 34. Kelton, D. F. - Lissemore, K. D. - Martin, R. E.: Recommendations for recording and calculating the incidence of selected clinical diseases of dairy cattle. J. Dairy Sci., 1998. 81. 2502-2509. 35. Kimura, K. - Goff, J. P. et al.: Decreased neutrophil function as a cause of retained placenta in dairy cattle. J. Dairy Sci., 2002. 85. 544–550. 36. Kočila, P. - Janžek A. et al.: Vergleich von Progesteronkonzentrationen, Energiebilanzkennwerten und körperlicher Verfassung bei Milchkühen mit verschiedener Milchleistung im Puerperium. Tierärztl. Umschau, 2013. 68. 266-274. 37. Kočila, P. - Samardžija, M. et al.: Einfluss der Energiebilanz auf die Reproduktionsfähigkeit von Holsteiner Kühen im Puerperium. Tierarztl. Umschau, 2009. 64. 471-477. 38. Könyves, L. - Szenci, O. – Jurkovich, V. – Tegzes, L-Né. – Tirián, A. – Solymosi, N. – Gyulay, Gy. – Brydl, E.: Risk assessment and consequences of retained placenta for uterine health, reproduction and milk yield in dairy cows. Acta Vet. Brno, 2009. 78. 163–172. 39. Korzun, W. - Hall, J. - Sauer, R.: The effect of ozone on common environmental fungi. Clin. Lab. Sci., 2008. 21. 107-111. 40. Lacetera, N. - Scalia, D. et al: Lymphocyte functions in overconditioned cows around parturition. J. Dairy Sci., 2005. 88. 2010-2016. 41. Laven, R. A. - Peters, A. R.: Bovine retained placenta: Aetiology, pathogenesis and economic loss. Vet. Rec., 1996. 139. 465–471. 42. LeBlanc, S. J.: Monitoring metabolic health of dairy cattle in the transition period. J. Reprod. Dev., 2010. 56. S29-S35.

204

43. LeBlanc, S. J.: Postpartum uterine disease and dairy herd reproductive performance: a review. Vet. J., 2008. 176. 102-114. 44. Lewis, G. S.: Uterine health and disorders. J. Dairy Sci., 1997. 80. 984-994. 45. López-Gatius, F. - García-Ispierto, I. et al.: Screening for high fertility in high-producing dairy cows. Theriogenology, 2006. 65. 1678-1689. 46. Lucy, M. C.: Reproductive loss in high-producing dairy cattle: where will it end? J. Dairy Sci., 2001. 84. 1277–1293. 47. Marusi, A. - Allegri, M. et al.: I lipoperossidi nella profilassi e terapia della metrite e nel miglioramento della fertilità nella bovina da latte. Atti Soc. It. Buiatria, Bologna. 1999. 48. Marusi, A. - Ubaldi, A. et al.: Haptoglobin response in dairy cow metritis treatment with lipohydroperoxides. XXI World Buiatrics Congress, Punta del Este Uruguay, 4-8 December 2000. 49. Mateus, L. - Da Costa, L., et al.: Blood and intrauterine leukocyte profile and function in dairy cows that spontaneously recovered from postpartum endometritis. Reprod. Domest. Anim., 2002. 37. 176-180. 50. Matthews, J. G.: Diseases of the goat. Blackwell publishing Ltd., 3rd ed., Oxford, UK, 2009. 51. McCarthy, K. K. - Neuder, L. M. - Joshi, N.: Relationship between pre-fresh NEFAs, fresh butterfat percentage, progesterone levels following pre-synch and pregnancy rates. Proc. 38th AABP, 2005. 38. 294-295. 52. Mude, S. W. - Waghmare, S. P.: Effect of mineral supplementation on post-parturient diseases in pregnant goats. Vet. World, 2010. 3. 109-110. 53. Noakes, D. E., Timothy, J. P. et al.: Infertility and subfertility in the cows. In: Arthur's Veterinary Reproduction and Obstetrics. WB Saunders Publisher, New York, USA, 2009. 408-415. 54. Ohtsuka, H. - Ogata, A. et al.: Changes in leukocyte population after ozonated autohemoadministration in cows with inflammatory diseases. J. Vet. Med. Sci., 2006. 68. 175-178. 55. Roche, J. F.: The effect of nutritional management of the dairy cow on reproductive efficiency. Anim. Reprod. Sci., 2006. 96. 282–296. 56. Rubin, M. B.: "The History of Ozone. The Schönbein Period, 1839-1868". Bull. Hist. Chem., 2001. 26. 40-56. 57. Samardzija, M. - Djuricic, D. et al.: Reproduction of sheep and goats. In: Samardzija, M., Poletto, M. (eds.): Puerperium- retention of fetal membranes (in Croatian). Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb. 2010. 293-295. 58. Samardžija, M. - Dobranić, T. et al.: Einfluss der Milchleistung auf die Fruchtbarkeitsstörungen bei Kühen im Puerperium. Tierartzl. Umschau, 2008. 63. 123-127. 59. Sassi, G. – Ismail, S. – Bajcsy, Á. Cs. – Kiss, G. – Répási, A – Szenci, O.: Evaluation of the alternatives of the intrauterine antibiotic treatments in the cow: Literature review (in Hungarian with English summary). Magy. Állatorv. Lapja, 2010. 132. 516-527. 60. Scrollavezza, P. - Ablondi, M. et al.; Ozone treatment in mastites, metrites and retention of fetal membranes in the cows. Atti 2°Intern. Symp. Ozone Application, Havana, Cuba, 1997. 61. Sheldon, I. M. - Bushnell, M. et al.: Minimum inhibitory concentrations of some antimicrobial drugs against bacteria causing uterine infections in cattle. Vet. Rec., 2004. 15. 383–387. 62. Sheldon, I. M. - Dobson, H.: Postpartum uterine health in cattle. Anim. Reprod. Sci., 2004. 82–83. 295–306. 63. Sheldon, I. M. – Lewis, G. S. et al.: Defining postpartum uterine disease in cattle. Theriogenology, 2006. 65. 1516-1530. 64. Song, H. B. - Jo, I. H. - Sol, H. S.: Reproductive performance of Korean native goats under natural and intensive conditions. Small Rumin. Res., 2006. 65. 284-287.

205

65. Szenci, O. – Buják, D. – Bajcsy, Á. Cs. – Horváth, A. – Han, B. – Szelényi, Z.: Diagnosis and treatment of post parturient uterine diseases in dairy cows (in Hungarian with English summary). Magy. Állatorv. Lapja, 2015. 137. 271-282. 66. Szenci, O.: Diagnosis and treatment of post-parturient uterine diseases in the dairy cow In: Beggs, D. S. (ed): Proceedings of the XXVIII World Buiatrics Congress. Australian Cattle Veterinarians, Cairns, Australia, 2014. 274-280. 67. Tomašković, A. - Makek, Z. et al.: Reproduction of cows and heifers. In: Samardzija, M. Grizelj, J. - Vince, S. (eds.): Puerperium- retiention of fetal membranes (in Croatian). Faculty of Veterinary Medicine, University of Zagreb, 2007. 142-148. 68. Travagli, V. - Zanardi, I. - Bocci, V.: Topical applications of ozone and ozonated oils as antiinfective agents: an insight into the patent claims. Recent patents on anti-infective drug discovery. 2009. 4. 130-142. 69. Van Werven, T. - Schukken, Y. H. et al.: The effect of duration of retained placenta on reproduction, milk production, postpartum disease and culling rate. Theriogenology, 1992. 37. 1191-1203. 70. Vernon, R. G.: Lipid metabolism during lactation: a review of adipose tissue-liver interactions and the development of fatty liver. J. Dairy Res., 2005. 72. 460-469. 71. Wathes, D. C. - Fenwick, M. et al. Influence of negative energy balance on cyclicity and fertility in the high producing dairy cow. Theriogenology, 2007. 68. 232-241. 72. Weigel, K. A.: Prospects for improving reproductive performance through genetic selection. Anim. Reprod. Sci., 2006. 96. 323-330. 73. Wischral, A. - Verreschi, I. T. et al.: Pre-parturition profile of steroids and prostaglandin in cows with or without foetal membrane retention. Anim. Reprod. Sci., 2001. 67. 181-188. 74. Zobel, R. - Tkalcic, S. et al.: Efficacy of ozone as a novel treatment option for urovagina in dairy cows. Reprod. Domest. Anim., 2012. 47. 293–298. 75. Zobel, R.: Endometritis in Simmental cows: incidence, causes, and therapy options. Turk. J. Vet. Anim. Sci., 2013. 37. 134-140. 76. Zobel, R. - Juričić, G. - Perak, M.: Ozon u veterinarskoj medicini: pregledni članak. Hrv. vet. vjesnik., 2014. 22. 38-42. 77. Zobel, R. - Tkalcic, S.: Efficacy of ozone and other treatment modalities for retained placenta in dairy cows. Reprod. Domest. Anim., 2013. 48. 121-125.

206

Hormonal protocols vs heat detection – is the debate concluded or should we still be concerned? Hormon protokollok vs. ivarzásmegfigyelés – a vita eldőlt vagy még mindig van okunk nyugtalankodni? John F. Mee∗ Animal and Bioscience Department, Teagasc, Moorepark Research Centre, Ireland ∗

e-mail: [email protected]

SUMMARY Faced with the decline in dairy cow fertility internationally, one of the short-term responses has been to move away from heat detection and towards hormonal protocols to pre-synch-resynchronise ovulation and oestrus. While this approach is now widely adopted in North America, it is also increasingly applied in dairy herds globally. However, xenobiotic use in food producing animals requires robust justification for consumers within Europe. So, should European veterinarians be concerned about the growing non-therapeutic use of reproductive hormones in dairy cows or have we just accepted this is the way our dairy farmers want to/have to breed their cows? If we adopt the latter view, we need to optimise the use of hormonal protocols in farm-specific reproductive management strategies. If however we have concerns about hormonal use we should empirically evaluate alternatives that may be equally efficacious and cost-effective with minimal pharmacologic intervention but more consumeracceptable, e.g. automated heat detection technologies. This paper addresses these divergent paradigms. Key words: dairy, fertility, oestrus detection, synchronisation, debate ÖSSZEFOGLALÁS Szembesülve a szaporodásbiológiai teljesítmény romlásával világszerte a rövid távú javaslat, hogy hagyjuk el az ivarzás megfigyelést és forduljunk a hormonális protokollok felé, hogy előre és újraszinkronizáljuk az ovulációt és az ösztruszt. Ez a megközelítés Észak-Amerikában alkalmazott a legszélesebb körben, de globálisan is egyre növekvő ütemben alkalmazzák. Annak ellenére ez a tendencia, hogy élelmiszertermelő állatok esetén a xenobiotikumok használatához a fogyasztók miatt komoly indoklás szükséges egész Európában. Tehát a kérdés, hogy kell-e aggódniuk az európai állatorvosoknak a tejelő tehenek esetében egyre növekvő nemi hormon felhasználás miatt, vagy csak fogadjuk el azt, hogy ezt az utat választják, illetve ezt kell választaniuk a tejtermelő gazdaságoknak, ahhoz, hogy tenyészteni tudják az állataikat? Ha elfogadjuk az utóbbi nézetet, akkor a telepspecifikus szaporodásbiológiai

207

stratégia részeként szükséges optimalizálni a hormonális protokollokat. Ha esetleg aggodalmaink vannak a hormonhasználattal, akkor ki kell értékelni az alternatív megoldásokat, amik hasonlóan hatékonyak és költséghatékonyak, de sokkal inkább fogyasztóbarátok, mint például az automata ivarzásmegfigyelő rendszerek. Ez a tanulmány ezeket a különböző lehetőségeket tárgyalja. Kulcsszavak: Tejelő tehén, termékenység, ivarzásmegfigyelés, szinkronizálás, vita Introduction It is generally (40, 41, 55, 70) though not universally accepted by veterinary scientists (17, 35, 45, 68) that the reproductive performance of dairy cows, particularly Holstein cows, has declined over the last four decades. However, at farmer and agri-industry level this phenomenon has been accepted across heterogeneous dairy management systems (57) long before scientists began publishing about it. Poor reproductive performance in this context has variously been defined as comprising delayed return to normal ovarian cyclicity postpartum, reduced oestrus expression and low conception rate (69). This decline has been attributed to a multitude of interrelated factors - increasing herd size, increased adoption of confinement management systems, reduced heat stress tolerance, reduced oestrous expression and change from natural service to AI. However, single trait selection for milk production and its inherent antagonistic genetic correlations with body condition score (47), cow health (25, 66) and reproductive performance (8, 11, 34, 51) and their interrelationships (6) is the most frequently cited risk factor. Given this background, it is not surprising that increased focus has recently been placed on reversing this decline in fertility over the long-term by altering genetic selection indices to include functional traits such as fertility and reducing emphasis on milk production alone (9, 26, 76). In addition, numerous short-term strategies have been proposed (extending the voluntary waiting period, crossbreeding, use of high fertility sires, better transition period management, nutritional modulation to improves onset of cyclicity and increases conception success; 49). However, one of the major trends at farm level has been replacement of visual heat detection (HD) with hormonal protocols and timed artificial insemination (TAI). There is recent evidence that the phenotypic decline in dairy cow fertility has halted and that reproductive performance is now improving (9, 12, 65). Given the causal web of risk factors associated with reduced fertility (58) it is likely that any reversal of the decline in fertility would also be multi-factorial. One of the factors which may have contributed to halting declining reproductive performance is increased use of hormonal protocols in dairy herds and reduced reliance on visual HD to breed dairy cows. This is evidenced by unaltered conception rate but declining calving interval implying reproductive management has effected change (12). This paper address the question of whether we can reach the same reproductive goals through AI following heat detection and through fixed time AI following hormonal protocols by examining the empirical evidence supporting the efficacy and economic value of modern hormonal protocols with TAI to breed dairy cows and compares these results with those

208

generated from HD protocols. Additionally, the social and ethical issues surrounding use of reproductive hormonal protocols are discussed in the context of European consumer acceptance. The focus is on non-therapeutic use of hormonal protocols to control ovulation and oestrus. From AI to automated oestrus detection Ever since ‘Frosty’, the first calf was born from frozen/thawed AI semen in the US in 1953 (1), there has been a greater need for farmers to detect cows in oestrus which was less important when natural service breeding prevailed. In the 1960s the first heat mount detectors (Kamar) were developed (5), measurement of vaginal mucus conductivity was first evaluated (72) and vasectomised bulls were first used for HD (4). In the 1970s tailpaint was first developed on Australian and New Zealand dairy farms (52), milk progesterone was used in the UK (42) and the first pedometers were tested in the US (78). By the 1990s pressure sensitive devices such as the HeatWatch radiotelemetric units (63) and activity monitors were developed. Despite these advances, HD rates declined from 51% in 1985 to 42% in 1999 in US herds (77). This may in part be explained by the attenuation in the duration of oestrus associated with increasing milk production (48). Hence, more recently, agri-tech has been focussed on HD using automated activity monitors (AAM) (18) or continuous telemetric recording of body temperature or rumination. The most recent survey of farmers in the US found that 69% of respondents were using technology on their farms and 41% of them were monitoring cow activity for HD (14). It is these latter developments, in conjunction with the emergence of precision livestock farming technologies (and to a much lesser extent, the growth of organic farming) that may present significant alternatives to the growing use of hormonal protocols to breed dairy cows. This hypothesis is supported by a recent survey of German dairy farmers who installed an AAM system; 39% of farmers agreed that their use of reproductive hormones decreased after installation of the system (60). If similar or better reproductive performance can be achieved using automated HD than with TAI protocols this could also facilitate genetic selection for expression of oestrus thus halting the decline in oestrous activity. Evolution of hormonal protocols Hormonal protocols are not new. The first research studies were carried out on oestrus synchrony in dairy cattle over fifty years ago in the US in the 1960s, by the 1970s prostaglandins were being tested, by the 1980s estrogen and progesterone-based breeding control programmes were researched and by the 1990s ovulation synchronisation (ovsynch) with TAI and a new intra-vaginal device for oestrus synchronisation (CIDR-B) were first reported and reproductive ultrasonography was being used to detect early non-pregnancy (1, 53). With each intervening year the use of hormonal protocols (61), reproductive ultrasonography (59) and computerised data recording systems has increased globally. Synchronised breeding increased from 2% of cows in 1996 to 35% of cows in 2005 in the US (61). Currently in North America hormonal protocols are routinely used in the majority (5587%) of dairy herds (in particular larger, >300 cows, herds) and account for nearly 30% of all

209

AI services (16, 21, 73). Drylot herds tend to rely more on HD and confinement herds on TAI protocols. A recent UK survey found that only 0.6% of non-organic dairy farms (n=714) never used hormones to assist insemination of cows (38). In contrast in Scandinavia, hormonal usage is much lower (<1% of cows in Norway) and in Sweden the Farmers Association ceased use of oestrus synchronisation in 1996 because of perceived consumer reaction (67). On most dairy farms hormonal protocols are used in combination with HD, but 10% of US herds now use TAI protocols exclusively (30). Of hormonal protocols used today, Ovsynch (and its variations) is the most common TAI programme used in the US and in many other countries (12, 71). While the original TAI protocols (e.g. Ovsynch) were designed to increase insemination risk, but not fertility, the latest protocols (e.g. Presynch-Ovsynch) were developed not only to increase insemination risk, but also the fertility of TAI. Hormonal protocols vs heat detection: the reproductive evidence Given the extensive corpus of work on controlled breeding programmes (16,000 results in Google Scholar for estrus/estrous/oestrus/oestrous, synchronisation and dairy, excluding patents and citations; accessed 20.5.15) it is surprising to discover that there are very few recent studies comparing reproductive outcomes to AI following hormonal protocols or HD. This reflects the fact that the control group in most experimental studies now is another hormonal protocol, not AI after HD. This implies that the baseline now within dairy industries to which the results will be extrapolated is a hormonal protocol, not AI after HD, as it would have been in the past. Thus current pharmaco-reproductive research and its funders are following the lead they had previously created in developing hormonal protocols and not really questioning the use of such protocols per se. Hence, the endless variations on hormonal protocols with different drugs, doses, routes of administration and timings of administration, most without any comparison with AI after HD. Given the heterogeneity within hormonal protocols and within HD methods and the definition of reproductive outcomes one would expect heterogeneity within the results from comparative studies. In addition, numerous confounding factors such as pre-existing cow fertility and HD efficiency, ovulatory status, uterine health, lameness, days in milk, body condition score (BCS), heat stress, milk production, breed, genetic strain, parity, management system and the herd effect will inevitably influence the outcome of even statistically robust comparative studies. Economic simulations of hormonal protocols Adoption of hormonal protocols is partly dependent upon demonstration of their economic benefit, in comparison with alternative breeding strategies, to users (veterinarians and their clients); other issues include convenience of use, hazards of use, welfare of use and peersocietal acceptance of use. A recent survey of UK veterinary practitioners found that they and their clients would tolerate increased protocol costs if a high success rate was a dependable outcome (71). In a review of the economics of fertility in high-yielding cows on confined TMR systems in the US, Cabrera, (15) concluded that higher herd milk production economically favours 210

reproductive management programmes relying more on hormonal protocols and TAI. Given the higher hormonal product prices in Europe, the author advised use of decision support tools to evaluate the economic outcomes of reproductive programmes in different milk production environments In the most recent extensive economic simulations of US non-seasonal breeding scenarios with various combinations of AI following HD (30-80%) or 100% TAI it was shown that the economic value of these programmes combining HD and TAI depended on the proportion of cows bred following HD and the resulting conception rate (32). Thus, combined programmes with a CR of 35% for cows bred after HD had the greatest economic value, whereas, 100% TAI programmes had greater economic value when the CR to AI following HD was 25%. Previous case study work by the same authors showed that 100% TAI programmes were economically superior to a 100% HD programme in a modelled US dairy farm (31). Simulated conception and pregnancy rates, days open and projected calving intervals were all inferior for the HD programme. Adding HD to the 100% TAI programmes was only beneficial for programmes with a low CR. In a modelled comparison of HD only, TAI only and combined HD and TAI programmes in US herds, Galvao et al., (30) concluded that producers can improve their profits by combining HD and TAI. However, if they can achieve high HD efficiency and high accuracy or high compliance with injections in a TAI protocol, using only HD or TAI might be more profitable than trying to do both. A recent Australian model in a seasonal breeding scenario demonstrated that even with a low conception rate (20%) to TAI, this produced better reproductive outcomes that AI after HD (Table 1), (7) Table 1. Modelled* reproductive responses to AI following oestrous detection or TAI protocols (7). Breeding strategy

Six-week in-calf rate(%)

Heifer calves per 500 cows (No.)

No synchrony

47

117

PG @ Day 7 then treat unbred cows with TAI

53

132

TAI protocol

68

170

*assumptions: true heats detected (85%), cows cycling at start of breeding (85%), cows responding to noncycling protocol (85%), conception rate to detected oestrus (40%) and to TAI (20%) In a cost-benefit analysis of the diagnosis and therapy of anoestrous dairy cows in pasturebased herds in New Zealand, McDougall et al., (54) showed that hormonal therapy was more cost effective than no therapy. The most cost-effective option was an Ovsynch+CIDR protocol without diagnostic procedure for CL detection. 211

In a novel approach to assessing the economic impact of hormonal protocols, Archer et al., (3) recently stochastically simulated the benefits of using hormonal protocols compared to HD on dairy herd methane emissions. They found that the hormonal protocols would improve fertility and that this was associated with a reduction in methane emissions. Recent experimental studies Given the rapid developments in both controlled breeding protocols and methods of HD and the focus of this paper; hormonal protocols vs heat detection, it was decided to review only recent studies which compared reproductive outcomes to AI following hormonal protocols vs HD and to subdivide the latter into HD by visual observation and by automated monitoring. Numerous reviews of older studies have been published. Visual observation for oestrus vs TAI protocols In a recent attempt to improve reproductive performance of dairy cows bred during the summer and autumn in Israel, Friedman et al., (28) compared AI following HD (visual observation) alone with AI following oestrous synchrony and post-AI progesterone supplementation in cooled Holstein cows (n=707). While overall conception rate and days open did not differ between treatments, the calving to service interval was shorter for the hormone treated group and the first service conception rates of subpopulations of cows (uterine disease, low BCS, low milk yield) was higher in the treated group. The authors concluded that selective hormonal administration might improve fertility under these environmental conditions. In a large scale study (3,285 US dairy cows) the type of presynch programme influenced the reproductive outcomes when Ovsynch-56 was compared with cows visually detected in oestrus (using tail paint/chalk) and bred before the scheduled TAI protocol (early bred; EB). The pregnancy/AI rate (P/AI) was consistently lower in the EB compared to the two presynch protocols, though pregnancy loss rate did not differ between treatments (74). The authors conceded that most EB cows were inseminated on the basis of removal of tail paint, not observed standing oestrus, and this may have reduced P/AI in this cohort. A recent large scale European study (1,538 Irish dairy cows) conducted in pasture-based seasonal breeding herds found that whole-herd HD-based breeding programmes (using tail paint/chalk) had a longer calving to service interval, lower submission rate but also lower late embryonic mortality rate than progesterone or Ovsynch TAI protocols (36). The authors concluded that TAI protocols were effective at achieving earlier first service and conception than HD protocols and that this will be particularly useful in seasonal breeding herds with low submission rates and where the mean calving date is later than desired. In a further analysis the authors showed that progesterone-based TAI protocols were superior to Ovsynch for problem cows (low BCS, anovulatory, <60 DIM), (37). In attempting to determine whether it was better to breed cows following Presynch based on HD (using tail paint/chalk) [short voluntary waiting period (VWP); approximately 50 days] or a TAI protocol (long VWP; 72 days), Chebel and Santos (20) compared these two protocols in US Holsteins (n=639). They found that the short VWP protocol resulted in a shorter 212

calving to first service interval but no difference in P/AI, late embryonic mortality or final pregnancy rate or economic outcomes. The authors concluded that inseminating cows after HD has the potential to reduce the costs of synchronization protocols for first postpartum AI. Automated activity monitoring (AAM) for oestrus vs TAI protocols The most recent comparative study of AAM with Ovsynch-based TAI protocols, as yet unpublished (22), using a pedometer, found that both approaches resulted in similar reproductive performance (CR, DO, AI/pregnancy, embryonic mortality), across three dairy herds. However the TAI group had a shorter time to first AI after VWP. Given this outcome, the author emphasised the need for each producer to evaluate the economics for their herd. The most recently published experiment comparing hormonal protocols (PresynchOvsynch/TAI) and HD (using an AAM system) in US Holstein cows (n=1,025) the authors concluded that the AAM protocol reduced the calving to first AI interval, the TAI protocol produced more pregnancies/AI but treatment did not affect the rate at which cows became pregnant or the proportion of cows pregnant by 300 DIM (27). Simulations of costs and revenue suggested relatively minor economic differences between treatments and changes in submission and/or conception rates could favour one strategy over another. In an attempt to improve the P/AI of cows bred after HD, Valenza et al. (75) compared US cows bred after HD (using an AAM system) alone with those administered GnRH at AI following AAM oestrus detection. There was no difference in P/AI at 35 or 65 days post AI. This is in contrast to the findings of a meta-analysis on the use of GnRH at AI which showed a 12.5% increase in conception rate for treated cows (62). However, the latter studies preceded the use of AAM systems for HD indicating further studies on the timing of GnRH administration relative to activity need to be conducted. The largest study to date (1,429 Canadian Holstein cows) comparing reproductive outcomes to AI following HD using an AAM system or TAI protocols across multiple herds, demonstrated that time to AI and to pregnancy and pregnancy rates were similar between treatments, however there were significant interactions with herd (64). Conception risk did not differ between cows bred following AAM, visual detection of oestrus or TAI. When AIs based on visual detection of oestrus were excluded from both treatments (11-15% of AI in the AAM and 26-44% of AI in the TAI groups), days to pregnancy were significantly fewer in the AAM (82) compared to the TAI (125) group (P<0.0001). The authors concluded that AAM systems can yield comparable reproductive performance to that of TAI protocols under field conditions but that performance may vary moderately between herds. Giordano et al., (32) compared reproductive outcomes to AI following HD using an AAM system or TAI protocols, after non-pregnancy detection at 31 days after first AI. The P/AI at 31 and 67 days was similar for cows bred using AAM or cows with or without a corpus luteum (CL) bred by TAI protocols. Thus while the AAM programme increased the number of cows bred at natural oestrus it failed to reduce the days to pregnancy. The authors stressed that it was imperative to include a TAI protocol for cows which were not detected in oestrus by AAM.

213

A small scale Israeli study found no difference in reproductive performance (insemination rate, CR, days open) between pedometry and Ovsynch groups of Holstein cows bred during the summer (29). Hormonal protocols vs heat detection: reproductive conclusions From the recently published evidence reviewed it may be concluded that modern hormonal protocols with TAI can (when compared to HD by visual or AAM systems) significantly increase submission rate; reduce, increase or have no effect on calving/VWP to service interval; increase or have no effect on conception rate; reduce, increase or have no effect on calving to conception interval; increase or have no effect on late embryonic mortality and have no effect on final pregnancy rate. The heterogeneity in responses reflects the diversity of study designs and experimental conditions under which they were conducted. In reviewing these data, one must be cognisant of the discordance between results achieved under these experimental conditions and the numerous modifications to protocols employed by veterinary practitioners in the field (56). However, in general, hormonal protocols with TAI can produce comparable or earlier AI and conception when compared to AI following HD by visual or AAM systems. These mixed results are reflected in the blended use of hormonal protocols alongside HD protocols on most modern dairy farms. So, most farmers have decided that it is no longer a debate between hormonal protocols and HD but about which cows and when to use each tool most costeffectively. To cite an eminent US bovo-theriogenologist ‘the way for farmers to get into the 30% range for 21-day pregnancy rate is some sort of synchronisation program with super aggressive heat detection on top of that’ (50). Hormonal protocols vs heat detection: societal acceptability Reproductive hormonal protocols (calving induction, anoestrous and uterine pathologies therapies, ovulation and oestrus synchronisation) may be the subject of product quality and market risk concerns. These concerns may in future force dairy industries within the EU to explore alternative ways of achieving their reproductive goals. External influences on the responsible use of such products include the entire food chain from EU regulatory bodies and national governments to processors, retailers and consumers. The primary decision makers are often not consumers per se, but pan-European dairy retail companies. In addition, as use of hormonal protocols may alter cow fertility there is a concern that if their use is not recorded and included in breeding programmes (as in most countries apart from Scandinavia) this may bias genetic selection (67). The use of hormonal protocols has been shown to substantially reduces residual genetic variances (though not heritabilities) for all reproductive traits thus affecting genetic parameter estimates in selection indices (33). At the EU level, irrespective of the efficacy of hormonal protocols, their continued acceptance by regulatory bodies is critical to their future use in European dairy herds where the social sustainability of dairying is increasingly challenged. This is evidenced by previous EU

214

prohibitions on the use of efficacious compounds such as hormonal growth promotors (1988) and oestradiol-17b and related products (2006). These EU bans have wider global implications affecting product use in trading partner non-EU countries (43). Currently certain reproductive hormones are licensed for use within the EU but availability of non-licensed products, particularly over the internet, is a continuous threat. In addition, the European Food Safety Authority has stated that the use of hormonal treatments in order to achieve a calving interval of 12 to 13 months results in poor welfare as it deprives the animals of a coping mechanism to delay the onset of the reproductive process postpartum (24). At the veterinary practitioner level, little is known about current ethical beliefs in relation to reproductive hormone use in the EU. One recent survey of 93 UK practitioners revealed some interesting findings (38). The majority of respondents believed that hormones were cost effective for farmers (90%), improved herd fertility (>80%), and were an economic necessity for the UK dairy industry (65%). However, the majority of respondents also replied that they would like to see less use of hormones in the future (75%) and that hormones had a detrimental effect on genetic selection (60%). While the majority perceived that drug companies (95%), dairy farmers (90%) and farm vets (88%) saw a need for hormones, most believed that UK consumers (60%) and supermarkets (50%) did not. Expert panel discussions on the issues raised in this paper generated diverse opinions but in general, ‘blanket’ use of hormones was deemed unacceptable while veterinary-advised hormone use was seen as a necessary intervention (39, 46). At the consumer level the EU is becoming increasingly urbanised which heightens the ruralurban divide. The separation of food safety and food production regulation has added greater weight to consumer arguments than in the past. There is an increasing demand for ‘Clean, Green and Ethical (CGE) products. Towards this end, some food companies have placed restrictions on the use of hormones in dairy cattle in their QA programmes. For example Arla Foods have a requirement in Denmark that ‘hormonal synchronisation of the oestrus may never be practiced in lactating animals’ (2) while in the UK they require that ‘hormones are only used on postparturient animals where the vet has identified a need...’ (23). Consumer concerns about xenobiotic residues in their food, the welfare sensitivities of multiple hormonal injections/administrations and organic standard regulations have all been raised against systematic hormonal treatments in the EU (19). Previously Refsdal (67) had highlighted that some consumers are not able to distinguish between areas of application of hormones thus growth hormones, bST and reproductive hormones may be viewed similarly. This conjecture appears to be supported by a Google search using the keywords, reproductive, hormone, consumer, concerns, dairy cow for which the vast majority of results were for bST, not reproductive hormones. In New Zealand, a major exporter of dairy products to the EU, Blackwell et al., (13) stated that ‘future approaches to managing reproduction will favour preventive strategies that circumvent the need to intervene with hormones’. In contrast, Lauderdale (44) concluded that the future of hormonal protocols in the US was excellent; consumer acceptance was not an issue as such products were FDA/CVM approved, economically beneficial and met a producer need. A counter-intuitive argument has recently been voiced about reproductive success in recent years. Biagotti (10) postulated that with improving herd fertility in the US, partially due to hormonal use, and skewed sex ratios, there 215

has been a glut of replacement heifers. This has contributed to increased culling rates from 34% in 2003 to 42% in 2013. Thus as reproductive performance increases, cow lifespan has decreased and the author believes consumers will not welcome this trend; Q methodological analysis of this issue is warranted. Conclusions In addressing the titular question; hormonal protocols vs heat detection – is the debate concluded or should we still be concerned? it is apparent that from a North American perspective, in general, the debate has been concluded for years, hormonal protocols are here to stay and consumer concerns are not overriding. From a European perspective, hormonal protocols are viewed as a necessary, but more controversial, part of the veterinarian management of herd reproduction and consumer concerns are viewed as of greater import. REFERENCES 1. 2. 3.

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

12. 13.

14. 15. 16.

Anon.: 125 years of the dairy industry. Hoard’s Dairyman, 2010. (June) 414-419. Anon.: Arlagarden Quality Assurance Programme, V. 4.4. Arla, 2015. 15. Archer, S. - Hudson, C. - Green, M.: Impact of routine hormone treatments for the reproductive management of dairy herds on reproductive efficiency and methane emissions: A stochastic simulation study. Proc. BSAS, York, UK, 2015. 195. Ayalon, N. - Weiss, Y.: The influence of a teaser bull on oestrus detection. Refuah. Vet., 1970. 27. 22-25. Baker, A.A.: Comparison of heat mount detectors and classical methods for detecting heat in beef cattle. Aust. Vet. J., 1965. 41. 360-361. Banos, G. - Wall, E. et al.: Identification of immune traits correlated with dairy cow health, reproduction and productivity. PLos ONE, 2013. 8. e65766. Beggs, D.: Successful synchrony. Proc. InCalf Reproduction Symposium, Melbourne, Australia, 2013. 23-26. Bello, N. - Stevenson, J. – Templeman, R.: Milk production and reproductive performance: Modern interdisciplinary insights into an enduring axiom. J. Dairy Sci., 2012. 95. 5461-5475. Berry, D. - Wall, E. - Pryce, J.: Genetics and genomics of reproductive performance in dairy herds and beef cattle. Animal, 2014. 8 (s1). 105-121. Biagotti, P.: Should we step off the reproductive treadmill? Hoard’s Dairyman, 2015. 160. 262. Bicahlo, R. - Foditsch, C. et al.: The effect of sire predicted transmitting ability for production traits on fertility, survivability, and health of Holstein dairy cows. Theriogenology, 2014. 81. 257265. Bisinotto, R. - Ribeiro, E. - Santos, J.: Synchronisation of ovulation for management of reproduction in dairy cows. Animal, 2014. 8 (s1). 151-159. Blackwell, M. - Burke, C. - Verkerk, G.: Reproductive management practices in New Zealand dairy farms: what will the future hold in a consumer-focused, export-driven marketplace? Proc. 4th Australasian Dairy Sci. Symp. 2010. 406-416. Borchers, M. - Bewley, J.: An assessment of producer precision dairy farming technology use, prepurchase considerations, and, usefulness. J. Dairy Sci., 2015. 98. 4198-4205. Cabrera, V.: Economics of fertility in high-yielding dairy cows on confined TMR systems. Animal, 2014. 8 (s1). 211-221. Caraviello, D., Weigel, K. et al.: Survey of management practices on reproductive performance of dairy cattle on large US commercial farms. J. Dairy Sci., 2006. 89. 4723-4735.

216

17. Chang, Y. – Anderson-Ranberg, I. et al.: Bivariate analysis of number of services to conception and days open in Norwegian Red using a censored threshold-linear model. J. Dairy Sci., 2006. 89. 772-778. 18. Chanvallon, A. – Coyral-Castel, S. et al.: Comparison of three devices for the automated detection of estrus in dairy cows. Theriogenology, 2014. 82. 734-741. 19. Chastant-Maillard, S.: Is there a future for pharmaceutical management in cow reproduction? European perspective. Proc. XXIV World Buiatrics Congress, Nice, France, 2006. 282-291. 20. Chebel, R. - Santos, J.: Effect of inseminating cows in estrus following a presynchronization protocol on reproductive and lactation performance. J. Dairy Sci., 2010. 93. 4632-4643. 21. Denis-Robichaud, J. - CerrI, R. et al.: Survey of reproductive management on Canadian dairy farms. Proc. 47th Ann. Conf. AABP, 2014. 139. 22. Dolecheck, K.: Assessment of the technical and economic potential of automated estrus detection technologies for dairy cattle. Master’s Thesis, Univ. Kentucky, USA, 2015. 23. Edmondson, P. - Porteus, V.: Food assurance scheme. Vet. Rec., 2015. 176. 289-290. 24. EFSA Scientific opinion of the panel on animal health and animal welfare. EFSA J., 2009. 1140. 1-75. 25. Fleischer, P. - Metzner, M.: The relationship between milk yield and the incidence of some diseases in dairy cows. J. Dairy Sci., 2001. 84. 2025-2035. 26. Flint, A.: Dairy cow fertility: An inherited disease. Cattle Practice, 2006. 14. 29-32. 27. Fricke, P. - Giordano, J.: Reproductive performance of lactating dairy cows managed for first service using timed AI with or without detection of estrus using an activity-monitoring system. J. Dairy Sci., 2014. 97. 2771-2781. 28. Friedman, E. - Voet, H.: Hormonal treatment before and after AI differentially improves fertility in subpopulations of dairy cows during the summer and autumn. J. Dairy Sci., 2014. 97. 74657475. 29. Galon, N.: The use of pedometry for estrous detection in dairy cows in Israel. J. Reprod. Dev., 2010. 56 (Suppl.). 548-552. 30. Galvao, K. - Federico, P.: Economic comparison of reproductive programs for dairy herds using estrus detection, timed AI, or a combination of both. J. Dairy Sci., 2013. 96. 2681-2693. 31. Giordano, J. - Fricke, P.: An economic decision-making support system for selection of reproductive management programs on dairy farms. J. Dairy Sci., 2011. 94. 6216-6232. 32. Giordano, J. - Stangaferro, M.: Reproductive performance of dairy cows managed with a program aimed at increasing insemination of cows in estrus based on increased physical activity and fertility of timed AI. J. Dairy Sci., 2015. 98. 2488-2501. 33. Goodling, R. - Shook, G.: The effect of synchronization on genetic parameters of reproductive traits in dairy cattle. J. Dairy Sci., 2005. 88. 2217-2225. 34. Grohn, Y. – Rajala-Schulz, P.: Epidemiology of reproductive performance in dairy cows. Anim. Repro. Sci., 2000. 60-61. 605-614. 35. Hasenpusch, E.: Trends in non-return rates and AI index – what is going on? Proc. AI Vets Joint Conf. ESDAR, 2007. 13. 36. Herlihy, M. - Berry, D.: Evaluation of protocols to synchronise estrus and ovulation in seasonal calving pasture-based dairy production systems. J. Dairy Sci., 2011. 94. 4488-4501. 37. Herlihy, M. - Crowe, M.: Factors associated with fertility outcomes in cows treated with protocols to synchronise estrus and ovulation in seasonal-calving, pasture-based dairy production systems. J. Dairy Sci., 2013. 96. 1485-1498. 38. Higgins, H. - Ferguson, E.: Using hormones to manage dairy cow fertility: The clinical and ethical beliefs of veterinary practitioners. PLos ONE, 2013. 8. e62993

217

39. Higgins, H. - Murray, R.: Attitudes to hormone management in dairy cow reproduction. Livestock, 2013. 18. 210-215. 40. Huang, C. - Tsuruta, S.: Trends for conception rate of Holsteins over time in the southeastern United States. J. Dairy Sci., 2009. 92. 4641-4647. 41. Hudson, C. - Breen, J.: Fertility in UK dairy herds: Preliminary findings of a large-scale study. Cattle Practice, 2010. 18. 89-94. 42. Lamming, G. - Bulman, D.: The use of milk progesterone radioimmunoassay in the diagnosis and treatment of subfertility in dairy cows. Br. Vet. J., 1976. 132. 507-517. 43. Lane, E.: Oestrous synchronisation in cattle – Current options following the EU regulations restricting use of oestrogenic compounds in food-producing animal: A review. Anim. Repro. Sci., 2008. 109. 1-16. 44. Lauderdale, J.: Is there a future for pharmaceutical management of cow reproduction? North American perspective. Proc. XXIV World Buiatrics Congress, Nice, France, 2006. 269-281. 45. Leblanc, S.: Assessing the association of the level of milk production with reproductive performance in dairy cattle. J. Reprod. and Devel., 2010. 56. S1-S7. 46. Logue, D. - Mihm, M.: Clinical forum: fertility in the dairy cow. Livestock, 2012. 17. 17-24. 47. Loker, S. - Bastin, C.: Genetic and environmental relationships between body condition score and milk production traits in Canadian Holsteins. J. Dairy Sci., 2012. 95. 410-419. 48. Lopez, H. - Satter, L. - Wiltbank, M.: Relationship between level of milk production and estrous behaviour of lactating dairy cows. Anim. Repro. Sci., 2004. 81. 209-223. 49. Lucy, M.: Reproductive loss in high-producing dairy cattle: where will it end? J Dairy Sci. 2001. 84. 1277-1293. 50. Lucy, M.: Ideal 21-day preg rate? Hoard’s Dairyman, 2015. 160. 339. 51. Mackey, D. - Gordon, A.: Associations between genetic merit for milk production and animal parameters and the fertility performance of dairy cows. Animal, 2007. 1. 29-43. 52. Macmillan K.L. - Curnow, R.: Tail painting – a simple form of oestrus detection in New Zealand dairy herds. J. of Expt. Ag., 1977. 5. 357-361. 53. Macmillan, K.: P4+. Proc. NZAP, 2010. 324-325. 54. Mcdougall, S.: Comparison of different approaches and a cost-benefit analysis of different diagnostic approaches and treatments of anoestrous dairy cows. New Zea, Vet. J., 2010. 58. 8189. 55. Mee, J.F.: Temporal trends in reproductive performance in Irish dairy herds and associated risk factors. Ir. Vet. J., 2004. 57. 158-166. 56. Mee, J.F. Treatment of fertility problem cows: what do veterinary practitioners actually do? Proc. XXVI World Buiatrics Congress, Santiago, Chile, 2010. 36-37. 57. Mee, J.F. Reproductive issues arising from different management systems in the dairy industry. Reprod. Dom. Anim., 2012. 47 (Suppl. 5). 42-50. 58. Mee, J.F. Risk factors for reproductive disorders (metritis, endometritis, cystic ovaries, anovulation, low conception rate, embryonic mortality) in dairy cows. Cattle Practice, 2014. 22. 42-53. 59. Mee, J.F. - Buckley, F.: Pre-breeding ovaro-uterine ultrasonography and its relationship with first service pregnancy rate in seasonal-calving dairy herds. Reprod. Dom. Anim., 2009. 44. 331-337. 60. Michaelis, I. - Hasenpusch, E. - Heuwieser, W.: Estrous detection in dairy cattle: Changes after the introduction of an automated activity monitoring system. Tierarztl. Prax,, 2013. 41. 159-165. 61. Miller, R. - Norman, H.: Voluntary waiting period and adoption of synchronised breeding in Dairy Herd Improvement herds. J. Dairy Sci., 2007. 90. 1594-1606. 62. Morgan, W. - Lean, I.: Gonadotrophin-releasing hormone treatment in cattle: Meta-analysis of the effects on conception at the time of insemination. Aust. Vet J., 1993. 70. 205-209.

218

63. Nebel, R. - Walker, W.: Integration of an electronic pressure sensing system for the detection of estrus into dairy herd reproductive management. J. Dairy Sci., 1995. 78 (Suppl. 1). 225. 64. Neves, R. - Leslie, K.: Reproductive performance with an automated activity monitoring system versus a synchronised breeding program. J. Dairy Sci., 2012. 95. 5683-5693. 65. Norman, H. - Wright, J.: Reproductive status of Holstein and Jersey cows in the United States. J. Dairy Sci., 2009. 92. 3517-3528. 66. Pryce, J. - Esslemont, R.: Estimation of genetic parameters using health, fertility and production data from a management recording system for dairy cattle. Anim. Sci., 1998. 66. 577-584. 67. Refsdal, A.: To treat or not to treat: a proper use of hormones and antibiotics. An. Rep. Sci., 2000. 60-61. 109-119. 68. Refsdal, A.: Reproductive performance of Norwegian cattle from 1985 to 2005: trends and seasonality. Acta. Vet. Scand., 2007. 49. 5. 69. Remnant, J. - Green, M.: Variation in the interservice intervals of dairy cows in the United Kingdom. J. Dairy Sci., 2015. 98. 889-897. 70. Rocha, A. - Caravalheira, J.: Decreasing reproductive performance of dairy cows in Portugal. Reprod. Dom. Anim., 2007. 42 (Suppl. 2).124. 71. Smith, A. - Norman, S. - Lievaart, J.: Oestrus synchrony protocols – what approaches are practitioners taking? Cattle Practice, 2015. 23. 134-135. 72. Stan, M.: Determination electrometrique du moment optimum d’insemination artificialelle chez la vache. Rec. Med. Vet., 1969. 145. 369. 73. Stevenson, J.: Timed AI marks 20-year anniversary. Hoard’s Dairyman, 2014. 159. 580. 74. Stevenson, J. - Pulley, S.: Pregnancy per AI after presynchronising estrous cycles with the Presynch-10 protocol or prostaglandin E injection followed by gonadotrophin-releasing hormone before Ovsynch-56 in 4 dairy herds of lactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2012. 95. 6513-6522. 75. Valenza, A. - Giordano, J.: Assessment of an accelerometer system for detection of estrus and treatment with gonadotrophin-releasing hormone at the time of insemination in lactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2012. 95. 7115-7127. 76. Veerkamp, R. - Beerda, B.: Genetics and genomics to improve fertility in high producing dairy cows. Theriogenology, 2007. 68S. S266-273. 77. Washburn, S. - Silvia, W.: Trends in reproductive performance in South-eastern Holstein and Jersey DHI herds. J. Dairy Sci., 2002. 85. 244-251. 78. Williams, W. - Yver, D. - Gross, T.: Comparison of estrus detection techniques in dairy heifers. J. Dairy Sci., 1981. 64. 1738-1741.

219

Negative energy balance and follicular development in transition dairy cows Negatív energia egyensúly és a tüszők fejlődése az előkészítés időszakában Gvozdić Dragan* Department of pathophysiology, Faculty of veterinary medicine, University of Belgrade, Bul. Oslobodjenja 18, 11000 Belgrade, Republic of Serbia *e-mail: [email protected]

SUMMARY The improved dairy farms management, cow’s nutrition and genetic selection during the last several decades led to the steady increase of milk production. However, a continuous decline of reproduction efficiency in dairy cows has been simultaneously recorded. One of the factors responsible for low reproduction efficiency is negative energy balance (NEB) occurring during the transition period. The duration and severity of NEB is positively correlated with the interval to resumption of the ovulatory activity after parturition. The large follicle developing during the first week after calving could have tree possible pathways: 1) successful ovulation, 2) regression and atresia (death), and 3) transformation into the follicular cyst. The primary disturbance in the folliculogenesis occurs in the hypothalamus-pituitary-ovarian axis, and is manifested by the reduced gonadotrophic releasing hormone (GnRH) pulse frequency. However, there is an important physiological interrelation between metabolic and gonadotropin signalling regulating early follicle development. This relationship between the signalling cascades is based on the follicle-stimulating hormone (FSH) that stimulates granulose cells in the follicle to develop receptors for insulin, growth hormone (GH) and insulin-like growth factor I (IGF-I). Insulin and IGF-I then provide the hormonal stimulus for full development of preovulatory ovarian follicles. Furthermore, primary follicles exposed to the unfavourable conditions caused by NEB during transition period may be less capable of producing adequate amounts of oestrogens and progesterone (from the subsequent corpus luteum during the luteal phase of the postpartum oestrous cycle). Those follicles probably will also have an inferior oocyte, which will then be ovulated ~60–80 days postpartum. Key words: follicle, development, negative energy balance, dairy cows ÖSSZEFOGLALÁS A tejtermelő telepek javuló menedzsmentje, így a tehenek takarmányozása és genetikai szelekciója az elmúlt évtizedekben a tejtermelés egyenletes növekedését eredményezte.

220

Ugyanakkor ezzel párhuzamosan a szaporodásbiológia hatékonyságának folyamatos romlása figyelhető meg. Az egyik tényező, ami felelős a romló szaporodásbiológiai eredményekért az előkészítés idején fennálló negatív energia egyensúly (NEB). A NEB előfordulása és súlyossága pozitív összefüggésben van a vemhesség utáni petefészek-működés újraindulásáig eltelt idővel. A nagy tüszők az ellés utáni első héten kezdenek fejlődni, aminek három lehetséges kimenetele lehet: 1) sikeres ovuláció, 2) regresszió és tüszőatresia, 3) follikulus ciszta kialakulása. Az elsődleges zavar a folliculogenezis során a hypothalamus-hypophisispetefészek tengelyen következik be, amelynek oka a gonadotrop releasing hormon (GnRH) pulzáló kiválasztásának csökkent frekvenciája. Fontos élettani összefüggés van a korai tüszőfejlődést szabályozó metabolikus és a gonadotrop szignálok között. Ez, a jelőrendszerek közötti kapcsolat a follikulus stimuláló hormonon (FSH) alapszik, ami serkenti a granulosa sejtek inzulin, növekedési hormone (GH) és insulin-like growth factor I (IGF-I) receptorainak fejlődését. Ezután az inzulin és az IGF-I hormonálisan serkentőleg hat a preovulációs tüszőkre. Az előkészítés időszaka alatt a NEB következtében az elsődleges tüszők kedvezőtlen körülményeknek vannak kitéve, ami miatt előfordulhat, hogy kevésbé lesznek képesek megfelelő mennyiségű ösztrogén és progeszteron termelésére (a vemhesség utáni ciklusból származó sárgatest által a luteális fázisban). A tüszők között valószínűleg szintén ki fog alakulni egy gyenge oocyta, amelynek az ovulációja körülbelül 60-80 nappal az ellést követően fog bekövetkezni. Kulcszsavak: tüsző, fejlődés, negatív energia egyensúly, tejelő tehén One possible definition of fertility in dairy cows can be „the ability of the animal to conceive and maintain pregnancy if served at the appropriate time in relation to ovulation“ (defined by Darwash et al. (21). This definition could be broadened by including the time scale of important events during the dairy cow’s reproduction cycle, but producing one calf in regular one-year intervals is considered as one of the parameters of optimal reproduction performance and profitable lactation (53, 92, 93). I order to produce one live calf per year several wellorchestrated events must occur in a precise order. An appropriate timing of postpartal ovarian activity resumption and reinitiating of cyclicity should result in the completion of the selection and growth of a healthy follicle, a competent oocyte development, and ultimately it’s shedding during ovulation after a well detected oestrus, culminating in the successful fertilization and maternal recognition of pregnancy (37, 110). The development of functional corpus luteum should take care, through optimal progesterone secretion, of an appropriate embryo environment in which the embryo can grow and develop (79). It is obvious that there are numerous chances for a mismatch in this sequence of events that may lead to the fertilization failure or to the untimely loss of the conceptus. Sometimes, it is really „a miracle of life” that despite the so many odds for negative outcome, our dairy cows generally succeed to get pregnant and produce live and healthy offspring with a burden of ever increasing lactation pressure, a diverse nutrition and management strategies, numerous environmental stressors and health risks. Transition period in dairy cows is defined as 3 weeks before and after parturition. It is the most critical time in the dairy cow’s life cycle, with the highest incidence of metabolic diseases and infections occurring during that period. (32, 46). Homeorhesis is favoured since mammary gland utilizes most of the nutrients and metabolites for the milk synthesis, almost

221

regardless of the other body needs (8). This situation is characterized by the negative energy balance (NEB), which is the major driving force for substantial endocrine, metabolic and body condition changes. Dairy cows in NEB are forced to mobilize their body fat reserves, with the large quantities of non-esterified fatty acids (NEFA) being released from adipose tissue in order to meet energy demands (27, 28, 50, 71, 94). Not only the duration but also the severity of NEB is positively correlated with the interval to resumption of the ovulatory activity after parturition (14). Besides a primary disturbances in the hypothalamus-pituitaryovarian axis, manifested by the reduced gonadotrophic releasing hormone (GnRH) pulse frequency (14), there is an important physiological interrelation between metabolic and gonadotropin signalling regulating early follicle development. This relationship between the signalling cascades is based on the follicle-stimulating hormone (FSH) that stimulates granulose cells in the follicle to develop receptors for insulin, growth hormone (GH) and insulin-like growth factor I (IGF-I) (16). Insulin and IGF-I then provide the hormonal stimulus for full development of preovulatory ovarian follicles (9, 14, 62, 104, 116). Many researchers during the last decades indicated permanent decline of modern highmilking dairy cows reproductive efficiency (29, 51, 69, 88). If we take a moment of successful fertilization as a starting point we can divide reproductive problems of dairy cows in two important sets: 1) an abnormal resumption of the postpartal oestrous cyclicity, and 2) the decreased conception rates accompanied with the increased incidence of early embryonic mortality (68). In the regard of the first set of reproduction problems the fact is that up to 50% of modern dairy cows display some kind of abnormality in the resumption of postpartal oestrous cyclicity leading to the prolonged interval between calving and the first successful insemination (84). The ethiopathogenesis of abnormal oestrous cycles during postpartal period is complex and a significant attention has been focused at the hypothalamus-pituitaryovarian-uterine axis (13, 69, 123). In the same time, it was reported that successful conception rate (CR) after the first postpartal insemination decreased in most countries. In a sample of UK dairy cows monitored between 1975–1982 (n = 2503) and 1995–1998 (n = 704) calving rates to first service have fallen from 55.6% to 39.7% (93). It is obvious that something is “going wrong” in the dairy cow early postpartum, negatively affecting reproduction efficiency (68). One of the origins of that situation could be the abnormal follicular development influenced by the NEB, which is going to be our focal point in this paper. Follicular dynamic in dairy cows The ovaries of all farm species contain a large store of primordial follicles, and more limited populations of preantral (100 to 1000) and antral (50 to 300) follicles (34). Ovarian follicle growth takes a period of 3-4 months and can be categorized into gonadotropin independent and gonadotropin dependent stages (124). Furthermore, some follicles can be mobilized when exogenous gonadotropins are administered; hence they are termed gonadotropin-sensitive (Gntp-sensitive), and they measure 1 to 3 mm in dairy cows. Those follicles become gonadotropin-dependent (Gntp-dependent) when they reach 4 mm in diameter. Gonadotropindependent follicles regress when gonadotropin support is withdrawn by hypophysectomy, GnRH antagonist administration, or long-term GnRH agonist administration (33). Gonadotropin dependent follicle growth in cattle occurs in waves (57, 72, 86, 100, 107). Each wave of growth involves recruitment (emergence), selection and dominance followed by 222

either atresia or ovulation. Recruitment is defined as the initiation of gonadotropin-dependent folliculogenesis by a cohort of healthy follicles (Figure 1). Wave emergence is also used to describe this process (44). During the mid-follicular phase, at the time of selection, the number of cohort follicles becomes adjusted to the number of ovulations. As a consequence, a dominant follicle appears, while the other follicles of the cohort regress by atresia. In addition, during the dominance phase, recruitment does not occur (33). Figure 1. Follicular dynamic and main processes during ovulatory follicular wave. (redrawn from Driancourt (34)); recruitment is a starting point with a cohort of follicles beginning their final growth phase as they enter gonadotropin-dependent folliculogenesis; during the process of selection the number of growing follicles is reduced and it becomes equal to the number of ovulations; the ovulatory follicle becomes dominant and the other follicles of the cohort regress by atresia (dotted line).

Extensive research of the process of folliculogenesis in dairy cows from the historical perspective has been extensively reviewed and summarized by Ireland et al. (55), and the treewave model of follicular development in heifers is presented in the Figure 2. However, dairy cows after parturition may have 2, 3 or occasionally 4 follicle waves during the oestrous cycles that occur in the postpartum period (20, 96, 98). Lactating Holstein postpartum dairy cows tend to have two follicle waves per 18-23 day cycle (96). Ultrasonography has enabled us to subdivide follicular development in the several important phases, each of them being marked with specific terms. Most dairy cows have one (first wave) or two waves (first wave, second wave) of follicular development during the luteal phase and a single wave of development (ovulatory wave) during the follicular phase of the oestrous cycle (55). A term cohort refers to a group of synchronously growing follicles with nearly similar size. Emergence occurs at the beginning of a wave and is characterized by the ultrasound detection of the first follicle with the diameter of 4- or 5-mm (the largest) in a new wave. The beginning of selection cannot be determined by ultrasonography. However, the end of selection occurs at the same tame with the onset of dominance. The term deviation marks the moment when growth rates between the dominant and largest subordinate follicle begin to differ. Dominance occurs when the largest follicle in a wave is 1 to 2 mm larger than the next

223

largest follicle and growth of all subordinate follicles ceases. Subordinate follicles are all non-dominant follicles in a wave. Loss of dominance marks the end of a wave and is detected at emergence of the next wave. The growing phase of the follicle begins on the day of the oestrous cycle of its emergence and ends the day diameter of the follicle ceases to increase. The static phase is from the day follicle diameter ceases to increase (end of growing phase) until the day follicle diameter decreases minus one day. The regressing phase is the last day of the static phase until the follicle is no longer detectable, which is usually when it reaches 4 to 5 mm in diameter (55). Figure 2. Follicular development during the oestrous cycle of heifers (Redrawn from Ireland et al. (55)); an explanation of the physiological terms associated with the each wave is given in the text.

Role of gonadotropins in follicular development The role of gonadotropins in follicular development is illustrated in Figure 3. The key hormone inducing recruitment is FSH (Figure 3). There is a strong association between a FSH surge and recruitment in cattle (44). Decreased concentrations of FSH resulted in the disappearance of follicles larger than 4 mm in diameter, and injection of pure FSH reinitiated recruitment. Furthermore, if the timing of the FSH surge or its magnitude/duration were manipulated in cyclic females by treatment with steroid-free follicular fluid it has postponed the recruitment of the new follicular wave (119). It seems that LH is not involved in the control of recruitment. There are observations that recruitment proceeds similarly if LH pulses frequency is reduced (36, 83, 100, 107). The recruitment may also be modulated by the two locally produced compounds: IGF’s and follistatin. Following administration of the exogenous growth hormone which resulted in increased circulating IGF-I concentrations, there is an increased numbers of recruited follicle per wave (47). Since an active immunization against follistatin also increased the number of follicles in the cohort (106), it seems that follistatin may limit and IGF-I may increase the size of the cohort of recruited follicles. 224

The process of selection is controlled by the two mechanisms: 1) endocrine regulation based on the reduction of FSH secretion and support, and 2) the production of substances by the largest follicle which directly inhibits development of the other follicles of the cohort (34). There is a closed temporal relationship between the time of decrease of FSH concentration and the cessation of selection process. This decrease in the FSH support is caused by the combination of increased inhibin and estradiol concentrations, which are produced by follicles > 5 mm in diameter and act by the negative feed-back loop on the pituitary (43, 76). Dominance is the phase during which the single selected follicle actively suppresses FSH concentrations and ensures suppression of all other follicle growth on the ovaries (117). The most important endocrine regulator involved in the final growth of the dominant follicle is LH (34). The development of LH receptors on the granulose cells closely coincides with the onset of follicular dominance. The dominance involves a progressive decrease in FSH concentrations combined with the high pulsatile secretion of LH (17). The fate of the dominant follicle is then dependent on the prevailing LH pulse frequency during the dominance phase. In the presence of elevated progesterone (luteal phase of cyclic animals) LH pulse frequency is maintained at 1 pulse every 4 hours and the dominant follicle undergoes atresia, in the follicular phase (preovulatory period in cyclic animals) the LH pulse frequency increases to one pulse per hour and this stimulates final maturation, increased estradiol concentrations and positive feedback on gonadotropin-releasing hormone (GnRH), LH (and FSH) in a surge that induces ovulation (117).

Figure 3. Role of gonadotropins in follicular development (Redrawn from Senger (102)); oc – optic shiasm, AP – anterior pituitary, PP – posterior pituitary, Gntp – gonadotropin-sensitive, R – recruitment of follicles, S – selection of dominant follicle(s), D –dominant follicle, FSH – folliclestimulating hormone, LH – luteinizing hormone, E2 – estradiol, I – inhibin; explanation is given in the text.

However, there are also local endocrine and paracrine regulators of dominance. At least two local factors may be involved in the process of dominance: IGF-I and vascular endothelium growth factor (VEGF) (34). Their claim in the regulation of dominance is supported by the

225

observation that in GH-deficient cattle, which display a limited IGF-I production, follicular dominance does not occur and follicles are arrested at 8 mm in diameter (19). This indicates that LH receptor induction might be, at least partially, mediated by IGF-I. In addition, LH has been shown to stimulate the production of VEGF, a potent stimulator of angiogenesis (42) and IGFI may re-enforce LH action on angiogenesis. This could maximize gonadotrophin delivery to the dominant follicle by an increase in its blood supply. In is interesting that, in spite the fact that dominant follicle produces large quantities of estradiol, its production does not appear to be a pre-requisite for follicular dominance (34). This is supported by the finding that administration of epostane, a steroid synthesis inhibitor, successfully decreases steroid output by large follicles, but does not prevent the development of dominant follicles (125). Follicular development and steroidogenesis Our understanding of the steroidogenesis in bovine follicles could be summarized by the syntagm “the 2-cell, 2-gonadotropin model”. The “2-cell”part of that syntagm refers to the theca and granulose cells of the follicles and two gonadotropins are FSH and LH hormones. During follicular development LH binds to the LH-specific membrane receptors located on the cells of theca interna of the developing follicles. The binding of LH to its receptors activates the sequence of events with the final effect in the conversion of cholesterol to testosterone. The testosterone then diffuses out of the theca cells and enters the granulose cells, to be converted to the estradiol. The granulose cells have the receptors for FSH on their surface, and it stimulates aromatase activity, hence estradiol output by the granulose cells increases. This process goes on until the level of estradiol reaches the point where it can effectively stimulate preovulatory LH surge and ovulation occurs. Estradiol production by the dominant follicle declines abruptly once the preovulatory LH surge commences. The appearance of LH receptors on the granulose cells (56) is necessary for the establishment of follicular dominance and ovulation following an LH surge. However, there is also a need for the increased intrafollicular availability of IGF-I, which is achieved through the reduction of the amounts of IGF binding proteins such as IGPBP2 and IGFBP4 (24, 76, 77), that appears to be mediated by reduced production (IGFBP2) or increased proteolysis (IGFBP4). In Figure 4 the key steps in the regulation of steroidogenesis are summarized (34). The FSH is primary gonadotrophin stimulating aromatase activity after binding to its receptors on the granulose cells in the follicles 3 to 8 mm in diameter (97). After that stimulation the granulose cells become capable of producing estradiol when provided with an androgen precursor. There is also stimulation of follistatin production by the FSH action, which is binding to the follicular activin and the balance between inhibin and activin is shifted in the favour of inhibin (105). Furthermore, FSH is capable to reduce the expression of IGFBP2 (4), with the final result of synergistic action of FSH and IGF-I in the increased aromatase activity and estradiol production. When the follicles reach more than 8 mm in diameter the key role in steroidogenesis is handled over to the LH. The main effect of LH is to stimulate androgen production by the theca cells. This effect is aided by the paracrine action of inhibin produced in large amounts by the granulose cells (126). Furthermore, the bioavailability of IGF-I is increased by the 226

increased proteolysis of IGFBP4 (73). Summarizing this process in one sentence it could be concluded that the main event in the steroidogenesis is the induction of aromatase in follicles followed by the increasing production of progestagen/androgen substrate when follicles reach sizes larger than 8 mm, which results in the follicles with a fully functional steroidogenetic mechanism secreting large amounts of estradiol. Another factor implicated in the regulation of steroidogenesis is insulin. Studies designed specifically to increase circulating insulin and IGF-I concentrations showed that they could affect ovarian IGF system directly (5, 6). The change in dietary intake from one to two-time maintenance increases circulating concentrations of insulin and IGF-I, and it is associated with an increase in both the number of small follicles and steroidogenic potential of granulose cells from small but not the medium-sized follicles. The mechanisms by which these nutritionally induced changes in IGF-I and insulin alter follicular dynamics are still unclear. Increased estradiol production by cultured granulose cells from small follicles collected from cattle offered the twice maintenance diet was observed at day 4 of culture but was not observed at day 6 of culture. The increased estradiol production is probably a result of dietary-induced sensitivity of follicles to FSH. However, it is not clear why this effect disappears after day 6 of culture (5) Figure 4. The key steps in the steroidogenesis (redrawn from Driancourt (34)); explanations are given in the text; LH – luteinizing hormone; FSH – follicle-stimulating hormone; IGF-I – insulin-like growth factor I; IGFBP2 – insulin-like binding protein 2; IGFBP4 – insulin-like binding protein 4; PAPP-A – pregnancy associated protein.

Follicular development in the transition period One of the most important issues in the transition dairy cows is the fact that development of follicles after parturition occurs during an unavoidable period of NEB. There is a general conclusion among researchers in this area that cows with early resumption of ovarian function have higher fertility (21, 22, 101). Kawashima et al. (61) has reported that ovulation within 3 weeks postpartum is a crucial phenomenon for subsequent resumption of ovarian function. 227

Furthermore, this could be used as an index of recovery of normal ovarian function and subsequent reproductive performance in dairy cows (61, 62). In most dairy cows at least one large follicle develops on the ovary between 5-8 days after calving, and the dominant follicle develops by day 10 postpartum (16, 62, 98, 99). The large follicle developing during the first week after calving could have tree possible pathways, which are directly related to the variation between cows regarding the days until the first ovulation: 1) successful ovulation (Figure 5), 2) regression and atresia (death), and 3) transformation into the follicular cyst. In the last two pathways first ovulation postpartum is delayed for additional 3-4 weeks (16). In approximately 50% of all dairy cows the first large and latter dominant follicle ovulates, but the second 50% have a problem that the first follicular wave dominant follicle undergoes atresia or cystic transformation (16, 62). In the terms of time it means that the first ovulation postpartum is delayed by additional 3-4 weeks (16), and speaking in the terms of follicular waves it means that first ovulation occurs at the end of approximately fourth follicular wave after calving (74, 95). Therefore, numerous questions regarding this situation could be raised, and the first one that needs to be addressed could be: what is a causative agent(s) to this divergence from the normal follicular development in the remaining 50% of dairy cows? There are several possible directions that could lead to the answer to this situation. We could start with the question of follicular development and the blood supply, which seems to be easy one to answer, thanks to the available Doppler ultrasonography. Formation of the new network of blood vessels (angiogenesis) is essential for the follicular development (58). However, using Doppler ultrasonography to monitor local blood flow during the growth of individual follicles in the first follicular wave postpartum Kawashima et al. (59) could not distinguish between ovulatory and anovulatory follicles. It seems that insufficient blood supply is not a causative agent for anovulation during transition period (62). Figure 5. Development of follicles during postpartum period in dairy cows that are not exposed to the severe NEB (Redrawn and modified from Crowe et al. /20/).

228

There are conflicting results of studies regarding NEB and milk yield. While some reports showed that NEB is directly related to the postpartum interval to the first ovulation and energy balance is reflected in the milk yield (15), another study showed that there are no differences in the milk yield in spite of greater NEB between first and second week postpartum in cows having delayed resumption of ovarian activity (114). However, the question of relationship between milk yield and ovarian activity has been addressed by Kawashima et al. (60, 62) and there is a conclusion that an acute increase in milk yield is the best parameter of the lactation curve that could be used to evaluate the ovarian activity. The results of study conducted by Kawashima et al. (60) showed that an increase of milk yield between the first and peek weeks of lactation in ovulatory cows was less than that in anovulatory cows (1.71 kg/week vs. 2.54 kg/week), although the total milk yield was not different. Nutrition and regulation of follicular development in the transition period Nutrition is one of the major factors that have a profound influence on reproductive performance of in dairy cows (26, 48). However, the interaction between nutrition and reproduction is very complex as nutrition can alter many regulatory mechanism involved in the successful reproduction (48). Furthermore, there is relatively sparse literature on the specific effects of nutrition on follicular dynamics in dairy cows (26). It is interesting that it seems no specific nutrients are required for reproduction that are not required for other normal physiological functions in the body and, therefore, it is difficult to determine the specific functions and mechanisms by which nutrition may affect reproductive function (87). However, a recent research has indicated that β-carotene might be a specific nutrient beneficial to the dairy cow’s reproduction performance (62, 63). Namely, β-carotene content in the corn or hay silage is very low, and its concentration in plasma decreases during the dry period and reach a nadir during the first week postpartum. Supplementing dairy cows with β carotene during the close-up period might be one of the strategies to improve reproduction efficiency, because it is associated with the ovulation of first follicular wave postpartum in dairy cows (63). Transition period in dairy cows is the most critical period in their life cycle from many points of view. The dry-matter intake (DMI) gradually declines, starting from 3 weeks before parturition, reaching nadir during the final week prepartum (11, 122). The beginning of lactation imposes a tremendous burden on the whole organism, inducing NEB since energy output throughout the milk production exceeds energy intake by the food consumption. Negative energy balance is characterized by the loss of body weight and mobilization of body fat stores (27, 28, 50, 71, 94). An obvious starting point for the discussion of the effects of NEB on the reproduction performance via follicular development is the level of hypothalamus, which is manifested by the reduced GnRH pulse frequency. Since the LH secretion is regulated by the GnRH pulsatile secretion, the final result is parallel reduction in LH pulses, which is leading us to the insufficient follicular maturation and anovulation (14). Furthermore, there are evidence that estradiol in that period exerts increased negative feedback effect on the hypothalamus-pituitary level (2, 18, 41). This increased feedback sensitivity to estradiol is in contrast to the normal cyclic animal, where progesterone is the principal negative feedback hormone responsible for controlling the pattern of LH release (23). 229

At the same time, follicular development, maturation and ovulation is compromised by the substantial changes in metabolic hormones and metabolites occurring during the transition period (14, 59, 62). All these changes collectively result in the anovulation with some cows remaining anoestrous beyond 80 days of lactation (14). Changes in the important metabolic hormones and substances during transition period and the effect on the first follicular wave ovulation are shown in Figure 6. During the late pregnancy pituitary gonadotropins LH and FSH are suppressed thanks to the increased levels of steroid hormones (estradiol and progesterone), and there is no .follicular development (16). Resumption of the follicular development after calving is initiated by the reduction of steroid hormones in the circulation simultaneously with the increased pulsatile secretion of pituitary gonadotropins. However, it is also the time of the onset of lactation when metabolic demands for glucose (necessary for milk lactose synthesis) are increasing tremendously, and this requirement can be fulfilled only by the liver gluconeogenesis. The liver is also the source of IGF-I that stimulates ovarian follicular development, and it is overloaded with the NEFA mobilized from body fat stores. The combined metabolic signalling through the low blood glucose (drained by the mammary gland), low insulin (low glucose, hence low blood insulin), higher peripheral tissues insulin resistance, and low IGF-I (low hepatic production), together with the elevated blood levels of NEFA (increased lipid mobilization), beta-hydroxy butyrate (BHB, increased ketone body synthesis) compromises increase of LH (more) and FSH (less) that are necessary for follicular development and maturation. The results of Kawashima et al. (59) have shown that anovulatory cows prepartum had higher plasma GH level and lower glucose and IGF-I concentrations. The plasma IGF-I levels in the ovulatory cows at the first follicular wave postpartum were higher than those of anovulatory cows. The high GH concentrations in the anovulatory cows with lower IGF-I concentrations during transition period may have caused decreased sensitivity to GH in the liver (59). Figure 6. Changes in the important metabolic hormones and substances during transition period and the effect on the first follicular wave ovulation (redrawn and modified from Kawashima et al. (62)); explanation is given in the text; DMI – dry-matter intake; NEFA – non-esterified fatty acids; IGF-I insulin-like growth factor I; GH - growth hormone; NEB – negative energy balance; E2 – estradiol; LH – luteinizing hormone; FSH – follicle-stimulating hormone; ovulatory cows show higher energy status during prepartum period and lower proportional increases in milk yield during early lactation compared to anovulatory cows.

230

The effect of GH on reproduction is based on the regulation of hepatic IGF-I synthesis and secretion (48, 70). In dairy cattle GH blood concentration increases with the nutritional restriction (7). The IGF-I stimulates steroidogenesis and the proliferation in follicular cells (11, 112), and there is a positive correlation between the ratio of E2/P4 in follicular fluid and plasma IGF-I concentration (70). The IGF-I concentration in blood is well correlated with the follicular fluid concentrations of IGF-I in the large bovine follicles (35). The in vitro studies have reviled the fact that IGF-I increases the number of LH binding sites and enhances LHstimulated androstenedione and progesterone production by theca cells (113, 115). This suggests that IGF-I has a role in enhancing the follicular cell responsiveness to LH which in turn would increase follicular estradiol production which is necessary for ovulation. Furthermore, IGF-I and FSH act synergistically in promoting follicular development and E2 synthesis (38). Reduced nutrition also causes a decrease concentration of IGF binding proteins (IGFBPs) in the circulation (125). Since the IGFBPs are serving as a transport mechanism and increase the half-life of IGFs, low blood concentrations of IGFBP limits the availability of IGFs to target cells in the follicle. That way there is less IGFs available for the stimulation of follicular cells proliferation and steroidogenisis. All those data suggests that IGF-I is an important factor in the follicular development and maturation, acting by amplifying the pituitary endocrine signals (FSH and LH) to upregulate E2 secretion from the future dominant follicle (62). The estradiol secretion that increases during follicular development is accompanied with the increase of blood insulin concentration (59). The insulin could stimulate production of E2 in the granulose cells (45, 49), and there is a positive feedback between the increased follicular E2 and increased pancreatic insulin secretion (78). These findings indicate that plasma insulin and E2 from follicles positively interact with each other during the development of dominant follicle (59). The increased insulin concentration by modifying nutrition could advance the first ovulation in cow postpartum (48). Consequently, nutritional status which leads to the increased levels of insulin and E2 together could be one of the key features for successful follicular development in the transition period of dairy cows. Blood glucose concentration in dairy cattle is inversely related to the energy intake (127), and there are data showing that hypoglycaemia could delay the onset of preovulatory LH surge (75). It might be hypothesized that blood glucose concentration is affecting both tonic and surge hypothalamic GnRH centres, thus indirectly modulating follicular development through the pituitary LH secretion (39). However, there are conflicting results about the exact place where should be the glucose sensor for modulation of LH secretion, and Murahashi et al. (82) reported that it is in the lower brain (area postrema). The elevated concentrations of NEFA could exert a direct toxic effect at the ovarian level, which has been first suggested by Kruip et al. (65). In the conditions of high NEFA concentration maturation of oocytes is hampered, and there are adverse carryover effects on the blastocyst quality in terms of embryo energy metabolism, amino acid turnover, gene expression patterns, cell number and cryotolerance without alterations in embryo culture conditions (103, 120). It seems that saturated long chain fatty acids play an especially negative role in the follicular development. When incubated with high NEFA concentrations granulose cell viability and steroidogenic capacity are hampered (121). Furthermore, studies utilizing models of in vitro maturation showed that saturated long chain fatty acids reduce 231

rates of maturation, fertilization, cleavage and blastocyst formation (68). These observations could be explained by the apoptosis, and even cumulus cell necrosis, during the maturation process and it was confirmed by Aardema et al. (1). In the latest study a significant drop in the amount of intracellular fat stored in lipid droplets after maturation in the high stearic or palmitic acid concentrations have been observed (1). The long-term effect of NEB on the follicular development and oocyte quality Nutrition is a major factor affecting cow reproductive efficiency (26). The negative energy balance occurring during transition period in dairy cows compromises follicular development and maturation throughout numerous metabolic and endocrine signalling impinging on the hypothalamus-pituitary-ovarian axis. It is generally accepted that major endocrine disruptions due to NEB predominantly lead to anovulation and atresia of the dominant follicle, rather than resulting in the ovulation of an inferior oocyte (68). However, there is a plausible hypothesis made by Britt (12) that steroidogenic capacity in the follicle and the developmental capacity of oocyte in the high yielding dairy cows is determined by their biochemical environment during a long period (up to 80 days) of follicular growth before ovulation (Figure 7). It means that primary follicles exposed to the unfavourable conditions caused by NEB during transition period may be less capable of producing adequate amounts of oestrogens and progesterone (from the subsequent corpus luteum during the luteal phase of the postpartum oestrous cycle) (12, 90). Furthermore, those follicles probably will have an inferior oocyte, which will then be ovulated ~60–80 days postpartum. The proposed long-term negative effects of NEB have been confirmed in the heat-stressed dairy cows, which had a reduced oocyte quality and follicular characteristics during the autumn, caused by a delayed effect of heat stress during the summer (25, 80, 91). Furthermore, there are reports that the oocyte quality in dairy cows seems to be better early postpartum (before 30 DIM) compared to the period 3-4 months later (52, 64). Figure 7. NEB and follicular development; primary follicles starting to develop during the period of NEB are exposed to unfavourable conditions (modified from Britt (12)); dark circles indicate follicular development during the period of NEB; lighter dark circles indicate development of follicles that starts before or after the period of NEB.

Hypothesis made by Britt (12) has been indirectly proved by the results of the same author regarding average blood progesterone concentration during the peak luteal function in the 5 consecutive postpartum oestrous cycles. The dairy cows having increased NEB (judging by

232

the body condition score values) had significantly lower blood progesterone values during the peak luteal phase (days 10-17) of the third, fourth and fifth oestrous cycle postpartum. Nutritional management and follicular development during the transition period Nutritional management of dairy cows during the dry and transition period have important effect on the reproductive performance, lactation and animals’ health. A contemporary concept of nutritional management of dairy cows includes a profound understanding of ruminants metabolism and numerous factors and signalling cascades implicated in the regulation of dry matter intake (DMI), negative energy balance (NEB) and lactation performance. It has been proposed that hepatic energy status is the major regulator of DMI in dairy cows (3). Namely, during the period of NEB there is a relative abundance of NEFA available for the oxidation process in the liver, and there is also a signal for the brain to decrease DMI. Besides that peripheral tissues decrease their use of glucose for fuel, sparing it to the other body needs (gravid uterus, mammary gland). Changes in the tissue metabolism during transition period are largely occurring in the response to hormonal signals and insulin is one of the major metabolic hormones implicated in this process. Decreased responsiveness of peripheral tissues to insulin is referred to in general terms as insulin resistance (85). Insulin resistance of adipose tissue may contribute to the increasing concentrations of NEFA and decreasing DMI during the close-up period in dairy cows, and it has been reported that it is greater during prepartum period then the postpartum period (108). Recent study utilizing pharmacological agent thiazolidinediones (TZD, used in humans to treat type II diabetes mellitus) for the treatment of dairy cows during transition period give promising results: there was a tendency for decrease of circulating NEFA concentration and increase of DMI during the period from 7 days before and after calving (109). However, TZD currently is not available in the veterinary medicine and would require further regulatory approval. Besides possible pharmacological approach to the problem of insulin resistance we are obliged to give recommendations on nutritional management. The first recommendation is for sure the following one: avoid overfeeding dry cows! Overfeeding dry cows will more likely predispose them to higher decrease of DMI and higher increase of circulating NEFA concentration postpartum. Our goal for the nutrition management of dry cows should be between 110-120% of energy requirements (85). In order to promote good appetite and high DMI after calving Drackley et al. (30) highlighted several important principles: 4. 5. 6. 7.

minimize environmental stressors and keep your cows as comfortable as possible, avoid excessive BCS, prevent over-consumption of energy relative to requirements during the dry period, ensure adequate intake of forage effective fibre and avoid excessive intakes of rapidly fermentable starch in the postcalving diet, 8. reduce the dietary cation-anion difference (DACD) before calving but increase it in the fresh cow diet, and 9. provide nutritional support of the immune system. There are numerous reports about the nutritional strategies that could assist dairy cows to successfully adapt during transition period (10, 31, 40, 54, 66, 67, 89) and their detailed elaboration are out of the scope of this paper. However, it is not easy to formulate diet for 233

fresh cows since we have some sort of contradiction regarding nutritional requirements during early lactation period. First of all, there is a sudden increase in dietary energy requirements because of the increase in milk production. Unfortunately, if we increase the amount of energy in the diet of fresh cows we are creating conditions that could easily end up in a subacute ruminal acidosis (SARA), which can decrease DMI and compromise digestion (81). A solution to this problem is to formulate diet with moderate starch content (23-25% of DMI), with starch of moderate fermentability (ground dry corn rather than high-moisture corn or ground barley) along with adequate effective forage fibre (30). After the eight weeks postpartum more than 95% of cows should be out of the negative energy balance (118). Implementation of the well-tailored prepartum and postpartum nutritional strategies may minimize health problems and lessen NEB, and thereby improve subsequent dairy cow’s health and fertility. Conclusion Nutritional status of dairy cows is a key factor in the regulation of both follicle growth and oocyte quality. The main gonadotropic hormones regulating follicular development and steroidogenesis are FSH and LH. However, regulatory mechanisms of the follicular development also include a wide range of intrafollicular and systemic growth factors, tissue hormones and proteins, as well as metabolic hormones and metabolites, which are significantly influenced by the nutrition, including both the amount and composition of diet. The improved dairy farms management, cow’s nutrition and genetic selection during the last several decades led to the steady increase of milk production. However, a continuous decline of reproduction efficiency in dairy cows has been simultaneously recorded. One of the factors responsible for low reproduction efficiency is the negative energy balance (NEB) occurring during the transition period. Homeorhesis is favoured since mammary gland at the beginning of lactation utilizes most of the nutrients and metabolites for the milk synthesis, almost regardless of the other body needs. Dairy cows in NEB are forced to mobilize their body fat reserves, with large quantities of non-esterified fatty acids (NEFA) being released from adipose tissue in order to meet energy demands. Besides a primary disturbances in the hypothalamus-pituitary-ovarian axis, manifested by the reduced gonadotrophic releasing hormone (GnRH) pulse frequency, there is an important physiological interrelation between metabolic and gonadotropin signalling regulating follicular development. This relationship between the signalling cascades is based on the follicle-stimulating hormone (FSH) that stimulates granulose cells in the follicle to develop receptors for insulin, growth hormone (GH) and insulin-like growth factor I (IGF-I). Insulin and IGF-I then provide the hormonal stimulus for full development of preovulatory ovarian follicles. The combined metabolic signalling through the low blood glucose and insulin concentration, higher peripheral tissues insulin resistance, and low IGF-I concentration, together with the elevated blood levels of the non-esterified fatty acids (NEFA) and beta-hydroxyl butyrate (BHB) concentrations compromises an increase of LH (more) and FSH (less) that are necessary for the follicular development and maturation. Furthermore, there is a significant carry-over effect of the NEB on the follicular development even after the actual period of NEB passed, negatively influencing quality of the oocytes and the activity of subsequent luteal tissue during the oestrous cycles well after the period of NEB occurred.

234

REFERENCES 1. 2. 3. 4.

5. 6.

7.

8. 9. 10. 11. 12. 13.

14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

21.

Aardema, H. - Vos, P. L. et al.: Oleic acid prevents detrimental effects of saturated fatty acids on bovine oocyte developmental competence. Biol. Reprod., 2011. 85. 62-69. Acosta, B. – Tarnavsky, G. K. et al.: Nursing enhances the negative effect of estrogen on LH release in the cow. J. Anim. Sci., 1983. 57. 1530–1536. Allen, M. S. – Bradford, B. J. et al.: Board invited review: the hepatic oxidation theory of the control of feed intake and its application to ruminants. J. Anim. Sci., 2009. 87. 3317–3334. Armstrong, D. G. - Baxter, G. et al.: Insulin-like growth factor binding protein 2 and 4 messenger ribonucleic acid expression in bovine ovarian follicles: effect of gonadotropins and developmental status. Endocrinol., 1998. 139. 2146-2154. Armstrong, D. G. – Gong, J. G. et al.: Steroidogenesis in bovine granulosa cells: the effect of short-term changes in dietary intake. Reproduction, 2002. 123. 371–378. Armstrong, D. G. – Mcevoy, T. G. et al.: Effect of dietary energy and protein on bovine follicular dynamics and embryo production in vitro: associations with the ovarian insulin-like growth Factor System. Biol. Reprod., 2001. 64. 1624–1632. Armstrong, J. D. – Benoit, A. M.: Paracrine, autocrine, andendocrine factors that mediate the influence of nutrition on reproduction in cattle and swine: an in vivo IGF-I perspective. J. Anim. Sci., 1996. 74 (Suppl. 3). 18–35. Bauman, D. E. – Currie, W. B.: Partitioning of nutrients during pregnancy and lactation:a review of mechanisms involving homeostasis and homeorhesis. J. Dairy Sci., 1980. 63. 1514-1529. Beam, S. W. – Butler, W. R.: Effects of energy balance on follicular development and first ovulation in postpartum dairy cows. J. Reprod. Fertil. Suppl., 1999. 54. 411–424. Beever, D. E.: The impact of controlled nutrition during the dry period on dairy cow health, fertility and performance. Anim. Reprod. Sci., 2006. 96. 212–226. Bertics, S. J. – Grummer, R. R. et al.: Effect of prepartum dry matter intake on liver triglyceride concentration and early lactation. J. Dairy Sci., 1992. 75. 1914-1922. Britt, J. H.: Impacts of early postpartum metabolism on follicular development and fertility. Proceedings of the Annual Convention of the American Association of Bovine Practitioners 1992. 39–43. Butler, S. T. - Marr, A. L. et al.: Insulin restores GH responsiveness during lactation induced negative energy balance in dairy cattle: effects on expression of IGF-I and GH receptor 1A. J. Endocrinol., 2003. 176. 205–217. Butler, S. T. – Pelton, S. H. et al.: Energy balance, metabolic status, and the first postpartum ovarian follicle wave in cows administered propylene glycol. J. Dairy Sci., 2006. 89. 2938–2951. Butler, W. R. – Smith, R. D. Interrelationships between energy balance and postpartum reproductive function in dairy cattle. J. Dairy Sci., 1989. 72. 767-783. Butler, W. R.: The role of energy balance and metabolism on reproduction in dairy cows. 2015. http://dairy.ifas.ufl.edu/rns/2012/7ButlerRNS2012a.pdf Campbell, B. K. - Dobson, H. Et al.: Examination of the relative role of FSH and LH in the mechanism of ovulatory follicle selection in sheep. J. Reprod. Fertil., 1999. 117. 355-367. Chang, C. F. – Reeves, J. J.: Post-partum interval in beef cows shortened by enclomiphene. J. Anim. Sci., 1987. 65. 217–223. Chase, C. C. - Kirby, C. J. et al.: Patterns of ovarian growth and development in cattle with a growth hormone deficiency. J. Anim. Sci., 1998. 76. 212-219. Crowe, A. M. – Mullen, M. P.: Regulation and differential secretion of gonadotropins during post partum recovery of reproductive function in beef and dairy cows. In: Vizcarra, J. (ed.): Gonadotropin, 2013. 107-124. Darwash, A. O. – Lamming, G. E. et al.: Estimation of genetic variation in the interval from calving to postpartum ovulation of dairy cows. J. Dairy Sci., 1997. 80. 1227– 1234.

235

22. Darwash, A. O. - Lamming, G. E. et al.: The phenotypic association between the interval to postpartum ovulation and traditional measures of fertility in dairy cattle. Anim. Sci., 1997. 65. 9-16. 23. Day, M. L. – Anderson, L. H.: Current concepts on the control of puberty in cattle. J. Anim. Sci., 1998. 76 (Suppl. 3). 1–15. 24. De La Sota, R. L. – Simmen, F. A. et al.: Insulin-like growth factor system in bovine first wave dominant and subordinate follicles. Biol. Reprod., 1996. 55. 803- 812. 25. De S. Torres-Júnior, J. R., De Pires, F. A. M. et al.: Effect of maternal heat-stress on follicular growth and oocyte competence in Bos indicus cattle. Theriogenology, 2008. 69. 155–166. 26. Diskin, M. G. – Mackey, D. R. et al.: Effects of nutrition and metabolic status on circulating hormones and ovarian follicle development in cattle. Anim. Reprod. Sci., 2003. 78. 345–370. 27. Djoković, R. – Kurčubić, V. et al.: Evaluation of the metabolic status of Simmental dairy cows in early and mid lactation. Anim. Sci. Papers and Reports, 2013. 31. 101-110. 28. Djoković, R. – Kurčubić, V. et al.: Functional and morphological state of the liver in Simmental dairy cows during transitional period. Revue de Médecine Vétérinaire, 2011. 162. 574-579. 29. Dobson, H. - Smith, R. et al.: The high-producing dairy cow and its reproductive performance. Reprod. Dom. Anim., 2007. 42. 17-23. 30. Drackley, J. K. – Cardoso, F. C.: Prepartum and postpartum nutritional management to optimize fertility in high-yielding dairy cows in confined TMR systems. Animal, 2014, 8 (s1.). 5–14. 31. Drackley, J. K. – Dann, H. M.: A scientific approach to feeding dry cows. In: Garnsworthy, P. C. – Wiseman, J. (eds): Recent advances in animal nutrition – 2007 Nottingham University Press, Nottingham, UK, 2008. 43–74. 32. Drackley, J. K.: Biology of dairy cows during the transition period: the final frontier? J. Dairy Sci., 1999. 82. 2259-2273. 33. Driancourt, M. A. – Gougeon, A. et al.: Ovarian function. In: Thibault, C. – Levasseur, M. C. – Hunter, R. H. F. (eds): Reproduction in mammals and man. Paris, Ellipses, 1993. 281-305. 34. Driancourt, M. A.: Regulation of ovarian follicular dynamics in farm animals. Implications for manipulation of reproduction. Theriogenology, 2001. 55. 1211-1239. 35. Echternkamp, S. E. – Spicer, L. J. et al.: Concentrations of insulin-like growth factor-I in blood and ovarian follicular fluid of cattle selected for twins. Biol. Reprod., 1990. 43. 8–14. 36. Evans, A. C. O. – Adams, G. P. et al.: Follicular and hormonal development in prepubertal heifers from 2 to 36 weeks of age. J. Reprod. Fertil., 1994. 102. 463-470. 37. Forde, N. – Carter, F. et al.: Conceptus-induced changes in the endometrial transcriptome: how soon does the cow know she is pregnant? Biol. Reprod., 2011. 85. 144–156. 38. Fortune, J. E. – Rivera, G. M. et al.: Follicular development: the role of the follicular microenvironment in selection of the dominant follicle. Anim. Reprod. Sci., 2004, 82–83. 109–126. 39. Foster, D. L. – Nagatani, S.: Physiological perspectives on leptin as a regulator of reproduction: role in timing puberty. Biol. Reprod., 1999. 60. 205–215. 40. Friggens, N. C. – Andersen, J. B. et al.: Priming the dairy cow for lactation: a review of dry cow feeding strategies. Anim. Res., 2004. 53. 453–473. 41. Garcia-Winder, M. – Imakawa, K. et al.: Effect of suckling and low doses of estradiol on luteinizing hormone secretion during the post-partum period in beef cows. Domest. Anim. Endocrinol., 1986. 3. 79–86. 42. Garrido, C. – Same, S. et al.: Transcriptional regulation of vascular endothelial growth factor gene expression in bovine granulosa cells. Growth Factors, 1993. 8. 109-l17. 43. Gibbons, J. R. – Wiltbank, M. C. et al.: Functional interrelationships between follicles greater than 4 mm and the FSH surge in heifers. Biol. Reprod., 1997. 57. 1066-1073. 44. Ginther, O. J. – Wiltbank, M. C. et al.: Selection of the dominant follicle in cattle. Biol. Reprod., 1996. 55. 1187-1194.

236

45. Glister, C. – Tannetta, D. S. et al.: Interactions between follicle-stimulating hormone and growth factors in modulating secretion of steroids and inhibin-related peptides by nonluteinized bovine granulosa cells. Biol. Reprod., 2001. 65. 1020–1028. 46. Goff, J. P. – Horst, R. L.: Physiological changes at parturition and their relationship to metabolic disorders. J. Dairy Sci., 1997. 80. 1260-1268. 47. Gong, J. G. – Bramley, T. A. et al.: The effect of recombinant bovine somatotropin on ovarian function in heifers: follicular populations and peripheral hormones. Biol. Reprod., 1991. 45. 941-949. 48. Gong, J. G. – Lee, W. J. et al.: Effect of dietary induced increases in circulating insulin concentrations during the early postpartum period on reproductive function in dairy cows. Reproduction, 2002.123. 419–427. 49. Gutierrez, C. G. – Campbell, B. K. et al.: Development of a longterm bovine granulosa cell culture system: induction and maintenance of estradiol production, response to folliclestimulating hormone, and morphological characteristics. Biol. Reprod., 1997. 56. 608–616. 50. Gvozdić, D. – Damnjanović, Z. et al.: Metabolic status of peripartal dairy cows in health and ketosis. Folia Veterinaria, 2009. LIII. 81-85. 51. Gvozdić, D. - Stančić, I. et al. Reproductive efficiency in high-milking dairy cows after calving, Cont. agriculture, 2011. 60. 86-97. 52. Gwazdauskas, F. C. – Kendrick, K. W. et al.: Impact of follicular aspiration on folliculogenesis as influenced by dietary energy and stage of lactation. J. Dairy Sci., 2000. 83. 1625–1634. 53. Huirne, R. B. – Saatkamp, H. W. et al.: Economic analysis of common health problems in dairy cattle. In: Kaske, M. - Scholz, H. – Holtershinken, M. (eds): Proceedings of the 22th World Buiatrics Congress, Hannover, Germany, 2002. 420–431. 54. Ingvartsen, K. L.: Feeding- and management-related diseases in the transition cow. Physiological adaptations around calving and strategies to reduce feeding-related diseases. Anim. Feed Sci. Tech., 2006. 126. 175–213. 55. Ireland, J. J. – Mihm, M. et al.: Historical perspective of turnover of dominant follicles during the bovine estrous cycle: key concepts, studies, advancements, and terms. J. Dairy Sci., 2000. 83. 1648–1658. 56. Ireland, J. J. - Roche, J. F. Development of non ovulatory antral follicles in heifers: changes in steroids in follicular fluid and receptors for gonadotropins. Endocrinol., 1983. 112. 150-156. 57. Ireland, J. J. – Roche, J. F.: Hypothesis regarding development of dominant follicles during a bovine estrous cycle. In: Roche, J. F. - O’Callaghan, D. (eds): Follicular growth and ovulation rate in farm animals. Martinus Nijhoff, The Netherlands, 1987. 1-18. 58. Jiang, J. Y. – Macchiarelli, G. et al.: Capillary angiogenesis and degeneration in bovine ovarian antral follicles. Reproduction, 2003. 125. 211-23. 59. Kawashima, C. - Amaya Montoya C. et al.: Short communication: A positive relationship between the first ovulation postpartum and the increasing ratio of milk yield in the first part of lactation in dairy cows. J. Dairy Sci., 2007. 90. 2279-2282. 60. Kawashima, C. – Fukihara, S. et al.: Relationship between metabolic hormones and ovulation of dominant follicle during the first follicular wave post-partum in high-producing dairy cows. Reproduction, 2007. 133. 155-163. 61. Kawashima, C. – Kaneko, E. et al.: Relationship between the first ovulation within three weeks postpartum and subsequent ovarian cycles and fertility in high producing dairy cows. J. Reprod. Dev., 2006. 52. 479-486. 62. Kawashima, C. – Matsui, M. et al.: Nutritional factors that regulate ovulation of the dominant follicle during the first follicular wave postpartum in high-producing dairy cows. J. Reprod. Dev., 2012. 58. 10-16. 63. Kawashima, C. – Nagashima, S. et al.: Effect of β-carotene supply during close-up dry period on the onset of first postpartum luteal activity in dairy cows. Reprod. Domest. Anim., 2010. 45. 282-287.

237

64. Kendrick, K. W. – Bailey, T. L. et al.: Effects of energy balance on hormones, ovarian activity, and recovered oocytes in lactating Holstein cows using transvaginal follicular aspiration. J. Dairy Sci., 1999. 82. 1731–1741. 65. Kruip, T. A. M. – Kemp, B. Voeding en vruchtbaarheid bij landbouwhuisdieren. Tijdschr Diergeneeskd, 1999. 124. 462–467. 66. Lean, I. J. - Van Saun, R. et al.: Energy and protein nutrition management of transition dairy cows. Vet. Clin. North America Food Anim. Practice, 2013. 29. 337–366. 67. Lean, I. J. - Van Saun, R. et al.: Mineral and antioxidant management of transition dairy cows. Vet. Clin. North America Food Anim. Practice, 2013. 29. 367–386. 68. Leroy, J. L. M. R. - Rizos, D. et al.: Intrafollicular conditions as a major link between maternal metabolism and oocyte quality: a focus on dairy cow fertility. Reprod. Fertil. Dev., 2012. 24. 1–12. 69. Lucy, C. M.: Reproductive loss in high-producing dairy cattle: where will it end. J. Dairy Sci., 2001. 84. 1277-1293. 70. Lucy, M. C. – Bilby, C. R. et al.: Role of growth hormone in development and maintenance of follicles and corpora lutea. J. Reprod. Fertil. (Suppl.), 1999. 54. 49–59. 71. Markusfeld, O. – Galon, N. et al.: Body condition score, health, yield and fertility in dairy cows. Vet. Rec., 1997. 141. 67-72. 72. Matton, P. – Adelakoun, V. et al.: Growth and replacement of the bovine ovarian follicles during the estrous cycle. J. Anim. Sci., 1981. 52. 813-818. 73. Mazerbourg, S. – Zapf, J. et al.: Insulin-like growth factor binding protein-4 proteolytic degradation in ovine preovulatory follicles: studies of underlying mechanisms. Endocrinol., 1999. 140. 4175-4184. 74. Mcdougall, S. – Burke, C. R. et al.: Patterns of follicular development during periods of anovulation in pasture-fed dairy cows after calving. Res. Vet. Sci., 1995. 58. 212-216. 75. Medina, C. L. – Nagatani, S. et al.: Glucose availability modulates the timing of the luteinising hormone surge in the ewe. J. Endocrinol., 1998. 10. 785–792. 76. Mihm, M. – Good, T. E. M. et al.: Decline in serum FSH alters key intrafollicular growth factors involved in the selection of the dominant follicle in heifers. Biol. Reprod., 1997. 57. 1328-1337. 77. Monget, P. – Monniaux, D. et al.: Changes in insulin-like growth factor 1 (IGFl), IGF2, and their binding proteins during growth and atresia of ovine ovarian follicles. Endocrinol., 1993. 132. 1438-1446. 78. Morimoto, S. - Fernandez-Mejia, C. et al.: Insulin gene expression pattern in rat pancreas during the estrous cycle. Life Sciences, 2001. 68. 2979–2985. 79. Morris, D. G. – Diskin, M. G.: Effect of progesterone on embryo survival. Animal, 2008. 8. 1112–1119. 80. Morton, J. M. – Tranter, W. P. et al.: Effects of environmental heat on conception rates in lactating dairy cows: critical periods of exposure. J. Dairy Sci., 2007. 90. 2271–2278. 81. Mulligan, F. J. – Doherty, M. L.: Production diseases of the transition cow. Vet. Journal, 2008. 176. 3–9. 82. Murahashi, K. – Bucholtz, D. C. et al.: Suppression of luteinising hormone pulses by restriction of glucose availability is mediated by sensors in the brain stem. Endocrinol., 1996. 137. 1171–1176. 83. Murphy, M. G. – Boland, M. P. et al.: Pattern of follicular growth and resumption of ovarian activity in postpartum beef suckler cows. J. Reprod. Fertil., 1990. 90. 523-533. 84. Opsomer, G. – Coryn, M. et al.: An analysis of ovarian dysfunction in high yielding dairy cows after calving based on progesterone profiles. Reprod. Domest. Anim., 1998. 33. 193–204. 85. Overton, T. R.: Managing the dynamics of feed intake and body condition score during the transition period and early lactation. Proceedings of the Cornell Nutrition Conference of Feed Manufacturers, 73rd Meeting, 2011. 204-213.

238

86. Rajakoski, E.: The ovarian follicular system in sexually mature heifers with special reference to seasonal, cyclical and left-right variations. Acta Endocrinol., 1960. 51. 1-68. 87. Roche, J. F. – Diskin, M. G.: Hormonal regulation of reproduction and interactions with nutrition in female ruminants. Proceedings of the Eighth International Symposium on Ruminant Physiology, Willengen, Germany, 1994. 88. Roche, J. F. – Mackey, D. et al.: Reproductive management of postpartum cows. Anim. Reprod. Sci., 2000. 60–61. 703–712. 89. Roche, J. R. – Bell, A. W. et al.: Nutritional management of the transition cow in the 21st century – a paradigm shift in thinking. Anim. Prod. Sci., 2013. 53. 1000–1023. 90. Roth, Z. – Arav, A. et al.: Improvement of quality of oocytes collected in the autumn by enhanced removal of impaired follicles from previously heat-stressed cows. Reproduction, 2001. 122. 737– 744. 91. Roth, Z. - Meweidan, R. et al.: Delayed effect of heat stress on steroid production in medium-size and preovulatory bovine follicles. Reproduction, 2001. 121. 745–751. 92. Royal, M. - Mann, G. E. et al.: Strategies for reversing the trend towards subfertility in dairy cattle. Vet. J., 2000. 160. 53–60. 93. Royal, M. D. – Darwash, A. O. et al.: Declining fertility in dairy cattle: changes in traditional and endocrine parameters of fertility. Anim. Sci., 2000. 70. 487– 501. 94. Rukkwamsuk, T. – Kruip, T. A. et al.: Relationship between overfeeding and overconditioning in the dry period and the problems of high producing dairy cows during the postpartum period. Vet. Quartely, 1999. 21. 71-77. 95. Sakaguchi, M. - Sasamoto, Y. et al.: Postpartum ovarian follicular dynamics and estrous activity in lactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2004. 87. 2114-21. 96. Sartori, R. – Haughian, J. M. et al.: Comparison of ovarian function and circulating steroids in estrous cycles of Holstein heifers and lactating cows. J. Dairy Sci., 2004. 87. 905-920. 97. Saumande, J.: Culture of bovine granulosa cells in a chemically defined serum free medium. The effect of insulin and fibronectin on the response to FSH. J. Steroid Biochem., 1990. 38. 189-196. 98. Savio, J. D. - Boland, M. P. et al.: Development of dominant follicles and length of ovarian cycles in post-partum dairy cows. J. Reprod. Fertil., 1990. 88. 581-591. 99. Savio, J. D. – Boland, M. P. et al.: Resumption of follicular activity in the early post-partum period of dairy cows. J. Reprod. Fertil., 1990. 88. 569-579. 100. Savio, J. D. – Keenan, L. et al.: Pattern of dominant follicles during the oestrous cycle of heifers. J. Reprod. Fertil., 1988. 83. 663-671. 101. Senatore, E. M. – Butler, W. R. et al.: Relationships between energy balance and post-partum ovarian activity and fertility in first lactation dairy cows. Anim. Sci., 1996. 62. 17-23. 102. Senger, P. L. Pathways to pregnancy and parturition, 2nd Revised Edition, Cadmus Professional Communications, 2003. 103. Shehab-El-Deen, M. A. – Leroy, J. L. M. R. et al.: Cryotolerance of bovine blastocysts is affected by oocyte maturation in media containing palmitic or stearic acid. Reprod. Domest. Anim., 2009. 44. 140–142. 104. Shimizu, T. – Murayama, C. et al.: Involvement of insulin and growth hormone (GH) during follicular development in the bovine ovary. Anim. Reprod. Sci., 2008. 106. 143-152. 105. Singh, J. – Adams, G. P.: Immunohistochemical distribution of follistatin in dominant and subordinate follicles and the corpus luteum of cattle. Biol. Reprod., 1998. 59. 561-570. 106. Singh, J. – Brogliatti, G. M. et al.: Active immunization agaist follistatin and its effects on FSH, follicle development and superovulation in heifers. Theriogenology, 1997. 52. 49-66. 107. Sirois, J. – Fortune, J. E.: Ovarian follicular dynamics during the estrous cycle in heifers monitored by real time ultrasonography. Biol. Reprod., 1988. 39. 308-317.

239

108. Smith, K. L. – RauF, A. K. et al.: Responses of tissues to insulin as affected by homeorhetic state in dairy cattle. J. Dairy Sci., 2006. 89 (Suppl. 1). 352. (Abstr.). 109. Smith, K. L. – Stebulis, S. E. et al.: Prepartum 2,4-thiazolidinedione alters metabolic dynamics and dry matter intake of dairy cows. J. Dairy Sci., 2007. 90. 3660-3670. 110. Spencer, E. T. – Olivier, S. et al.: Genes involved in conceptus–endometrial interactions in ruminants: insights from reductionism and thoughts on holistic approaches. Reproduction, 2008. 135. 165–179. 111. Spicer, L. J. – Alpizar, E. et al.: Effects of insulin, insulin-like growth factor I, and gonadotropins on bovine granulosa cell proliferation, progesterone production, estradiol production, and(or) insulin-like growth factor I production in vitro. J. Anim. Sci., 1993. 71. 1232–1241. 112. Spicer, L. J. – Stewart, R. E. Interactions among basic fibroblast growth factor, epidermal growth factor, insulin, and insulin-like growth factor-I (IGF-I) on cell numbers and steroidogenesis of bovine thecal cells: role of IGF-I receptors. Biol. Reprod., 1996. 54. 255–263. 113. Spicer, L. J. – Stewart, R. E.: Interaction among bovine somatotropin, insulin, and gonadotrophins on steroid production by bovine granulosa and theca cells. J. Dairy Sci., 1996. 79. 813–821. 114. Staples, C. R. – Thatcher, W. W. et al.: Relationship between ovarian activity and energy status during the early postpartum period of high producing dairy cows. J. Dairy Sci., 1990. 73. 938-947. 115. Stewart, R. E. – Spicer, L. J. et al.: Levels of insulin-like growth factor (IGF) binding proteins, luteinizing hormone and IGF-I receptors, and steroids in dominant follicles during the first follicular wave in cattle exhibiting regular estrous cycles. Endocrinol., 1996. 137. 2842–2850. 116. Sudo, N. – Shimizu, T. et al.: Insulin-like growth factor-I (IGF-I) system during follicle development in the bovine ovary: relationship among IGF-I, type 1 IGF receptor (IGFR-1) and pregnancy-associated plasma protein-A (PAPP-A). Mol. Cell Endocrinol., 2007. 264. 197-203. 117. Sunderland, S. J. - Crowe, M. A. et al.: Selection, dominance and atresia of follicles during the oestrous cycle of heifers. J. Reprod. Fertil., 1994. 101. 547-555. 118. Sutter, F. – Beever, D. E.: Energy and nitrogen metabolism in Holstein-Friesian cows during early lactation. Anim. Sci., 2000. 70. 503–514. 119. Turzillo, A. M. – Fortune, J. E.: Suppression of the secondary FSH surge with follicular fluid is associated with delayed ovarian follicular development in heifers. J. Reprod. Fertil., 1990. 89. 643-653. 120. Van Hoeck, V. – Sturmey, R. G. et al.: Elevated non-esterified fatty acid concentrations during bovine oocyte maturation compromise early embryo physiology. PLoS ONE6, e23183. 2011. doi:10.1371/JOURNAL.PONE.0023183 121. Vanholder, T. - Leroy, J. L. M. R. et al.: Effect of non-esterified fatty acids on bovine granulosa cell steroidogenesis and proliferation in vitro. Anim. Reprod. Sci., 2005. 87. 33–44. 122. Vazquez-Añon, M. – Bertics, S. et al.: Peripartum liver triglyceride and plasma metabolites in dairy cows. J. Dairy Sci., 1994. 77. 1521-1528. 123. Wathes, D. C. - Fenwick, M. et al.: Influence of negative energy balance on cyclicity and fertility in the high producing dairy cow. Theriogenology, 2007. 68. S232–S241. 124. Webb, R. – Garnsworthy, P. C. et al.: Control of follicular growth: local interactions and nutritional influences. J. Anim. Sci., 2004. 82. E63- E74. 125. Webb, R. – Gosden, R. G. et al.: Factors affecting folliculogenesis in ruminants. J. Anim. Sci., 1999. 68. 257–284. 126. Wrathall, J. H. M. – Knight, P. G.: Effects of inhibin related peptides and oestradiol on androstenedione and progesterone secretion by bovine theca cells. J. Endocrinol., 1995. 145. 491-500. 127. Yelich, J. V. – Wettemann, R. P. et al.: Luteinising hormone, growth hormone, insulin-like growth factor-I, insulin and metabolites before puberty in heifers fed to gain at two rates. Domest. Anim. Endocrinol., 1996. 13. 325–338.

240

Oxidative processes in cow ovarian follicle layer granulose cells at cultivation Oxidatív folyamatok tehenek petefészektüszőinek granulosa sejttenyészetében Kotsumbas Igor∗, Bodnar Julia, Ostapiv Dmytro, Vlizlo Vasil Institute of Animal Biology NAAS, Ukraine, ∗

e-mail: [email protected]

SUMMARY Intensity of oxidative processes in granulose cells at cultivation was studied. It was determined that, after 7 day cultivation respiration activity of was 3,6±0,69 ng-atom О/min×0,1 mL of cell suspension (CS), redox ability – 2,3±0,85 mV/min×0,1 mL CS and hormone concentration (nmol/L): 0,2±0,08 – testosterone, 12,0±4,31 – estradiol and progesterone –30,7±9,74. With increase of cultivation time to 14 days, respiratory activity and redox ability increased, and at cultivation time more than 14 days – indexes lowered. At high oxidation processes in granulose progesterone synthesis rises and estradiol – decreases. Maximal estradiol synthesis (12,0±4,31 nmol/L) is observed after 7 day cultivation and progesterone (56,7±1,21 nmol/L) – after 14 days. Concentration of testosterone has a weak correlation with oxidative processes and is 0,1 - 0,4 nmol/L. Cause for controversial values of the studied parameters is cell metabolic activity – substrate utilization by aerobic way and intensive transport of electrons (and protons) and their accumulation in extracellular environment. Key words: oxygen uptake, redox potential, testosterone, estradiol, progesterone, granulosa cells, ovaries, cows. ÖSSZEFOGLALÁS Munkánk során az oxidatív folyamatok intenzitását tanulmányoztuk tehenek petefészektüszőinek granulosa sejttenyészetében. 7 nap sejttenyésztést követően a légző aktivitás 3,6±0,69 ng O atom/min×0,1 ml sejt szuszpenzió (CS). A redox kapacitás – 2,3±0,85 mV/min×0,1 mL CS, míg a hormon koncentráció a következő: tesztoszteron: 0,2±0,08 mmol/l, ösztradiol: 12,0±4,31 mmol/l, progeszteron: 30,7±9,74 mmol/l. A tenyésztési idő 14 napra növelésével a légző aktivitás és a redox kapacitás növekedett, 14 napon túl pedig az értékek csökkentek. Az intenzív oxidációs folyamatok alatt a progeszteron szintézis fokozódott, míg az ösztradiol szintézise csökkent. A maximális ösztradiol koncentrációt (12,0±4,31 nmol/l) 7 napos tenyésztést követően mérhettük, a progeszteron szintézis pedig 14

241

nap után volt a legintenzívebb (56,7±1,21 nmol/L). A tesztoszteron koncentrációja esetében gyenge összefüggés mutatkozott a az oxidatív folyamatokkal, koncentrációja 0,1 - 0,4 nmol/l közötti volt. A tanulmányban szereplő ellentmondásos értékek oka a sejtek metabolikus aktivitása: szubsztrátok aerob úton való hasznosítása és az elektronok és protonok intenzív transzportja és raktározása az extracelluláris térben. Kulcsszavak: oxigén felvétel, redox potenciál, tesztoszteron, ösztradiol, progeszteron, granulosa sejt, petefészek, tehén Introduction Granulose cells have all necessary structures for substrate utilization, ATP resynthesis in mitochondrial electron transport chain and steroid hormone synthesis (3). At cell cultivation intensity of metabolic processes and hormone synthesis change. Reason for such changes is follicle size, from which granulose is aspirated, presence of serum or her substitutes oxygen concentration, content of antioxidants and lipoproteins in cultivation medium (1, 4). Aim of work was to study respiration activity and redox ability and steroid hormone synthesis by granulose cells at cultivation. Experimental methods. For research cow ovaries were extirpated and sorted by physiological state: «fresh ovulation» («corpus luteum» is absent or has a diameter to 5 mm, red color; «late corpus luteum» (corpora lutea with diameter 5-15 mm, yellow color); «follicular growth» - without «corpus luteum». Antral fluid was aspirated from each follicle and granulosa cells were separated by 10 min centrifugation at 500g, follicular fluid was decanted, and cells were suspended in environmolent RPMI-1640 with cow estral serum (10 – 12 %), heparin (0,001 ІU/100mL), insulin – (4 µg/ml). Cells were cultivated at 100 % humidity, temperature 38,5°С and 5% СО2. Every 7, 14, 21 and more than 21 days of cultivation we studied oxygen uptake using polarography (ng-atom О/0,1 mL cells suspension (CS)/min) and redox activity by potentiometer (mV/0,1 mL CS/min). At cultivation medium concentration of estradiol, progesterone and testosterone (nmol/L) were determined by immune-enzyme analysis (Stat Fax 3000; test system "DRG"). Every 7 days 2/3 of cultivation medium was changed. Statistic analysis of results was conducted by variation statistics methods with using of Student's t-test. Results Respiration activity of granulose cells after 7 days of cultivation was 3,6±0,69 ng-atom О/0,1 mL CS/min, redox activity – 2,3±0,85 mV/0,1 mL CS/min (Table 1).

242

Table 1. Intensity of oxidative processes and hormone concentration at granulose concentration (Mean±SD) Days

n

Oxygen uptake, Redox activity, ng-atom mV/min×0,1 mL О/min×0,1 mL CS CS

Hormone concentration, nmol/L Testosterone

Estradiol

Progesterone

> 21

4

0,7±0,22***

1,6±0,33

0,4±0,21

0,3±0,03*

6,9±0,74***

21

6

1,6±0,51***

2,8±0,52

0,4±0,11

0,4±0,10*

37,9±1,46***

14

3

8,0±0,79

4,8±2,26

0,1±0,01

4,6±0,79

56,7±1,21

7

7

3,6±0,69**

2,3±0,85

0,2±0,08

12,0±4,31

30,7±9,74*

Annotation: A statistically significant difference compared to the maximum value of the indicator: *P < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 Concentration of hormones at the same time were: testosterone – 0,2±0,08, estradiol – 12,0±4,31 and progesterone – 30,7±9,74 nmol/L. After 14 days of cultivation, comparing to 7 day of experiment, granulose consumes on 55,0 % (р < 0,001) more oxygen and redox ability is on 52,1 % higher. At the same time, levels of testosterone decreases on 50,0 %, estradiol on 61,6 %, and level of progesterone increases on 45,8 %. On 21 day of cultivating, comparing to 14 day, respiration intensity is decreasing on 80,0 % (р < 0,001), redox ability on 41,7 %, concentrations of estradiol on 91,3 % and progesterone on 33,1 %. Testosterone level was 0,4±0,11 nmol/L. Granulose cultivation more than 21 days characterizes by lowest respiration activity (0,7±0,22 ng-atom О/0,1 mL CS/min) and redox ability (1,6±0,33 mV/0,1 mL CS/min), concentration of estradiol and progesterone is, correspondingly, 0,3±0,03 and 6,9±0,74 nmol/L. Discussion Thus, level of oxidation processes in granulose cell culture characterizes ability of cells to process gonadal hormones was studied. Medium indexes of respiration activity and redox ability provide maximal levels of estradiol synthesis (on 7 day of cultivation). Increase of cultivation time to 14 days results in decrease of estradiol synthesis and increase of progesterone. Determined changes may characterize physiological processes that proceed at follicle growth and atresia in cow ovaries during sexual cycle. Oxygen consumption and redox ability increase on 14 day of cultivation, which may point to production of oxygen free radicals. They are connected to decrease of ATP resynthesis and outflow of reducing equivalents. Our hypothesis is based on researches which revealed, that increase of progesterone concentration in follicles characterizes processes connected to their atresia and granulose cell apoptosis (2, 5). Beside this, hypothesis is confirmed by decrease of oxidative

243

processes and hormone concentration at cell cultivation for more than 14 days. This confirms granulose cell loss of ability to synthesize ATP in mitochondria respiration chain, and to produce hormones. Conclusions We state, that level of cell oxidative processes characterizes intensity of steroid hormone synthesis at cow follicle granulose cell cultivation. Obviously, respiration activity and redox ability are markers of physiological activity of cells. Maintaining of studied biochemical indexes at optimal level in cells may provide stable synthesis of steroid hormones by granulose cells at cultivation. REFERENCES 1. Gutierrez, C. G. - Webb, R. Development of a long-term bovine granulosa cell culture system: induction and maintenance of estradiol production, response to follicle-stimulating hormone, and morphological characteristics. Biol. Reprod., 1997. 56. 608-616. 2. Irving-Rodgers, H. F. - Rodgers, R. J. Cholesterol side-chain cleavage cytochrome P450 and 3βhydroxysteroid dehydrogenase expression and the concentrations of steroid hormones in the follicular fluids of different phenotypes of healthy and atretic bovine ovarian follicles. Biol. Reprod., 2003. 69. 2022-2028. 3. Mihm, M. - Fleming, L. M. et al.: Differentiation of the bovine dominant follicle from the cohort upregulates mRNA expression for new tissue development genes. Reproduction, 2008. 135. 253265. 4. Roberts. A. J., Echternkamp. S. E. In vitro production of estradiol by bovine granulosa cells: evaluation of culture condition, stage of follicular development, and location of cells within follicles. Biol. Reprod., 1994. 51, 273-282. 5. Zheng, X. - Tremblay Y., et al.: Role of transforming growth factor-β1 in gene expression and activity of estradiol and progesterone-generating enzymes in FSH-stimulated bovine granulosa cells. Reproduction, 2008. 136. 447-457.

244

Catalase activity, respiration intensity and spermatozoa survival in bull ejaculates A kataláz aktivitásnak, a sejtlégzés intenzitásának és a spermiumok életképességének a vizsgálata Kosenko Yuriy*, Vlizlo Vasil, Kuzmina Natalka, Ostapiv Dmytro Institute of Animal Biology NAAS, Ukraine *e-mail: [email protected]

SUMMARY Bull ejaculates can be characterized by catalase activity (CAT) 0,30 ± 0,05 µmol/min×mg of protein, respiration intensity 8,1 ± 0,6 ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm) and spermatozoa survival – 114 ± 32 h. It was determined, that enzymatic activity correlates with respiration intensity and spermatozoa survival. At catalase activity lower than 0,20 µmol/min×mg of protein, respiration intensity is highest (8,2±0,34 ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm) and decreases on 10,1 % at catalase activity increase to 0,30 µmol/min×mg of protein, and on 12,5 % at more than 0,30 µmol/min×mg of protein. Correlation between catalase activity and respiration activity has medium strength – η = 0,304. Inhibitor addition does not change correlation between catalase activity and respiration intensity – highest oxygen consumption at lowest enzymatic activity. Correlation relations between activity of catalase and respiration intensity at use of inhibitors – η = 0,137, η = 0,305. Negative, medium force correlation (η = 0,605) between catalase activity and spermatozoa survival was determined. Key words: respiration intensity, catalase activity, inhibitors, spermatozoa survival, semen. ÖSSZEFOGLALÁS A bika spermiumok a kataláz aktivitásukkal (CAT, 0,30 ± 0,05 µmol/min×mg), a sejtlégzésük (8,1 ± 0,6 ng-atom O/(min×0,1 ml ondó)) és az túlélő képességük mértékével (114 ± 32 h) jellemezhetőek. A kataláz aktivitása kapcsolatban van a sejtlégzés mértékével és a spermiumok túlélő képességével. A kataláz kisebb, mint 0,20 µmol/min×mg aktivitása a legerősebb sejtlégzéssel (8,2±0,34 ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm)) jár együtt. Amennyiben a sejtlégzés mértéke 10,1 %-kal csökken, akkor a kataláz aktivitása 0,30 µmol/min×mg-ra, ha 12,5 %-ra csökken, akkor nagyobb, mint 0,30 µmol/min×mg-ra emelkedik. A kataláz aktivitása és a sejtlégzés közötti kapcsolat közepesen erősnek mondható (η = 0,304). A különböző gátló anyagok alkalmazása a sejtlégzés és a kataláz aktivitás közötti kapcsolatra nincsen hatással (η = 0,137, η = 0,305). További közepesen erős (η = 0,605) fordított

245

kapcsolat figyelhető meg a kataláz aktivitásának mértéke és a spermiumok túlélő képessége között is. Kulcsszavak: sejtlégzés, kataláz aktivitás, gátló anyagok, spermiumok túlélése, ondó Introduction Active forms of oxygen generation (О2•¯, ОН¯, Н2О2; АFО) is necessary condition for maturation, existence, and fertilizing ability of spermatozoa (1-3). it was determined, that in sex cells mitochondria respiration chain at one electron reduction of molecular oxygen superoxide anion radical is generated. It is converted to hydrogen peroxide by superoxide dismutase. It is proved that, hydrogen peroxide with other factors takes part in increase of intracellular cAMP, which is necessary for triggering reactions cascade of tyrosine phosphorylation and spermatozoa capacitation (4). But, high concentrations and intensive formation of АFО, result in membrane damagem, loss of motility and death of spermatozoa. Main enzyme that regulates abnormally high concentrations of Н2О2 and maintains its content on optimal level is catalase (5). Aim of work was to study connections between catalase activity with sperm respiration intensity and survival of bull spermatozoa. Experimental methods. Freshly obtained bull semen, that were received on artificial vagina from bull breeders, with schedule obtaining semen twice a week, were studied (n = 48). Ejaculates were evaluated by volume (ml) and spermatozoa concentration (109 cell/ml). In semen catalase activity (µmol/min×mg of protein), by complex intensity formation of Hydrogen peroxide with ammonium molibdate, concentration of protein by Lowry O. H., spermatozoa survival (hours) at 2–4°C temperature till termination of rectilinear forward movement and respiration intensity – polarographycally (ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm) at 38,5°C temperature were studied. Whereas, ATP resynthesis by bull spermatozoa is carried out by glycolysis and mitochondrial respiration, for determination of proportion of oxygen consumed by spermatozoa in those processes we used inhibitors. For aerobic glycolysis was used sodium fluoride (NaF; 1 mmol/l), for NADH dehydrogenase – amital (5 mmol/l), for cytochrome oxidase – sodium azide (NаN3; 50 mmol/l). For determination of proportion of oxygen consumed in processes of unsaturated fatty acids free radical oxidation Na2ЕDТА (0,6 mmol/l) was used. Studies of respiration intensity were carried out in phosphate-saline buffer (PSB; NaCl–0,8 g, KCl–0,02 g, Na2HPO4–0,11 g, KH2PO4–0,02 g, MgCl2–0,01 g, dissolved in 100 ml Н2О). Statistic analysis of results was conducted by variation statistics methods with using of Student's t-test and η – correlation relation. Results It was determined, that freshly obtained bull semen can be characterized by CAT activity 0,30 ± 0,05 µmol/min×mg of protein, respiration intensity 8,1 ± 0,6 ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm) and spermatozoa survival – 114 ± 32 h. As a result of correlation analysis between CAT activity and sperm respiration intensity, it was found that, at catalase activity lower than 0,20 µmol/min×mg of protein, respiration 246

intensity is highest (8,2±0,34 ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm) and decreases on 10,1 % at catalase activity increase to 0,30 µmol/min×mg of protein, and on 12,5 % at more than 0,30 µmol/min×mg of protein (Table 1). Table 1. Connection between catalase activity and respiration intensity of bull semen Catalase activity, µmol/min×mg of protein Parameter

0,20 <

0,20 – 0,30

η

> 0,30

n

М±m

n

М±m

n

М±m

Sperm respiration intensity, ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm)

13

8,2±0,34

8

7,4±0,79

25

5,5±0,60***

0,304

With inhibitors: NaF

11

6,8±0,55

6

6,7±0,26

15

4,3±0,88*

0,275

Amital

10

4,5±0,11

6

5,0±0,58

6

3,8±0,80

0,137

NаN3

8

4,4±0,32

6

4,1±0,75

14

2,1±0,80*

0,305

Na2ЕDТА

8

3,1±0,63

3

2,3±0,33

7

2,3±0,43

0,146

Spermatozoa survival, h

16

133 ± 4***

15

121 ± 8

17

90 ± 6

0,605

Annotation: A statistically significant difference compared to the maximum value of the indicator: *P < 0,05; **Р < 0,01; ***Р < 0,001 Correlation between catalase activity and respiration activity has medium strength – η = 0,304. Inhibitor addition of oxidative processes does not change respiratory activity dependence from catalase activity: high oxygen consumption at sodium fluoride, amital sodium azide and Na2ЕDТА addition, manifests at activity lower than 0,20 µmol/min×mg of protein, and lower indexes – at more than 0,30 µmol/min×mg of protein. Correlation relations between activity of catalase and respiration intensity at inhibitor addition: η = 0,275, 0,137, 0,305 і 0,146. Correlation analysis between catalase activity and spermatozoa survival showed that, big enzymatic activity has negative impact on cell survival. When catalase activity is 0,20 µmol/min×mg of protein survival of spermatozoa – 133 ± 4 hours. Enzymatic activity increase to 0,30 µmol/min×mg of protein lowers physiological index on 12 hours (9,1 %). At catalase activity more than 0,30 µmol/min×mg of protein spermatozoa survival is the lowest 90 ± 6 hours (lesser on 32,4 % (Р < 0,001) than at catalase activity 0,20 µmol/min×mg). Negative, medium force correlation (η = 0,605) between catalase activity and spermatozoa survival was determined.

247

Discussion Thus, negative correlation between catalase activity and respiration intensity and spermatozoa survival show that, Hydrogen peroxide, produced in spermatozoa mitochondria, lowers activity of respiration chain complexes, for example cytochrome oxidase (η = 0,305). As a result – transport of electrons and protons, ATP synthesis are violated, therefore, cell lacks energy and their survival decreases. Thus, shown connections have great significance for characterizing physiological state of spermatozoa, their viability, and catalase activity of freshly obtained bull semen can be a marker of ejaculate physiological state. Conclusions 1.

2.

3.

Catalase activity in bull ejaculates is (CAT) 0,30 ± 0,05 µmol/min×mg of protein, respiration intensity 8,1 ± 0,6 ng-atom O/(min×0,1 ml of sperm) and spermatozoa survival – 114 ± 32 h. Respiration intensity is highest at catalase activity lower than 0,20 µmol/min×mg of protein. Correlation between enzymatic activity and oxygen consumption in bull sperm is negative, medium force – η = 0,304. Inhibitor addition does not change correlation between catalase activity and respiration intensity – correlation ratios are within η = 0,137–0,305. Negative, medium force correlation (η = 0,605) between catalase activity and spermatozoa survival was determined.

REFERENCES 1. Awda, B. J. – Mackenzie-Bell, M.: Reactive oxygen species and boar sperm function. Biol. Reprod., 2009. 81. 553–561. 2. Baumber, J. – Ball, B. et al.: Reactive oxygen species and cryopreservation promote DNA fragmentation in equine spermatozoa. J. of Andrology, 2003. 24. 621–628. 3. Ford, W. C.: Regulation of sperm function by reactive oxygen species. Human Reproduction, 2004. 10. 387–399. 4. Rivlin, J., – Mendel, J. et al.: Role of hydrogen peroxide in sperm capacitation and acrosome reaction. Biol. Reprod., 2004. 70. 518–522. 5. Scibior, D. – Czeczot, H.: Catalase: structure, properties, functions. Postepy. Hig. Med. Dosw., 2006. 60. 170–180.

248

The activity of carbohydrates in the composition of mediums for cryopreservation of bull’s gametes A szénhidrátok szerepének vizsgálata a bika spermiumok mélyfagyasztása során Boronciuc Gheorghe, Balan Ion*, Buzan Vladimir**, Roșca Nicolae, Mereuța Ion, Cazacov Iulia, Bucarciuc Melania Academy of Sciences of Moldova, Institute of Physiology and Sanocreatology, MD 2028 Chişinău, Republic of Moldova *e-mails: [email protected], **[email protected]

SUMMARY In the experiment it was studied the role of carbohydrates at the cryopreservation of bull’s semen. It was established the factors which depend on their influence of the gametes of experimental animals. The researchers tried to explain the mechanisms of the cryoprotective activity in a new way. It was summed up that the carbohydrate was well studied monosaharid in the cryopreservation process of bull’s semen which has the property to stabilize the intermolecular interactions as in the glycolipids complexes as in those glycoproteinic. At the same time with the increase of the content’s monomerycal links the morphophysiologycal indices of deconservated material also increase. The performed experiments established that the cryoconservative result of the carbohydrates was able to understand proceeding from the changes of superficial load of the plasmatic membranes of gametes. Key words: cryopreservation, bull semen, carbohydrates, synthetic mediums. ÖSSZEFOGLALÁS Kísérlet célja az volt, hogy vizsgálja a szénhidrátoknak a bika spermiumok mélyfagyasztásában betöltött szerepét és újszerű megvilágításban mutasson be. A bika spermiumok mélyfagyasztása során leggyakrabban vizsgált monoszacharidok hatása a glükolipidekben és a glükoproteinekben kialakított intermolekuláris kapcsolatok stabilizálásában érvényesült. A monomerikus molekulákon növekvő számban megjelenő kapcsolódási lehetőségekkel egyidőben a nem konzervált anyagok stabilitás is növekedett. A vizsgálat ererdményei magyarázatot adtak arra, hogy a szénhidrátoknak a mélyfagyasztásban betöltött szerepe milyen mértékben függ az ivarsejtek membránjának felületi változásaitól. Kulcszsavak: mélyfagysztás, bika ondó, szénhidrát, szintetikus hígító

249

Introduction Increase the performance of cryopreservation of animal genome, it is possible by perfection the cryoprotective medium and the use of effective technological methods. However, they can be developed on the basis of experimental studies, performed on different levels of organization of biological objects with using substances distinguished by their mechanism of action. In this regard, the aim of the present study was to investigate the influence of substances of different polarity on morpho-physiological indicators of thawed gametes of bull. Experimental methods The object of the study was the semen of bulls of Black and White breed. The optimal composition and concentration of components of cryoprotective mediums at freezing of animal genomes was determined by mixing of isotonic solutions of the studied substances on arithmetic or geometric series by Milovanov (4). The quality of the seed was determined through physiological indicators such as mobility, lifespan, the absolute survival rate of gametes (4). Morphological changes of gametes were studied through assessing the status of their acrosome with using phase-contrast microscopy. Results and discussion Stabilization of the functional integrity of the genome of animals is one of the most important problems of cryobiology. One of the promising approaches in this direction it is the introduction in the composition of mediums such components, which would provide the possibility of formation of new biocomplexes between components of membranes and synthetic mediums. Given the exceptional role of biocomplexes in the functioning of biological membranes (1, 3) in the conducted experiments we studied the influence of monosaccharides, which are the main components glycoconjugates membranes (glucose is part of glycolipids and glycoproteins, xylose – in the composition of proteoglycans, mannose – in the composition of glycoproteins, galactose – a part of glycoproteins, proteoglycans and glycolipids) (2) on the physiological indicators of cryopreserved seed of the bull (Table 1). Table 1. The effectiveness of monosaccharides in the cryopreservation of bull semen (n=5) №

Name of carbohydrates

Motility of thawed gametes, points

Lifespan thawed gametes, hours

ASR, c.u.

1.

Glucose (control)

3,9±0,19

5,6±0,26

14,1±1,58

2.

Xylose

1,7±0,37*

4,4±0,34*

5,7±1,13*

3.

Mannose

2,6±0,19*

5,4±0,60

8,6±1,08*

4.

Galactose

1,7±0,34*

4,4±0,68

5,5±0,85*

*The difference is statistically authentic 250

From the presented data it follows that the most pronounced stabilization of the mobility of gametes after thawing, the duration of lifespan and absolute survival rate was achieved in the case of medium based on glucose. The inclusion of this specimen in the composition of the medium for dilution and freezing of bull semen allowed reaching a statistically significant difference between the studied indicators at the application of similar mediums on the basis of xylose, mannose and galactose. More pronounced these changes in the mobility and absolute survival rate of gametes. Consequently, not all monosaccharides have identical cryoprotective properties. Improvement of physiological parameters after thawing of gametes of bull being preserved under the protection of glucose, it is conditioned by that it is a powerful osmotic stabilizer (5). In opinion of O.V. Melnikova (5) the mechanism of action of the indicated monosaccharide, apparently, is realized through the change of state of the cytoplasmic components of the cell, thereby increasing its integrity after low temperature exposure. The obtained data show that the increasing of resistance of gametes to adverse conditions of cryopreservation depends on the stabilization of supramolecular structures (glycolipids and glycoproteins). One of the main structural features of carbohydrates is the presence of the glycosidic bonds. At that the number of glycosidic residues of carbohydrates can determine their cryoprotective effect. Therefore, in the next series of experiments was determined the efficiency of mono-, di- and trisaccharides in the case of the preservation of bull semen (Table 2). Table 2. Efficacy of mono-, di- and trisaccharides in the cryopreservation of bull semen (n=5) The number of glycoside residues

Indicators of thawed semen: Name of carbohydrates

Motility, points

Lifespan, hours

ASR, c.u.

The number of intact acrosome, %

1

Galactose

2,0±0,34

4,5±0,73

3,9±1,63

29,0±6,42

2

Lactose

3,3±0,34

7,5±0,55

11,7±0,60

27,0±6,28

2

Maltose

3,8±0,27

6,8±0,73

11,2±1,40*

27,5±6,31

2

Saccharose

4,0±0,28

9,7±0,83*

16,4±1,90

38,5±6,88

3

Raffinose

4,0±0,31

8,7±0,67

16,4±1,62

30,0±6,48

*The differences were significant in comparison with the monosaccharide The obtained results demonstrate that the di- and oligosaccharides more effective at the freezing of seed of the bull in comparison with monosaccharides. In this study, in addition to physiological parameters of semen of the bull were studied the morphological status of acrosome after thawing of the object. The importance of the study of the acrosome status due to the fact that the acrosome being significantly hydration glycoprotein, hydrophilic easily swell-able and water-soluble complex (6) may be vulnerable as a result of exposure to extreme factors at different technological stages. First of all, 251

increased of water content indicates an increased negative surface charge of acrosome membranes. From the results of table 2 it follows that the best indicators for the conservation of acrosome of bull gametes obtained when using sucrose. Apparently, this carbohydrate is able to neutralize the negative charge of acrosome, thereby creating optimal conditions for the preservation of the morphological structures of bull gametes. From data of table 2 it also follows that at the quality of the thawed semen of bull affects not only the quantity of monosaccharide residues in the carbohydrate molecule, but also the physiological and biochemical characteristics and the physical situation prevailing in cryobiological system in the process of conservation of the genomes of farm animals. Thus it is necessary to consider the fact that the reproductive cells of different species of animals differ in the variability of physiological and biochemical parameters (1), and therefore the different resistance to temperature stress (3, 4). Thus, the carbohydrates can be used as effective components of mediums, but in each case it is necessary to choose the optimal variant. The researches allow making the following conclusions: 1.

2. 3.

The polarity of the ingredients of synthetic mediums has a significant impact on the cryobiological indicators of stored objects due to intermolecular interaction them through ionic bonds, with elements of the cytoplasmic membrane. Mechanisms of cryoprotective effect of polar compounds can be realized through the formation of intermolecular interactions in cryobiological systems. At creation of new cryoprotectants is necessary to take into accounting their physicalchemical properties and species specificity of the preserved material.

Acknowledgements This research work was carried out with the support of Institute of Physiology and Sanocreatology and was financed from Project 15.817.04.01 A "Food in accordance with the сonstitution. The effect of food on sanogenic reproductive material". REFERENCES 1. Balan, I.: Modificări moleculare şi morfologice dirijate ale celulelor spermatice în progresia spermatogenezei. J. Buletinul AŞM, Ştiinţele vieţii, 2012. 1. 65-82. 2. Boldirev, A. A.: Vvedenie v membranologiu. Izd-vo MGU, Moscow, 1990. 208. 3. Boronciuc, G. V. – Balan, I. V.: Structurno-functionalinie i biohimicescie izmenenia v biologicescih sistemah pri crioconservatii. Tipogr. AŞM, Chişinău, 2008. 632. 4. Furdui, F. I. – Balan, I. V. et al.: Temperaturnozavisimie reactii v processe crioconservatii. Tipogr. AŞM, Chişinău, 2013. 608. 5. Melnicova, O. V. – Bondarenco, T. P.: Modifitiruiuscee deistvie glucozi na ciuvstvitelinosti eritrocitov c temperaturnomu i osmoticescomu stressu. J. Fiz-him. processi v criobiologicescih sistemah, 1991. 68-78. 6. Nicolov, I. - Nestorova, J. et al.: Investigation of the semenogram and morphological changes of he-goat spermatozoa during equilibration. Macedonian Journal of Reproduction, 1996. 1. 75-78.

252

Identifying of opportunities to maintenance reproductive health as a result of the study of lipid spectrum of sperm A spermiumok sejtmembrán lipid tartalmának és ennek a termékenyítő képességre kifejtett hatásának a vizsgálata Buzan Vladimir*, Boronciuc Gheorghe, Balan Ion, Mereuța Ion, Roșca Nicolae, Cazacov Iulia, Bucarciuc Melania Academy of Sciences of Moldova, Institute of Physiology and Sanocreatology, MD 2028 Chişinău, Republic of Moldova *e-mail: [email protected]

SUMMARY Phospholipids as a component of the lipid spectrum represent the main part of structural integrity of sperm cell membranes. It is considered as a natural fecundity factor which contributes to improving of spermatozoa cell membrane function by regenerative processes. Therefore, the purpose of the study was to examine the content of phospholipids, at various stages of a cryopreservation of sperm. In results of the conducted researches is established that the contents of phosphatidylcholine prevails above all fractions of phospholipids, which consistently decreases in the course of a cryopreservation. These changes are inherent to all of spermatozoa. However, due to the fact that the content of phosphatidylcholine prevails over the other phospholipids, it is necessary to consider that this indicator can be criterion of a fertility rate of spermatozoa which defines reproductive health of organisms. Key words: phospholipids, reproductive health, phosphatidylcholine, sanogenic status, cryopreservation. ÖSSZEFOGLALÁS A spermiumok sejtmembrán működésében a zsírok közé tartozó foszfolipidek a legfontosabb szerepet játszó szerkezeti elemek közé tartoznak. Feltételezhető, hogy a foszfolipidekkel, ̶ mint a termékenyítésben fontos szerepet játszó természtes faktorok ̶ a spermiummembrán működése helyreállítható és növelhető. A kísérlet célja az volt, hogy a spermiumok mélyfagyasztása során vizsgálja a foszfolipidek változását. A foszfatidilkolin mennyisége – a foszfolipidek egyéb frakcióival szemben – folyamatosan és a legnagyobb mértékben csökkent a mélyfagyasztás során. Ez alapján a foszfatidilkolin a spermiumok működésében meghatározó és a spermiumok termékenyítő képességének előre jelsző indikátora lehet. Kulcszsavak: foszfolipid, termékenyítő képesség, foszfatidilkolin, mélyfagyasztás

253

Introduction It is proved the participation of phospholipids in the regulation of the work of membrane receptors and enzymes in the regulation of metabolic processes, both inside and outside the cell. Being a structural element of lipoproteins and also participating in the processes of blood coagulation, phospholipids determine hemodynamics and the level of cholesterol in the blood (1). A large variety of biological activity of phospholipids can be explained by feature of their chemical structure, which is characterized by: the presence of charged groups in the hydrophilic part of the molecule, the presence of biologically available phosphorus, polyunsaturated fatty acids and choline - the active component of phosphatidylcholine. Thanks to its indispensability as a building material of biological membranes cellular and subcellular structures, phosphatidylcholine takes an active part in a huge number of physiological and biochemical processes at all levels of organization of biological objects. Phosphatidylcholine eliminates damage to cell membranes with the restoration of their functions and in the spermatozoa. So phosphatidylcholine showed the considerable activity in the protection and restoration of reproductive cells after the destruction of their with cold shock. In connection with this phosphatidylcholine can be considered promising cryoprotector in the composition of medium for cryopreservation (6). In connection with above mentioned, the purpose of the conducted research was to study the cryogenic changes of phospholipids as an indicator that characterizing the sanogenic status of reproductive cells of bull. Experimental methods In the experiments used the sperm of the bulls of Holstein breed. Extraction of lipids carried out by the method which is based on a destruction of the protein-lipid connection by the polar solvents with the subsequent extraction of lipids by non-polar solvents which are united in one mixture, containing water in the ratio 1:2:0,8. In the experiments used the colorimetric determination of phosphorus without burning. The colorimetry was performed at 820 nm in a spectrophotometer SF-26. A calibration curve was built according to the standard solution of monopotassium phosphate. Translation of phosphorus in the phospholipids was made on the grounds that a molecule of phosphorus is 1/25 part of the phospholipid mass. Research of phospholipid fractions of spermatozoa were made by the method described by the M. Kates (4) with the use of plates 9x12 cm, which was coated with silica gel «L» and «LSL», of the firm «Hematol» in the ratio of 1:0,6. Extract of lipids was received according to the above described method, then extract was dried in rotary evaporator and the sediment was dissolved in 0,5 ml of mixture of chloroform:methanol (1:1). The received mixture of lipids was used for chromatography, and their separation was carried out in the system of chloroform:methanol:water (65:25:4). The identification of the phospholipids was performed by comparing them with the standard solution of lecithin, Rf and сhromatograms of the chicken eggs (5). 254

Statistical processing of the research was conducted with the help of student's t-test. Results and discussion Phosphatidylcholine is the main and the most versatile phospholipid, as presented in the various cell membranes. Therefore, in the studies have examined the change of phospholipids under the influence of factors of cryopreservation. As a result of conducted experiments is established, that in the gametes of bull the greatest numbers are represented by a fraction of phospholipids, such as phosphatidylcholine (PC), phosphatidylethanolamine (PEA) and cholesterol (C) (Table 1). Minor components of the gametes of bull are presented by phosphatidylserine (PS) and cardiolipin (CL). Table 1. The content of phospholipids in the technological processing of the sperm of bull, mg/100g of spermatozoa (n = 7) Elements of technological processing dilution

refrigeration

defrosting

М±м

М±м

М±м

Phosphatidylserine

221,9 ± 9,9

189,4 ± 8,3

156,9 ± 5,4*

Sphingomyelin

238,1 ± 24,4

189,4 ± 20,2

140,7 ± 17,9*

Phosphatidylcholine

1649,4 ± 40,6

1253,3 ± 64,0*

979,4 ± 78,5*

Phosphatidylethanolamine

607,1 ± 11,3

541,1 ± 16,7*

389,6 ± 39,0*

Cardiolipin

216,5 ± 17,9

173,2 ± 16,2

140,7 ± 18,0*

Cholesterol

415,6 ± 10,9

379,0 ± 10,6

342,0 ± 10,6*

6,93

6,63

6,94

Title of lipids

The ratio of PC/SM

Note: * The difference is statistically authentic in compared with diluted sperm Cooling and retention of the diluted seed of bull at the temperature of 4˚С leads to a significant decrease of the total quantity of phospholipid fractions of sperm. These changes take place due to the fractions such as phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine. This, in our opinion, testifies to the high vulnerability of these factions, in the process of preservation-depreservation, compared with other fraction of phospholipids. In further technological processed can be traced decrease of the rest factions of the phospholipids. Therefore, at freezing-defrosting sperm of bull the changes of content of fractions of phospholipids, unlike protein fractions, have unidirectional character - their content is decreased.

255

Low-temperature processing of sperm stimulates the development of lipid peroxidation (LPO) (2) and apparently activates phospholipases. LPO, in turn, at biological freezing is an important element of pathology, contributing to the reduction of mobility and respiratory activity of spermatozoa. At present it is now known that the easily oxidable phospholipids are the CL and PEA but PC on the contrary, inhibit oxidation processes. The last is present in large quantities in sperm of a bull, which indicates higher stability of spermatozoa to redox influence. The obtained data in the light of modern understanding of the role and functions of lipids in maintaining and strengthening reproductive health, with adequate certainty show that the lipid composition of the sperm of bull, possessing specific characteristics, determines their cryoresistance, and phospholipids are interrelated in membrane structure and correlate with sanogenic condition of cells. Protective effect of exogenous lipids, as well as specific changes in their composition in the area of low temperatures indicate a significant role of these compounds in maintaining homeostasis in extreme environmental conditions. The fact that, when cooled significantly reduced amount of PC and PEA suggests that this factor affects biological membranes on both sides at the same time as the first phospholipid is located mainly on the outer, and the second - on the inner side (3). Generalization of the results of the conducted researches allows making the following conclusions: 1. 2. 3.

In the process of sperm cryopreservation of bull, there is a reduction of the content of phospholipids at all technological stages. From all phospholipids of the spermatozoa, quantitatively more is contained of phosphatidylcholine. The ratio PC/SM can be used as a criterion of the functional state of thawed spermatozoa that predetermine their reproductive health.

Acknowledgements This research work was carried out with the support of Institute of Physiology and Sanocreatology and was financed from Project 15.817.04.01 A "Food in accordance with the сonstitution. The effect of food on sanogenic reproductive material". REFERENCES 1. Abramcenco, V. B.: Antioxidanti i antighipocsanti v acusherstve (Ocsidativnii stress v acusherstve i ego terapia antioxidantami i antighipocsantami). Dean, Saint Petersburg, 2001. 400. 2. Boronciuc, G. V. – Balan, I. V.: Structurno-functzionalinie i biohimiceskie izmenenia v biologhiceskih sistemah pri crioconservatzii. Tipogr. AŞM. Chişinău, 2008. 632. 3. Ghennis, R.: Biomembrani, moleculearnaia structura i functzii. Mir, Moscow, 1997. 622. 4. Kates, M.: Tehnica lipidologhii. Mir, Moscow, 1975. 270. 5. Maddi, A.: Biohimiceskie isledovania membran. Mir, Moscow, 1979. 400. 6. Quin, P. J. – Chow, P.Y. et al.: Evidence that phospholipid protects ram spermatozoa from cold shock at a plasma membrane site. J. Reprod. Fertil., 1980. 60 403-407.

256

Development of a tail-mounted calving alarm – phase 2 of a pilot study Farokra rögzíthető ellés előrejelző fejlesztése – kísérleti vizsgálat második fázisa English Lisa1, Murphy John2, Mee John2* 1

2

Animal Sensing Limited, Main St., Bansha, Co. Tipperary. Animal and Bioscience Research Department, Teagasc, Moorepark, Co. Cork, Ireland *e-mail: [email protected]

With recent advances in bio-sensing technologies it may now be possible to use an algorithmic approach to monitor impending calving. In 2014 phase one of a study on calving prediction was carried out to (1) assess the feasibility of mounting a sensor on a cow’s tail, (2) determine a set of behavioural changes that can be used to predict time of calving and (3) develop an algorithm that will trigger an alarm mechanism. The sensor readings from the accelerometer on the cow’s tail were communicated every 2 seconds via radio frequency to a base station where they were stored on micro-SD cards. The base station was connected to the GSM network over a range of c. 30m indoors, with a capacity for up to 20 tail units. Some practical issues arose during this study with the tail-mounted sensor; cows dislodged the device from each other’s tails and oedema formed in the tail at device attachment. In 2015 phase 2 was carried out to resolve issues which arose during phase 1. Firstly the colour of the self-adhesive bandages and the plastic waterproof housing units were changed from blue and Perspex, respectively, to black. Secondly, the ProWrap bandage was replaced by a Neoprene wrap with Velcro fastening. Thirdly, the sensor unit was reduced in size and weight from 133 to 50g. The second generation devices were attached to the tails of 10 dairy cows for up to 6 days before calving. These changes eliminated the problem of cows dislodging the devices and allowed the devices to remain on the tail for up to five days before oedema began to develop. Furthermore, the behavioural changes recorded in 2014 (tail raise frequency and duration and bouts of standing and lying down) were confirmed in the raw data collected during phase 2.

257

Case of oestrus synchronization and artificial insemination of Highland Cattle in Poland “Highland” szarvasmarha ivarás szinkronizálása és mesterséges termékenyítése Lengyelországban Kołodziejska-Lesisz Joanna1*, Zalewski Konrad2, Zaremba Tomasz2 Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, 2Department of Large Animal Diseases with Clinic, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland 1

*e-mail: [email protected]

Preface: Highland cattle (Scottish Highland breed) is an old Scottish cattle breed, characterized by long horns, shaggy coat and small size. Highland Cattle breeding in Poland is not popular. It is carried out mainly on the foothill and mountain areas in the southern part of the country, unattractive areas due to the lack of feed. Highland breed cows represent low nutrient requirements and also due to the unusual appearance could vary country side landscape. Pharmacological intervention in the oestrus cycle and artificial insemination in Highland cattle is carried out occasionally. Aim of the study: Determining the effectiveness of oestrus synchronization and artificial insemination of this breed of cattle. Materials and methods: In July of 2014 the procedure of estrous synchronization and artificial insemination in Highland cows was carried out in the herd on the Beskid Niski area. The purpose of such proceedings was to improve the characteristics of herd breeding performance as well as slaughter and meat quality. Six cows 7-8 years old were randomly chose, all calved in the spring of the same year. The animals were free of disease perceptible in the clinical examination and were monitored for infectious diseases. The gynaecological ultrasound examination revealed completion of uterine involution and the absence of gynaecological disorders, ovaries were acyclic. Cows were kept only on a pasture with their calves, fed with green fodder: grass, clover, alfalfa, with access to water ad libitum. Oestrus synchronization protocol started with the insert of intravaginal progesterone device and GnRH analogue injection, after 7 days the device was removed and PGF2a analogue injection was administrated, a third injection of a GnRH analogue was given simultaneously with the insemination 48 hours after removal of the device. All cows were reinseminated after 12 hours. The insemination was performed with semen frozen in liquid nitrogen from the bull recorded in the Scottish Highland Cattle Society Book, brought from Scotland.

258

During the treatments air temperature was about 20 °C and high humidity was noticed. The procedure was associated with herding the cows with calves from pasture to corral and a significant stress in unaccustomed animals. Results and conclusions: One cow repeated oestrus after 21 days, was isolated from the others and mated with a bull. Other cows have been tested by ultrasound in late September. Pregnancy was confirmed in 5 cows. Births occurred from the 20th of April to the 1st of May 2015 (two cows 10 and 5 days before the scheduled date, 2 cows within the term, and one cow day after the term). The described method of oestrus synchronization and artificial insemination demonstrates high efficacy in this breed of cattle, especially if a strong stress response in females and high air temperatures are taken into consideration.

259

Use of liposomal preparations of silver nanoparticles with different composite agents for treatment of bovine endometritis Ezüst nanorészecskéknek liposzomális készítményekben való használata különböző kompozit anyagokkal szarvasmarha endometritis kezelésére Vlizlo Vasylovych Vasyl, Gevkan Ivanovych Ivan, Syrvatka Jaroslavovych Vasyl*, Slyvchuk Ivanovych Yurii Institute of Animal Biology NAAS, V. Stusa str., 38, Lviv, 79034, Ukraine *e-mail: [email protected]

Silver nanoparticles have great potential of use for treatment of different diseases due to strong toxic effect concerning more than 650 species of bacteria, viruses, fungi and protozoan. Creation of new liposomal preparations with silver nanoparticles and studying of their effectiveness for treatment of different infectious diseases related with bovine reproductive system has significant interest in veterinary practice. The main aim of the study was the investigation of effectiveness silver nanoparticles use with different composite agents in liposomal preparations for treatment of bovine endometritis. For this purpose, we used silver nanoparticles with polyvinylpyrrolidone and hyaluronan obtained in previous research. Spherical nanoparticles with size 10-12 nm were included in liposomes by sonication. Transmission electron microscopy and light microscopy were used for characterization of preparations. For the study of therapeutic potential of new liposomal products with silver nanoparticles we examined their effectiveness for treatment of bovine endometritis. The cows with clinic symptoms of endometritis were treated liposomal form of silver nanoparticles with polyvinylpyrrolidone and hyaluronan in at a dose of 20 ml/day during 6 days. The condition of the animals was monitored by ultrasound. Blood sampling for determine hematological and biochemical values was done two times: the day before the compounds administration and on day 7 after the compounds administration. The results showed that silver nanoparticles with polyvinylpyrrolidone in liposomal form were more effective (efficiency 91%) for treatment of bovine endometritis than liposomal preparation of silver nanoparticles with hyaluronan (efficiency 75%). Those dates were confirmed by biochemical and hematological analysis of blood samples obtained before and after drug administration. Therefore, liposomal preparation of silver nanoparticles with polyvinylpyrrolidone has great positive effect on treatment of bovine endometritis and can be applied in veterinary practice.

260

Occurrence, etiology and significance of hypokalemia in cows Hypokalaemia előfordulása, kóroktana és jelentősége szarvasmarhában Fürll Manfred* Large Animal Clinic for Internal Medicine, Veterinary Faculty, University of Leipzig, Leipzig, Germany *e-mail: [email protected]

SUMMARY Potassium is the main cation of intracellular space and performs important functions. Disorders of potassium homeostasis are the cause of various diseases. The potassium concentrations in blood and urine give no conclusions on potassium supply of the feed, but promote anorexia hypokalemia. Hypokalemia comes mainly at downer cows, cows with left side DA and inflammations. Cause of hypokalemia is (organ) inflammation (retained placenta, endometritis, enteritis, peritonitis); Cytokines (TNFα) from the visceral fat also damage. Treatment consists in rigorous combat of basic diseases and in an oral dose of 0.4 g KCl/kg BW/day (100 mmol IV KCL in continuous drip is also possible). Hypokalemia is usually coupled with hypophosphatemia. Therefore is recommended when unsuccessful primary or secondary treatment of downer cows (atypical parturient paresis) 0.4 g KCl/kg BW/day orally and IV 90 g Na2HP04/NaH2P04 to give. Potassium concentrations <2 mmol/l are almost hopeless. Key words: potassium, hypokalemia, milk fever, abomasal displacement, septicemia ÖSSZEFOGLALÁS A kálium az intracelluláris térben található fontos funkciókat betöltő fő kation. A kálium háztartás zavarai különféle betegségeket idéznek elő. A vér és a vizelet koncentrációja nem ad információt a takarmány káliumtartalmára, de elősegíti a hypokalaemiás anorexiát. Hypokalaemiát találni elsősorban az elfekvő és baloldali oltógyomor helyzetváltozásban szenvedő tehenekben. A hypokalaemia oka (szervi) gyulladás, magzatburok visszamaradás, méhgyulladás, bélgyulladás, hashártyagyulladás); a zsigeri zsírszövet sérüléséből felszabaduló cytokinek (TNFα). A gyógykezelés az alapbetegség kezeléséből és 0,4 g KCl/ ttkg per os adásából áll (100 mmol KCl infúzió alkalmazása is lehetséges). Hypokalaemia rendszerint hypophosphataemiával párosul. Ezért az elfekvő tehenek sikertelen elsődleges vagy másodlagos kezelése esetén (atipikus ellés utáni bénulás) 0,4 g KCl/ttkg szájon át és 90 g Na2HP04/NaH2P04 iv adása javasolt, azonban ha a vér káliumkoncentrációja <2 mmol/l, a kezelés szinte reménytelen. 261

Kulcsszavak: kalium, hypokalaemia, ellési bénulás, oltógyomor-helyzetváltozás, septikaemia Significance of Potassium: Potassium is the main cation of intracellular space and performs important functions as a) affect the acid-base balance, b) contributing to membrane potentials and neuromuscular conduction c) metabolic effects d) influence on osmotic pressure and water balance. The K requirement in cows is 5-7 g/kg DM. Potassium deficiency does not occur in existing feed intake as adequate K is contained in the feed. The potassium homeostasis is mainly regulated by the mineralocorticoid aldosterone, which promotes potassium and H excretion as well as the Na retention (1, 11, 30). Disorders of potassium homeostasis are mainly caused by reduced or absent feed intake and diarrhea (3, 6, 7, 28, 36). In (per) acute disorders can both occur hypokalemia (lack of uptake, renal loss, gastrointestinal losses [diarrhea, vomiting], second stress phase) and hyperkalemia (strong hypoxia and acidosis, increased glycogenolysis, aldosterone, first stress phase, intravascular hemolysis) (26). Hypokalemia can achieve nontherapeutic manageable extent and lead to exitus letalis. Potassium oversupply has subclinical important implications, as favoring of mastitis, fertility disorders, milk fever and hypomagnesemia (12, 13, 17). Potassium in the blood serum of healthy cows At the Leipzig’s Large Animal Clinic were carried out various potassium studies with the analysis of a total of 1501 healthy SB/RF and FV and BV cows (table 1). The potassium concentrations are 4.40 ± 0.36 peripartal mmol/l serum. A significant impact of feeding in mountainous areas with high grass and proportion of racial SB, FV and BV could not be established (21). Table 1: Potassium (mmol/l serum) in 1501 healthy SB/HF/FV/BV cows (x̅ ±s) peripartal in various studies (R = region; S = Saxonia; Th = Thuringia; Ba = Bavarian Ti = Tirol); we = weeks, d = days n

8 we a.p.

4 we a.p.

thesis

R

4,25±0,45

19

S

100

4,55±0,32

27

S

200

4,38±0,52

22

S

4,32 ±0,35

43

2 we a.p. 4,41±0,36

3 d p.p. 4,40±0,45

4-8 we p.p.

p <0,05

20

4,9 ± 0,31

4,8 ± 0,19

4,70±0,31

4,50±0,64

4,40 ± 0,45

-

1

Th

32

4,5 ± 0,43

4,70±0,33

4,50±0,38

4,60±0,49

4,4 ± 0,28

-

29

Th

4,50±0,30

4,50±0,30

4,40±0,30

4,70±0,30

4:1,3; 2:3

16

Th

4,23±0,43

4,23±0,43

4,37±0,50

-

18

S

4,40±0,40

4,80±0,70

-

33

Th

25

4,00±0,31

3,92±0,25

4,08±0,40

-

15

S

25

4,20±0,35

4,33±0,45

4,23±0,25

-

14

S

206

4,60±0,25

32

S

21

Ti

2

Ba

25

NS

50 24 103

4,40±0,50

252

BV cows

21

FV cows

400

4,40±0,40

4,3 ±0,45

4,40±0,40

4,50±0,35

4,50±0,40

4,21±0,25 4,22±0,49

4,13±0,46

4,17±0,43

262

4,17±0,37

1:2,3,4;2:3,4

The potassium contents in the feed differed with seasonal maxima in summer and minima in the winter, in the blood serum but only moderately and in urine reversed to feed content (22). Investigations on 252 Tyrolean BV cows showed that regardless of the high K content in the feed, the K concentration as far as possible remain constant in the blood serum (table 1). Overall, the known reference values from 3.9 to 5.2 mmol/l are confirmed influences regardless of Race (SB/HF/FV/BV) year time, feeding and lactation (12, 13). The K concentrations in blood and urine do not allow conclusions about the potassium supply with food (22). Potassium and acid-base balance: Potassium influences as a strong cation significantly the food and metabolism alkalizing. For the cation anion balance (DCAD) in feed potassium is as dominant as the net acid-base excretion (NABE) in the urine: DCAD/feed = [K + Na] - [Cl + S]; NABE / urine = [Na + K + Ca + Mg + HC03] - [Cl + S + P + org. acids + NH4]. Urinary pH and NABE are strongly influenced by the potassium (3, 5, 7, 11, 13). This dependence shows the potassium and NABE changes in five days fasting sheep (Fig. 1). Figure 1. Potassium and pH levels in blood and urine in five-day fasting sheep (13)

In diseases the deficiency of potassium intake the potassium excretion is throttled by the kidneys and the urine is acid (aciduria) (11, 28). In cows with hypokaluria and hyperkaluria are usually the ketone bodies and increases urea in the blood (12, 13). Potassium in the blood serum of ill cows: In several follow-up studies on morbidity and potassium concentrations were analyzed at the Large Animal Clinic for Internal Medicine Leipzig (1, 2, 14-16, 18, 19, 21, 22, 25, 27, 29, 32, 33). These have shown that feed high potassium contents correlated significantly with the incidence of milk fever and claw disease. The urinary potassium concentrations are in a reverse relationship to these diseases.

263

The periparturient potassium concentrations in various diseases (Fig. 2) show that in no diseases neither a. p. (ante partum) before disease onset yet p.p. (post partum) the medians are < 3.9 mmol/l (16). These findings are understandable since the potassium blood concentrations do not provide information on the potassium content in the feed and the K-supply (22). More plausible information provides the urinary potassium concentration: they lowers the NABE is in cows with retained placenta, milk fever and mastitis (16). Obviously, these diseases are favored by disturbances of the potassium metabolism as well as milk fever, laminitis, mastitis and fertility disorders. In the frequent production diseases endometritis, mastitis, milk fever, laminitis and infertility is usually in practice normokalemia in the blood (Fig. 2). 3 days p. p. the hypokalemia portion in production diseases is highest and amounts to 1.4%. Figure 2. Peripartal potassium concentrations (mmol/l; medians) in healthy and p.p. ill cows (16)

Potassium in downer cows: Potassium has dual connections to recumbency: a) as a cause of food alkalization and thus favored the milk fever, b) as potentially "own cause" for the recumbency (tetraplegia). The importance of potassium surplus in food with increasing cation anion balance (DCAD) for the milk fever is well known (22). In urinary potassium concentration > 300 mmol/l is a high risk for milk fever (19). The question of hypokalemia as its own recumbency is more difficult to answer. The potassium medians of 325 peripartal examined the recumbency cows were within the normal range (Fig. 2); significant differences to healthy cows did not exist. In milk fever cows occur promotional hypokalemia < 3 mmol/l 3 days p. p. to 2.6%. Potassium in cows with hypophosphatemia: Hypophosphatemic downer cows have towards milk fever cows a different etiology and clinic. They occur mainly from calving until 30 days p. p., have clear sensorium, normal feed intake and cannot rise in the hindquarters. In the blood they have hypocalcemia (p > 0.05), strong hypophosphatemia (p < 0.01) and frequently hypokalemia. The main causes are strong inflammation, such as endometritis or enteritis. 264

In human medicine the effects of hypokalemia are described electrophysiologically with hyperpolarization and decreased neuromuscular excitability. Under 110 hypophosphatemic cows with abomasal displacement of Leipzig’s Large Animal Clinic cows with the Ex. letalis had also pronounced hypophosphatemia (x̃ = 0.7 mmol/l), hypocalcemia (x̃ = 0.91 mmol/l) and hypokalemia (x̃ = 1.95 mmol/l) (Fig. 3), i.e., in addition to the already unfavorable Pi and Ca values in addition prognostically hopeless potassium concentrations. In a second clinical trial for hypophosphatemia the Ca concentrations were indeed normal, the potassium concentrations but despite treatment with intravenous KCl supply (100 mmol/day) and oral KCl administration (50 to 100 g/day) with x̃ = 1.6 mmol/l also strongly reduced (Fig. 3). In both studies, the cows with strong hypophosphatemia besides the abomasal displacement had also accompanying diseases with Inflammation such as endometritis/lochiometra and enteritis. In these cows we calculated a strong negative correlation between potassium and TNFα. Figure 3. Electrolytes and acid base state in hypophosphatemic downer cows with inflammatory accompanying diseases in patients of Large Animal Clinic for Internal Medicine Leipzig

In human medicine, hypophosphatemia is regarded as features of the septicemia. They can be explained by TNF induced inhibition of the Na-Pi II Co-transport via inhibition of Pabsorption in the intestine and in the kidneys (4, 20, 31). The hypokalemia is caused by a) the reduced or zero feed intake and b) inflammations (cytokines) (Fig. 4). These leads to increased aldosterone production and thus to more potassium excretion. In cows with abomasal displacement (24) observed a strong negative correlation between potassium and aldosterone. DEMBEK et al. (8) describe in septic foals positive correlation

265

between aldosterone, angiotensin II, ACTH and cortisol. In addition, the oxidative stress inhibits the activity of Na-K-ATPase (9). Figure 4. Rising ACTH, cortisol, aldosterone and declining potassium concentrations (below-right) in septicemic rats (10).

Potassium in cows with abomasal displacement (DA): Newer literature for hypokalemia in cows focuses on cows with abomasal displacement (6, 7, 23, 26, 35). There reduced feed intake and impaired renal function is mainly held responsible for hypokalemia. Peripartal follow-up examinations at 64 cows with abomasal displacement later for various companies demonstrated, however, that the potassium concentrations at all disease were physiologically > 3.9 mmol/l (16, 23, 34, 33). The same applies to the potassium concentrations in cured cows with abomasal displacement (Fig. 5). But in cows with Ex. Letalis the potassium concentration fell on unfavorable < 2.00 mmol/l (26). In cows with abomasal displacement different organ inflammations have obviously an important significance for the development of hypokalemia. Fig. 6 shows that heavy hypokalemia occurs particularly common in cases with severe inflammation, such as septicemia, enteritis, peritonitis and stomach ulcers.

266

Figure 5. Potassium concentrations in cured and DA cows with Ex letalis at first (E) and last (A) control in patients of Large Animal Clinic for Internal Medicine Leipzig (LDA = left side abomasal displacement; RDA = right side abomasal displacement) (26)

Figure 6. Frequency inflammatory organ disease with respect to potassium classes in the blood in 1198 patients of Large Animal Clinic for Internal Medicine Leipzig

From literature reports and our own investigations can be postulated the pathogenesis for hypophosphatemia and hypokalemia as shown in table 2.

267

Table 2. Significance of inflammation for origin of hypophosphatemia and hypokalemia in cows TNFα→ inhibition of NaPiCo-transporter II (4, 20, 31) ↓ Pi-resorption in enterocytes

↓ Pi-reabsorption in kidneys

↓ Piintake

↑ Piexcretion

Hypophosphatemia

„Sepsis“→ activation of adrenal cortex (10) ↑corticosteron ↑ aldosteron secretion secretion ↑Na-↓K

↑ Kexcretion Hypokalemia

Treatment of hypokalemia. Consequent symptomatic therapy is respected particularly to inflammation (endometritis, mastitis, enteritis). Etiologic hypokalemia therapy means oral (or IV) potassium-substitution: 1. Inflammation (sepsis) combating (non-steroidal / nonsteroidal) antiphlogistics/analgesics 2. Hypokalemia substitution • •

KCL substitution: 0.4 g KCl/kg BW/day orally IV 100 to 200 mmol KCl/day per slow drip (potassium phosphate B. (3) (0.2 – 0.5 mmol/kg BW/day [man]); potassium phosphate "Fresenius" 1molar infusion additional ampoules (human) 0.4 mmol phosphate/kg BW/day)

3. Treatment of "hypophosphatemia" • •

IV 90 g Na2HP04/NaH2P04, phosphate orally

CONSTABLE et al. (7) found the strongest effects in 3hourly administration of 0.05g KCL/kg BW, the 2x-dose of 0.20 g KCl/kg BW was similar well (Fig. 7). For use of aldosterone antagonists in cattle there are no experiences. If the first (second) treatment against milk fever is unsuccessful, we recommend under practical conditions additional IV treatment with phosphate buffer and orally with KCl. Figure 7. Potassium plasma concentrations in differentiated oral KCl substitution in hypokalemic cows (7)

268

REFERENCES 1. Bauerfeld, J.: Untersuchungen zur Prophylaxe der Gebärparese bei Kühen durch Verfütterung anionenangereicherter Rationen in der Trockenstehperiode. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2003. 2. Bäuml, D.: Vorkommen und Bedeutung von Normokalzämien bei post partum festliegenden Kühen. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2014. 3. Braun, U. – Eicher, R. – Bracher, V.: Inneres Erbrechen beim Rind – Untersuchungen über das abomasale Refluxsyndrom bei verschiedenen Erkrankungen des Verdauungsapparates. Schweiz. Arch. Tierheilk., 1988. 130. 225-236. 4. Chen, H. – Xu, H. et al.: Tumor necrosis factor-alpha impairs intestinal phosphate absorption in colitis. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol., 2009. 296. G775-781. 5. Constable, P. D. – Gelfert, C. C. et al.: Application of strong ion difference theory to urine and the relationship between urine pH and net acid excretion in cattle. Am. J. Vet. Res., 2009. 70. 915925. 6. Constable, P. – Grünberg, W. et al.: Clinicopathologic variables associated with hypokalemia in lactating dairy cows with abomasal displacement or volvulus. J. Am. Vet. Med. Assoc., 2013. 242. 826-835. 7. Constable, P. D. – Hiew, M. W. et al.: Efficacy of oral potassium chloride administration in treating lactating dairy cows with experimentally induced hypokalemia, hypochloremia, and alkalemia. J. Dairy Sci., 2014. 97. 1413-1426. 8. Dembek, K. A. – Onasch, K. et al.: Renin-Angiotensin-aldosterone system and hypothalamicpituitary-adrenal axis in hospitalized newborn foals. J. Vet. Intern. Med., 2013. 27. 331-338. 9. Dobrota, D. - Matejovicova, M. et al.: Na/K-ATPase under oxidative stress: molecular mechanisms of injury. Cell. Mol. Neurobiol., 1999. 19. 141-149. 10. Flierl, M. A. – Rittirsch, D. et al.: Disturbances of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and plasma electrolytes during experimental sepsis. Ann. Intensive Care . 2011:53. doi: 10.1186 / 2110-5820-1-53. 11. Fromm, M. – Gäbel, G.: Niere: Kalium. In: v. Engelhard W, Breves G, Hrsg. Physiologie der Haustiere. 3. Aufl. Stuttgart: Enke; 2009: S. 304-306. 12. Fürll, M.: Vorkommen, Ätiologie, Pathogenese, Diagnostik und medikamentelle Beeinflussung von Leberschäden beim Rind. Vet. med. Habil.-Schrift, Leipzig, 1989. 13. Fürll, M.: Spezielle Untersuchungen beim Wiederkäuer, in: Moritz, A. (Hrsg.) Klinische Labordiagnostik in der Tiermedizin, Schattauer Verlag, 7. Aufl., 2013. 726-777. 14. Gengenbach, S.: Wirkungen von Catosal auf den Allgemeinzustand und den Stoffwechsel bei Kühen mit linksseitiger Dislocatio abomasi sowie bei Kühen im peripartalen Zeitraum. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2009. 15. Grosse-Uhlmann, N.: Stabilisierung des postpartalen Stoffwechsels bei Kühen mit dem Energietrunk Rindavit®. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2008. 16. Hädrich, G.: Untersuchungen zu der Entwicklung der Körperkondition, dem peripartalen Stoffwechsel und der Morbidität von Hochleistungskühen. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2007 17. Heilig, M. – Bäuml, D. – Fürll, M.: Potenzielle Bedeutung des Spurenelements Selen für die Entstehung der Gebärparese beim Rind. Tierärztl. Prax. Nutztiere, 2014. 42. 261-270. 18. Hoops, M.: Peripartaler Stoffwechsel und Morbidität bei Hochleistungskühen während eines Jahres. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2007. 19. Hörügel, U.: Wechselbeziehungen zwischen Säure-Basen- und Elektrolyt-Haushalt bei Milchkühen im peripartalen Zeitraum mit Hinblick auf die hypokalzämische Gebärparese. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 1998.

269

20. Ikeda, S. – Yamamoto, H. et al.: Downregulation of renal type IIa sodium-dependent phosphate cotransporter during lipopolysaccharide-induced acute inflammation. Am. J. Physiol-Renal., 2014. 306. 744-750. 21. Jäger, H.: Peripartaler Mineralstoffstaus bei Kühen in Tirol. Leipzig, no publ. 22. JÜNGER, C.: Untersuchungen zur K-Versorgung sowie deren Beziehung zu Gesundheits- und Leistungskriterien bei Milchkühen im Freistaat Sachsen. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2000. 23. Kastner, A.: Untersuchungen zum Fettstoffwechsel und Endotoxin-Metabolismus bei Milchkühen vor dem Auftreten der Dislocatio abomasi. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2002. 24. Köller, G. – Görigk, D. – Fürll, M.: Diagnostisches Potential von Aldosteron beim Rind. Internationaler Congress Proceedings „Zukunft gestalten“ Leipzig, 19. und 20. Juni 2015, 59-60. 25. Krikcziokat, J.: Peripartaler Säure-Basen-Status bei niedersächsischen Holstein Friesian – Milchkühen. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2015. 26. Meyer-Müller, A.: Untersuchungen zum Verhalten der Serum-Kalium-Konzentration bei Kühen mit Labmagenverlagerung und ihre Beziehung zum Krankheitsverlauf. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2014. 27. Rummer, K.: Nierenfunktionsuntersuchungen bei Kühen mit besonderer Berücksichtigung von Harnenzymen sowie der fraktionierten Elimination (FE) von Elektrolyten. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 1998. 28. Sattler, N. – Fecteau, G. et al.: Description of 14 cases of bovine hypokalemia syndrome. Vet. Rec., 1998. 143. 503-507. 29. Schriever, U.: Untersuchung zum Drenchen am ersten Tag post partum bei Kühen und Färsen. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2004. 30. Schröder, B. – Diener, M.: Grundlagen der Zellphysiologie. In: Engelhard, W. – Breves, G. (Hrsg.). Physiologie der Haustiere. 3. Aufl. Stuttgart: Enke; 2009. S. 5-22. 31. Shor, R. – Halabe, A. et al.: Severe hypophosphatemia in sepsis as a mortality predictor. Ann. Clin. Lab. Sci., 2006. 36. 67-72. 32. Siebenaller, C.: Untersuchungen zum peripartalen Festliegen bei Milchkühen in Mittelgebirgsbetrieben. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2009. 33. Stertenbrink, W.: Dislocatio abomasi bei Schwarzbunten Kühen: Untersuchungen während der Trockenstehperiode sowie bis 14 Tage post partum. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2009. 34. Thebille, E.: Vorkommen und Ursachen der Dislocatio abomasi in den Regionen Münsterland und Paderborner Land. [Dissertation med. vet]. Leipzig: Univ. Leipzig; 2008. 35. Türck, G. - Leonhard-Marek, S.: Potassium and insulin affect the contractility of abomasal smooth muscle. J. Dairy Sci., 2010. 93. 3561-3568. 36. Vörös, K. – Goetze, L. – Lattmann, J. – Scholz, H.: Serumelektrolyte und Parameter des SäureBasen-Haushaltes in Blut und Harn bei an Labmagenverlagerung erkrankten Kühen (unter Berücksichtigung des Refluxsyndroms). Zbl. Vet. Med. A., 1985. 32. 110-118.

270

Metabolic and production responses to xylanase enzyme preparation feeding in dairy cows Xylanáz tartalmú enzimkészítményekre adott metabolikus és termelési válaszreakciók tejelő tehenekben Könyves László1*, Jurkovich Viktor1, Kutasi József2, Bata Árpád2, Brydl Endre1 1

Szent István University, Faculty of Veterinary Science, H-1078 Budapest, István u. 2., Hungary, 2 Dr Bata Research and Development Ltd., H-2364 Ócsa, Pesti úti major, Hungary *e-mail: [email protected]

SUMMARY In the present pater authors presents the results of two Hungarian farm experiments on the effects of a xylanase enzyme preparation from Thermomyces lauginosus (Rumino-Zyme, Dr. Bata Ltd, Ócsa, Hungary) in dairy cows.In the Experiment I. the effects of Rumino-Zyme feeding on the ruminal volatile fatty acid (VFAs) production, parameters of energy and protein metabolism, milk yield, feed conversion rate (FCR) and body condition score were studied in high yielding dairy cows. The lignolytic enzyme preparation applied in the Experiment I. and fed to dairy cows at 34 g/day dosage increased the VFA concentration in the rumen from about 32 days after calving and onward. Increased VFA production has been followed by about 5 to 10% increase in the milk production and almost 0.1% increase in the butterfat production. Increased VFA production produced more balanced energy metabolism in the experimental cows as indicated by the lower incidence rate of hyperketonaemia, and lower aceto-acetic and Non Esterified Fatty Acid (NEFA) concentration in the blood of the experimental cows. Aspartate Amino-transferase (AST) activity was tendentiously higher in the control group and the proportion of control cows that had AST activity higher than 100 U/l was also higher in the control group. Both control and experimental cows showed balanced protein and acid-base metabolism throughout the experiment. Enhanced VFA production contributed to the betterment of energy balance in the experimental cows with a resultant improvement of feed intake and feed utilisation. Due to more balanced energy metabolism post-parturient weight loss of the treatment cows was lessened. In the Experiment II. the aim was to measure the effect of Rumino-Zyme on the energy- and acid-base metabolism of dairy cows in acidotic nutritional challenge conditions. The experimental preparation was added to dairy cows diet at 30 g/day dosage. These results indicated a well balanced rumen fermentation, resulted an optimal acetate/ propionate ratio, a well balanced energy metabolism without increased fat mobilization and

271

hyperketonaemia. In the experimental group there was not ruminal acidosis detected even the acidotic challenge by intensive grain load and elevated NFC in the daily ration of cows. Key words: Xylanase, Thermomyces lanuginosus, Rumino-Zyme, dairy cow, nutrition, milk production, rumen fermentation ÖSSZEFOGLALÁS A szerzők két magyarországi nagyüzemi kísérlet eredményeit mutatják be, amelyek célja a Thermomyces lanuginosus által termelt xylanáz enzimtartalmú takarmány-kiegészítő készítmény (Rumino-Zyme, Dr. Bata Kft., Ócsa, Magyarország) egészségre, metabolikus státusra és tejtermelésre gyakorolt hatásainak vizsgálata volt holstein fríz tejelő tehenekben. Az I. kísérletben a 34g/nap adagban adott készítmény bandőfermentációra, energia- és fehérjeforgalomra, tejtermelésre, takarmányértékesítésre és testkondícióra gyakorolt hatásait vizsgálták. A vizsgálatba 2x100, második-harmadik laktációs tehenet vontak be kísérleti és kontroll csoportba sorolva A kísérleti csoport a készítményt a kontrolléval azonos takarmányadagjához hozzáadva a kísérlet teljes tartama alatt az ellés előtti 3 héttől a laktáció 110. napjáig kapta. A kísérleti csoportban a bendőfolyadék összes-illózsírsav koncentrációja a laktáció 32 napjától kezdődően magasabb volt. A tejtermelés 5-10%-kal, a tejzsír termelés 0,1%-kal haladta meg a kontrollét. A kísérleti csoprt kiegyensúlyozottabb energiaforgalmat mutatott, továbbá a takarmányfelvétel és takarmány-értékesítés kedvezőbb volt és kísérleti csoport tehenei kevesebbet veszítettek kondíciójukból is. A fehérje- és sav-bázis anyagcsere mindkét vizsgált csoprtban kiegyensúlyozott maradt. A II. kísérlet célja volt, hogy bendőacidózis kialakulására hajlmosító takarmányozási körülmények között (nem rost eredetű szénhidrát (NFC) terhelés abrakemeléssel) vizsgálják a Rumino-Zyme hatásait a bendőfermentációra, sav-bázis anyagcserére és energiaforgalomra tejelő tehenekben. A kísérletbe 2x20 holstein fríz, a laktáció első felében lévő tehenet vontak be és soroltak kíséleti és kontroll csoportba. A vizsgált készítményt a kísérlet 4 hete alatt a 30g/állat/nap adagban keverték a kísérleti csoport takarmányadagjába. A kísérleti csoport takarmányadagját a a 3. hétena bendőacidózis indukciója céljából + 2 kg, majd a 4. héten +3 kg kukoricadarával egészítették ki. A két vizsgált csoportban a vizsgált metabolikus paraméterek minkét csoportban a kísérlet teljes tartama alatt a normal élettani tartományban maradtak és nem különböztek szignifikánsan egymástól. Mindkét csoportban kiegyensúlyozott maradt a bendőfermentáció és a sav-bázis és energia forgalom. Az enzimkészítménnyel kezelt csoportban a hajlamosító abrakintenzív takarmányozás ellenére nem alakult ki bendőacidózis. Az eredmények alapján azt a következtetést vontuk le, hogy a Rumino-Zyme xylanáztartalmú enzimkészítmény tejelő tehenek takarmányát 30-34 g napi adagban kiegészítve elősegíti az optimális bendőfermentáció fenntartását, előnyösen befolyásolja a metabolikus egyensúlyi állapotok fennmaradását és pozitívan hat a tejtermelésre és a takarmányértékesítésre ami hozzájárulhat a tejtermelés gazdaságossági mutatóinak javításához.

272

Kulcsszavak: Xylanáz, Thermomyces lanuginosus, Rumino-Zyme, tejelő tehén, takarmányozás, tejtermelés, bendőfermentáció External Non Starch Polysaccharidase (NSP) enzymes are used in two ways. Firstly: enzyme pre-treatment of roughages and forages is regarded very promising (1, 8, 18, 26, 35). Secondly: direct feeding of enzymes in the daily ration is expected to promote the digestive processes in the stomach(s) and intestines, presuming the enzymes preserve their polysaccharidase activity in the gut. Chesson (9) was sceptic about the beneficial effects of saccharidase enzyme preparations in feeding of ruminants, because these enzymes may become inactivated in the rumen suspected. Later Hristov et al. (13) attested the stability of these enzymes in the ruminal environment and proved their quick inactivation at the low pH of the abomasum. Direct feeding of enzymes to cows increased the milk production by about 5 to 10% at the beginning of the lactation (17, 28) and in other experiments (22, 33) in the middle of the lactation. Schingoethe et al. (33) reported an increment in the butterfat and milk protein production of the treatment cows, however, authors failed to explain the background of the improvement. Other experiments (12, 21, 40) have shown that saccharidases increased the ruminal concentration of volatile fatty acids (VFAs). Direct feeding of these enzymes increased the microbial protein synthesis and improved ruminal digestibility of the fibre fraction (2, 40). In cows with positive energy balance enzymatic treatment proved inefficient (2). The positive and in some respect controversial data of the relevant literature (16, 23, 24, 31) have prompted us to study the effects of an enzyme preparation (Rumino-Zyme) high in xylanase activity on the ruminal volatile fatty acid production in ruminants (14, 15), and on fat and carbohydrate metabolism, and energy and acid base balance and on milk production of dairy cows (14). Experiment I. Materials and methods The enzyme preparation: Lignolytic enzymes are produced industrially by fungal cultures (8, 32, 34, 38). In our laboratory a thermophilic fungus, Thermomyces lanuginosus, known to produce cellulase free extracts high in xylanase and low in β-xylosidase, β-glucosidase and αarabinosidase activity (3, 29) was used to produce an enzyme preparation as reported elsewhere (20). The product (Rumino-Zyme) is a light-brown granulate (particle size: 400500 μm) of 90% dry matter (DM) content, which contains thermal resistant endoxylanase from the fungus Themomyces lanuginosus. IUB ranking of the enzyme is: endo-1.4ßxylanase, which preserves its activity within the range of pH 4.5-8.0 and 30-40 oC. Shelf life at 20 oC is longer than 6 months. Enzyme activity of the product is 2 000 IU∗/g (one unit of xylanase activity expressed as μmol of reducing /xylose equivalent/ sugar released in one min) The preparation hydrolyses xylans and arabino-xylans into mono-, bi-, tri- and oligosaccharides.

273

Place, animals and diets: The experiment was carried out at a loose housing dairy cattle farm of 2 000 Holstein Friesian cows. By pairing on basis of equal production and parity, two hundred Holstein Friesian cows of 2nd and 3rd lactation was assembled into an experimental and a control group of equal size. Housing and feeding regime of the experimental and control cows was identical with the exception that daily ration of the experimental cows contained 34 g enzyme preparation (Rumino-Zyme) mixed in 1 kg concentrate from about 3 weeks prior to expected calving till the 110th day of lactation. Data recording and samplings: Of the 100 experimental and control cows, 10 cows in each group were designated for taking ruminal fluid, blood and urine samples by about two weeks intervals from the beginning of the experiment (9±4.6 days before the expected parturition) till its end (107±4.6 days after parturition). VFA concentration of the ruminal fluid samples was measured gas chromatographically. Fat- and carbohydrate-metabolism and -balance were monitored by determination of the glucose, acetic acid and NEFA concentrations in the blood samples. Data of the acid-base balance was also considered. Subclinical fat mobilisation syndrome was studied on basis of the NEFA concentrations and AST activity of blood samples. Occurrence of hyperketonaemia was judged on basis of the aceto-acetic acid concentration of the blood samples. Glucose concentration of the blood samples was determined by the method described by TRINDER (37). Urea was measured by an enzymatic method (36). Activity of AST was estimated by a kinetic method (4) suggested by IFCC (International Federation of Clinical Chemistry). These examinations were carried out by an Autohumalyser 900S Plus clinicalchemical analyser (Human GmbH, Germany). The NEFA and the aceto-acetic acid concentration of the blood samples was measured by the method of NOMA ET AL. (27) and WALKER (1954), respectively by using a Unicam Helios Gamma photometer equipped with automatic samplers (Unicam Ltd., UK). Acid-base balance was studied by determination of the urinary pH and net acid-base excretion (NABE) (19). Milk yield of the experimental and control cows was recorded by milking and computed for daily production by a Pro VantageTM 2050 Integrated Management System adopted to the Bou-Matic milking system. Butter-fat concentration was measured once a month by the laboratory of the Institute of Herd Recording (Gödöllő, Hungary). Feed intake of the cows was measured per feedings by the weighing-instrument of a Seko-Self 500/145 L feed mixerwagon. Data of feed distribution was recorded and processed by MC 2 000 (V 1.147) software, interfacing between the scale and the computer. Body condition of the cows was scored at the time of taking ruminal fluid samples by using a 1 to 5 grade scoring system according to MULVANY (25). Statistical analysis: Milk production of the control and experimental cows was recorded from the time of parturition up to the 110th day of lactation. The first and consecutive 10-day’s milk production of each cow was averaged and the between group differences of these ten-day means (±SD) of the experimental and control cows were studied by the Student’s t-test for

274

significance. This same test was used for analysing the data of ruminal fluid and other biological samples. Results and discussion VFA concentration of the ruminal fluid: Ruminal acetic-acid concentrations of the groups were almost identical prior to and right after calving and no statistically significant difference was found between the groups in the later phase of the experiment till the 6th and 7th samplings at day 75 and 107 post partum, respectively, where the experimental cows produced significantly more acetic acid than the controls. The average propionic-acid concentration of the experimental cows proved inferior to the controls at the 1st sampling and in the first month of lactation there was no major difference between control and experimental cows. From the 5th samplings onward, however, the propionic-acid concentration showed steady increase in the experimental animals over the controls. The concentration of n-butyric-acid in the ruminal fluid samples of the experimental and control cows was almost identical prior to calving (1st sampling), then in the next two samplings this parameter of the experimental animals lagged behind those of the controls. In the 2nd part of the experiment (from the 4th samplings onward) the experimental cows produced more n-butyric-acid in the rumen in comparison with the controls. The concentrations of the total VFAs followed the pattern of the three organic acids discussed above. There was a higher VFA concentration in the experimental cows in the 2nd half of the experiment. Energy and protein metabolism: Glucose concentrations of the blood samples of the control and experimental cows ranged between 2.6-3.3 and 2.6-3.5 mmol/l, respectively throughout the examination with no statistically significant differences between control and treatment cows. The serum aceto-acetic acid concentrations of non-treated cows were higher than those in the experimental cows throughout the experiment. The difference between averages of the groups proved significant on days 22, 75 and 107 post partum. It is accepted that aceto-acetic concentration higher than 0.1 mmol/l indicates the presence of hyperketonaemia (subclinical ketosis) (6, 7, 30). The group average of the control cows on day 22 post partum was higher than 0.1 mmol/l and the difference between the experimental and control cows was statistically significant (P<0.01). Further to this, analysis of the data revealed 11.1, 16.7, 14.3 and 12.5% incidence rate of subclinical ketosis in the control group on day 10, 22, 32, and 58, respectively. The incidence of hyperketonaemia in the experimental group was considerably less with 8.3 and 11.1% on day 10 and 22 after calving. There was not hyperketonaemia on day 32 and 58 in this group. The NEFA concentration in the plasma of the control cows on day 10 after calving elevated over the physiological 0.2 mmol/l (10, 11) level. The 0.183 mmol/l difference between the pre-calving NEFA concentration (Day -9) and that measured on Day 10 after calving proved statistically significant (P<0.01) in this group. 275

AST activity of the control and experimental cows ranged between 43.6-103.7 and 67.8-95.4 (U/l), respectively with no significant between group difference. The within group proportion of cows that had AST activity higher than 100 U/l was bigger in the control than in the experimental group (e.g. 55.5% vs. 33.3% on day 10, or 37.5% vs. 22.2% on day 107). Prior to parturition the average urea concentration of the blood in the experimental cows was significantly higher than that of the control cows. After parturition the blood concentration of the urea in both groups have elevated slightly over the accepted physiological limit value (3.3-5 mmol/l) (5). The difference between the control and experimental cows proved statistically significant on day 22 after calving. Urea concentration of the urinal samples varied in both groups within the physiological range (130-300 mmol/l) (5). Laboratory findings concerning the acid-base metabolism of the experimental and control cows indicated the presence of balance throughout the experiment. The average Net AcidBase Excretion (NABE) was higher in both groups than the physiological limit value (>100 mmol/l) (19), while the urinary pH values remained within the range of pH 7.8-9.2 (5). Milk production: The experimental cows produced more milk from the very beginning of the lactation. The difference between the groups varied between 0.49 and 3.43 l/day.cow in favour for the experimental groups with an overall surplus of 2.14 l/day.cow. Experimental cows produced somewhat more (0.09%) butter-fat in the average of the experimental period. No difference was found with respect to the milk protein content. Feed intake: The experimental cows ate more Total Mix Ration (TMR) in the first half of experiment (4 decades). The feed consumption of the experimental cows in this period proved significantly higher (p<0.001) than that of the controls. The TMR intake was numerically more in the 6th and 7th decades in the experimental cows, and in the 8th decade the difference between the experimental and control cows became statistically significant (P<0.001). At the end of the experiment (9th, 10th, 11th decades) the control cows consumed more TMR (P<0.001). At the end of the experiment the experimental cows consumed less TMR for production of 1 litre of milk. Body condition of the cows: At the beginning of the experiment there was only 0.2 score difference between the groups in favour of the controls, which then became less and from about the third samplings the condition of the experimental cows increased over the controls, but the 0.2-0.4 score difference was statistically not significant. Body condition of the cows reached minimum at about 32±4.6 days after calving and proved inferior throughout the experiment to the score taken prior to calving. The about 30% difference between the body condition scores of the dry (experimental and control) cows and those measured at about 32 days after calving proved statistically significant (P<0.001). The condition scores of the experimental cows never went below 2.6 (to the contrast of the controls), and the decline of body condition in the post-parturient period was about 20% less (P<0.001) in the experimental group.

276

Experiment II. The aim of the 2nd study was to measure the effect of per orally administered Rumino-Zyme on the energy- and acid-base metabolism of dairy cows in acidotic nutritional challenge conditions. Materials and methods 40 second and third parity Holstein Friesian dairy cows in the 1st part of lactation were selected randomly to control and experimental group of 20. The daily ration of the control cows consisted of corn silage, alfalfa and meadow hay as well as concentrate. Daily ration of the experimental cows was the same and 30 g of RuminoZyme /cow/day was added. The energy density of daily ration of the experimentals was increased by 2 kg of corn grain on the 3rd week and by 3 kg of corn grain on the 4th week of trial in order to increase non-fiber cabohydrates (NFC) in DM and make the ration more acidotic. Rumen fluid , blood and urine samples were taken weekly. Energy metabolism was measured by the determination of volatile fatty acids (VFAs: acetate, propionate, butyrate, acetate:propionate ratio) in the rumen fluid, NEFA and betahydroxybutirate (BHB) concentration in blood plasma. The acid-base metabolism was monitored by the measurement of rumen fluid pH, urinary pH and NABE concentration. Results and Discussion There were not significant differences detected in the examined metabolic parameters between groups during the whole examined period. All the metabolic parameter varied in the normal physiological ranges in both group. These results indicated a well balanced rumen fermentation, resulted an optimal acetate/propionate ratio, a well balanced energy metabolism without increased fat mobilization and hyperketonaemia. In the experimental group there was not ruminal acidosis detected even the acidotic challenge by intensive grain load and elevated NFC in the daily ration of cows. We concluded that the application of xylanase preparation feed additive Rumino-Zyme may prevent the development of ruminal acidosis in case of high grain diets and maintain the optimal ruminal fermentation and a well-balanced energy and acid-base metabolism which are key elements of good health and milk production of high producing dairy cows.

277

References 1. Beauchemin, K. A. - Rode, L. M. - Sewalt, V. J.: Fibrolytic emzymes increase fiber digestibility and growth rate of steers fed dry forages. Can. J. Anim. Sci., 1995. 75. 641-644. 2. Beauchemin, K. A. - Rode, L. M. et al.: Evaluation of nonstarch polysaccharidase feed enzyme in dairy cow diets. J. Dairy Sci., 2000. 83. 543-553. 3. Bennet, N. I. - Ryen, J. et al.: Biochemical and cataytic properties of an endoxylanase purified from the culture filtrate of Thermomyces lanuginosus ATCC 46882. Carbohydrate Research, 1998. 306. 445-455. 4. Bergmeyer, H. U. - Bowers, Jr, G. N. et al.: Provisional recommendations on IFCC Methods for the measurement of catalytic concentrations of enzymes. Part 2. IFCC method for aspartat aminotransferase. Clin. Chim. Acta., 1976. 70, 19-42. 5. Brydl E.: Metabolic disorders and their prevalence in dairy cows around parturition. PhD thesis, Univ. of Vet. Sci., Budapest, (in Hungarian) 1993. 6. Brydl E.: Occurrence of subclinical metabolic disorders on dairy farms in Hungary between 19911997. Magy. Állatorv. Lap., 1999. 121. 82-84 7. Brydl, E. – Könyves, L. – Jurkovich, V. - Mrs Tegzes, L.: Occurrence of metabolic disorders in large-scale dairy farms in Hungary (results of a 3 year study). In Proceedings of Xth International Congress on Animal Hygiene. Maastricht, The Netherlands, 2000. 8. Chamberlain, D. G. - Robertson, S.: The effects of the addition of various enzyme mixtures on the fermentation of perennial ryegrass silage and on its nutritional value for milk production in dairy cows. Anim. Feed Sci. Techn., 1992. 37. 257-264. 9. Chesson, A.: Manipulation of fibre deradation: an old theme revisited. In: Proceedings of Alltech’s 10th Annual Symposium, 1994. 83-98. 10. Gaál T. (ed): Veterinary clinical laboratory diagnostics. Sík Kiadó, Budapest (in Hungarian), 1999. 11. Gönye S.: The disorders of metabolism. In: Brydl, E. (ed): Metabolic disorders and poisonings of cattle. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. (in Hungarian) 1987. 12. Howes, D. - Tricario, J. M. et al.: Fibrozyme, the first protected enzyme for ruminants: improving fiber digestion and animal performance. In: Proceedings of Alltech’s 14th Annual Symposium, 1998. 393-403. 13. Hristov, A. N. - McAllister, T. A. - Cheng, K. J.: Stability of exogenous polysaccharide-degrading enzymes in the rumen. Anim. Feed Sci. Techn., 1998. 76. 161-168. 14. Jurkovich, V. – Brydl, E.- Rafai, P. – Könyves, L. – Tegzes, L. – Kutasi, J. – Bata, Á. – Nagy, G. – Bartyik, J. – Fülöp, A.: Effects on non-starch polysaccharidase enzyme preparation from Thermomyces lanuginosus on energy and protein metabolism and milk yield of dairy cattle. Acta. Vet. Hung., 2002. 50. 395-411. 15. Jurkovich, V. – Kutasi, J. Fébel, H. - Reiczigel, J. - Brydl, E. - Könyves, L. - Rafai, P.: Rumen fermentation response to a direct feed xylanase enzyme preparation from Thermomyces lanuginosus in sheep. Acta. Vet. Hung., 2006. 54. 333-342. 16. Krause, M. - Beauchemin, K. A. et al.: Fibrolytic enzyme treatment of barley grain and source of forage in high-grain diets fed to growing cattle. J. Anim. Sci., 1998.76. 2912-2920. 17. Kung, L. - Kreck, E. R. et al.: Effects of a live yeast culture and enzymes on in vitro ruminal fermentation and milk production. J. Dairy Sci., 1997. 80. 2045-2051. 18. Kung, L. - Treacher, R. J. et al.: The effect of treating forages with fibrolytic enzymes on its nutritive value and lactation performance of dairy cows. J. Dairy Sci., 2000. 83. 115-122. 19. Kutas F.: The measurement of net acid-base excretion in the urine of cattle. (A method for the estimation of acid-base equilibrium). Magy. Állatorv. Lapja, 1965. 20. 104-107.

278

20. Kutasi, J. - Bata, Á. - Brydl, E. - Rafai, P. - Jurkovich, V.: Characterisation and effects of a xylanase enzyme preparation extracted from Thermomyces lanuginosus cultures. Acta Vet. Hung., 2001. 49. 175-184 21. Lewis, G. E. - Hunt, C. W. - et al.: Effect of direct-fed enzymes on the digestive characteristics of a forage based diet fed to beef steers. J. Anim. Sci., 1996. 74. 3020-3028. 22. Lewis, G. E. - Sanchez, W. K. - et al.: Effect of direct-fed fibrolytic enzymes on the lactational perormance of dairy cows. J. Dairy Sci., 1999. 82. 611-617. 23. Lunchini, N. D. - Broderick, G. A. et al.: Production response to treating forage with fibrolytic enzymes prior to feeding to lactating cows. J. Dairy Sci., 1997. 80 (Suppl. 1). 262, abstract. 24. Morgavi, P. D. - Beauchemin, K. A. et al.: Synergy between ruminal fibrolytic enzymes and enzymes from Trichoderma longibrachiatum. J. Dairy Sci., 2000. 83. 1310-1321. 25. Mulvany, P.: Dairy cow condition scoring. NIRD Paper, 1977. No. 4468. 26. Nakashima, Y. - Orskov, E. R: Rumen degradation of straw – 7. Effects of chemical pre-treatment and addition of propionic acid on degradation characteristics of botanical fractions of barley straw treated with a cellulase preparation. Anim. Prod., 1989. 48. 543-551. 27. Noma, A. - Okabe, H. - Kita, M.: A new colorimetric micro-determination of free fatty acids in serum. Clin. Chim. Acta., 1973. 43. 317-320. 28. Nussio, L. G. - Huber, J. T. et al.: Influence of a cellulase/xylanase complex (C/X) on lactational performance of dairy cows fed alfalfa hay (AH) based diet. J. Dairy Sci., 1997. 80 (Suppl. 1). 220, abstract. 29. Purkarthofer, H. - Steiner, W.: Induction of endo - Beta -Xylanase in the fungus Thermomyces lanuginosus. Enzyme Miocrob. Technol., 1995. 17. 114 -118. 30. Radostits, O. M. - Gay, C. C. et al.: Veterinary medicine. A textbook of diseases of cattle, sheep, pigs, goats and horses. IX ed. WB Saunders Co. Philadelphia, 2000. 31. Rode, L. M. - Yang, W. Z. - Beauchemin, K. A.: Fibrolytic enzyme suplements for dairy cows in early lactation. J. Dairy Sci., 1999. 82. 2121-2126. 32. Sanchez, W. K. - Hunt, C. W. et al.: Effect of fibrolytic enzymes on lactational performance of dairy cows. J. Dairy Sci., 1996. 79 (Suppl. 1). 183 (abstract). 33. Schingoethe, D. J. - Stegeman, G. A. - Treacher, R. J.: Response of lactating dairy cows to a cellulase and xylanase enzyme mixture applied to forages at the time of feeding. J. Dairy Sci., 1999. 82. 996-1003. 34. Schülien, M. - Heldt-Hansen, H. P. - Dalbqge, H.: Xylanase corresponding recombinant DNA sequence, xylanase containing agent, and use of the agent. WO Patent., 1992. 92-17573. 35. Stokes, M. R.: Effects of an enzyme mixture, an inoculant and their interaction on silage fermentation and dairy production. J. Dairy Sci., 1992. 75. 764-773. 36. Tietz, N. W.: Fundamentals of clinical chemistry, 3rd edition. W.B. Saunders Company Philadelphia, 1987. 676-679. 37. Trinder, P.: Determination of glucose in blood using glucose oxidase with an alternative oxygen acceptor. Ann. Clin. Biochem., 1969. 6. 24. 38. Van de Mierop, L.- Ghesquiere, H.: Enzymes have a long life ahead. World Poultry, 1998. 14. 16-18. 39. Walker, P. G.: Biochem. T. 1954. 58. 699. 40. Yang, W. Z. - Beauchemin, K. A. - Rode, L. M.: Effects of enzyme feed additive on extent of digestion and milk production of lactating dairy cows. J. Dairy Sci. 1999. 82. 391-403.

279

Incidence rate of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds during the last two decades Szubklinikai anyagforgalmi zavarok előfordulási gyakorisága magyarországi tejhasznú tehénállományokban az utóbbi két évtizedben Brydl Endre*, Jurkovich Viktor, Tirián Attila, Kovács Péter, Könyves László Department of Animal Hygiene, Herd Health and Veterinary Ethology, Faculty of Veterinary Science, Szent István University H-1078 Budapest, Hungary *e-mail: [email protected]

SUMMARY In the early years of the 1970’s more than 30 thousand Holstein Friesian heifers and in calf cows were imported from USA and Canada and simultaneously the local Hungarian Fleckvieh populations were subjected to crossbreeding with Holstein Friesians. These two major actions in the Hungarian dairy industry have increased the milk yield of herds substantially. The genetic progress increased the nutritional requirements and made the cow populations more sensitive to even minor feeding failures. That is why feed intake often may fail to meet the requirements of high yielding cows, which may induce subclinical or clinical metabolic disorders some weeks prior to and after parturition. The losses due to metabolic disorders involve decreased milk production, reproduction failures, and management related diseases such as lameness, mastitis etc., as well as emergency slaughters and death of diseased animals. In order to reveal the subclinical metabolic disorders, complex and comprehensive metabolic profile test was applied at nearly 100 large-scale dairy herds with the population of approximately 50.000 Holstein-Friesian cows, aged 5-6 years on average. Biological samples were taken from clinically healthy cows, randomly assigned from various groups of cows, 3-5 hours after the morning feeding. The groups differed from each other in respect of daily milk yield, stage of lactation and gestation. During the last two decades 34189 cows were sampled. In the present study the following groups were tested in a number of herds: Group I.: dry cows in the close-up period (n=7764); Group II.: fresh cows <1 week after calving (n=6528); Group III.: early lactation cows <30 DIM (n=9830);

280

Group IV.: cows at the peak of lactation (n=10067). The occurrence of management related production diseases, such as fat mobilisation syndrome, ketosis, disturbances of acid-base balance were the highest in group II and III, due to energy imbalance and no gradually increased ration of concentrates at the beginning of lactation. Key words: dairy cow, metabolic disorders ÖSSZEFOGLALÁS Az 1970-es évek elején több, mint 30000 tenyész- és vemhes üszőt importátunk USA-ból és Kanadából, valamint megkezdődött a magyartarka állomány holstein-fríz fajtával történő átkeresztezése, amely eredményeképpen jelentősen nőtt a tehénállomány fajlagos tejtermelése. A genetikai képesség növekedésével arányosan nőtt az állatok biológiai igénye a termelés környezeti feltételeivel, elsősorban a takarmányminőséggel és a takarmányozással szemben. A takarmányozási hibák, a hibás, gyenge minőségű takarmány szubklinikai, vagy klinikai tünetekben is megnyilvánuló anyagforgalmi betegségeket okozhatnak elsősorban az ellés körüli időszakban. Az anyagforgalmi zavarok lábvég-betegségek, szubklinikai és klinikai tőgygyulladás, szaporodási zavarok előfordulási gyakoriságának fokozódásában, kisebb mennyiségű és csökkent minőségű állati eredetű élelmiszerek termelésében nyilvánulnak meg. Súlyosabb esetben számottevő mértékben nő a tehén-kényszervágás és -elhullás. Az elmúlt két évtizedben mintegy száz tejhasznú tehenészetben közel ötvenezer tehénre kiterjedően végeztünk anyagforgalmi vizsgálatokat. A biológiai mintákat a szaporodásbiológiai és laktációs állapot alapján különböző élettani szakaszba tartozó állatcsoportokból szúrópróbaszerűen választott klinikailag egészséges állatokból vettük a reggeli etetés utáni 3-5. órában. A két évtized alatt összesen 34189 állat vér- és vizeletmintájának laboratóriumi vizsgálatát végeztük el. A mintázott csoportok és állatszám a következő volt. I. csoport. Az ellés előtt néhány nappal lévő előkészítős tehenek (n=7764); II. csoport. Frissen ellett tehenek az ellés után 1-7 nappal (n=6528); III. csoport. A laktáció korai időszakában lévő tehenek az ellés után 8-30 nappal (9830); IV. csoport. A laktációs csúcstermelés időszakában lévő tehenek (n=10067). Az anyagforgalmi zavarok közül az energiaegyensúly zavarára visszavezethető kórformáknak, úgymint a zsírmobilizációs betegségnek és a ketózisnak, valamint a sav-bázis anyagcsere zavarainak előfordulási gyakorisága a II. és III. csoportban volt a legnagyobb. Kulcsszavak: tejelő tehén, anyagforgalmi zavarok

281

Introduction In the early years of the 1970’s more than 30 thousand Holstein Friesian heifers and in calf cows were imported from USA and Canada and simultaneously the local Hungarian Fleckvieh populations were subjected to crossbreeding with Holstein Friesians. These two major actions in the Hungarian dairy industry have increased the milk yield of herds substantially. In many cases the annual milk yield of cows exceeds 9000 kg/animal at largescale dairy farms, where the population size varies between 500-2000 head of cows. The considerably genetic progress has increased the nutritional requirements and made the cow populations more sensitive to even minor feeding, housing and management failures. Erroneous feeding often induces subclinical/clinical metabolic disorders some days/weeks prior to and especially after parturition with increased perinatal mortality (35), decreased production and evolving reproduction failures in terms e.g. of calving intervals. For early detection of subclinical cases metabolic profile tests (MPT) have been developed and applied all over the world since the late sixties (29, 30, 31). The method has been adapted and modified since then and is now widely used in many countries (1, 3, 25, 26, 33, 34). The aim of the study The aim of the study was to survey the occurrence and tendency of the subclinical metabolic disorders occurring some weeks prior to expected parturition till the peak of lactation in largescale dairy herds, to contribute to the better understanding of the pathogenesis of the most frequent metabolic diseases of high yielding dairy cows and to elaborate an expert advice for eliminating and preventing the metabolic disorders. Own examination At the Faculty of Veterinary Science Budapest a comprehensive and complex metabolic profile test (MPT) was developed and has been used since 1985 (3, 6). The energy metabolism is evaluated by glucose, non-esterified fatty acid (NEFA) and betahydroxy-butyrate (BHB) content of the blood. Glucose is not as sensitive to changes in energy balance as BHB and NEFA because of homeostatic control. NEFA is more sensitive and more direct measure of fat mobilization than BHB. It is of especial value in dry cows (2). Blood glucose concentrations are usually lower if the blood samples are stored under high temperature condition (e.g. in summer months if the sampling takes hours) that is why blood samples should be cooled down immediately after they were taken. NEFA is more sensitive than blood glucose as an indicator of energy status of the dairy cow. NEFA begins to increase several weeks prior to parturition, peaking at the time of calving and decreases gradually to normal level several weeks after parturition. Blood glucose follows similar pattern, however there may be a period in early lactation, when blood metabolite levels, particularly free fatty acids, are not entirely responsive to energy intake, but are perhaps under additional hormonal regulation (32).

282

Concerning the protein metabolism there are a direct relations between protein intake and the concentration of blood urea nitrogen. Blood urea reflects the rate of arrival in the rumen of effective rumen degradable protein (RDP) and the balance with fermentable metabolizable energy (FME) (1). Urea levels in the plasma are primarily derived form rumen ammonia although certain amount also originates from the hepatic deamination of amino acid. The excretion of urea is energydemanding process proven by the fact that excretion of 1000 g nitrogen containing urea requires 22.9 MJ energy (27). The results of the metabolic profile test have been done during the last years and were summarised annually (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23). Attempts were made to draw conclusions and detect trends of changes the incidence of subclinical metabolic disorders. The results of the survey have been done during the last two decades are summarised in this paper. Materials and methods Metabolic profile test (MPT) has been performed for the last two decades at more than 100 large-scale dairy farms that housed approximately 50.000 head of Holstein-Friesian cows, aged 5-6 years on average. The MPT is based not only on laboratory examinations of blood, urine, rumen fluid, pigmented hair and feed samples, but on field examinations (farm visits) as well. Biological samples were taken from clinically healthy cows, assigned randomly from various groups of cows, 3-5 hours after the morning feeding. The groups differed from each other in respect of daily milk yield, stage of lactation and gestation. During the last two decades 34189 cows were sampled. In the present study the following groups were tested in a number of herds: Group I.: dry cows in the close-up period (n=7764); Group II.: fresh cows <1 week after calving (n=6528); Group III.: early lactation cows <30 DIM (n=9830); Group IV.: cows at the peak of lactation (n=10067). Results and discussion Percentile distributions of the most important subclinical metabolic disorders revealed in the period of the study are summarised in Figures 1-7.

283

Figure 1. Incidence rate of subclinical fat mobilization syndrome in dairy cows in Hungary in 1996-2014 1. ábra. A szubklinikai zsírmobilizációs betegség előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

Figure 2. Incidence rate of hyperketonaemia in dairy cows in Hungary in 1996-2014 2. ábra. A szubklinikai ketózis előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

284

Figure 3. Incidence rate of negative energy balance in dairy cows in Hungary in 1996-2014 3. ábra. A negatív energiamérleg előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

Figure 4. Incidence rate of protein shortage in dairy cows in Hungary in 1996-2014 4. ábra. A hiányos fehérjeellátottság előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

285

Figure 5. Incidence rate of protein overfeeding in dairy cows in Hungary in 1996-2014 5. ábra. A bőséges fehérjeellátottság előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

Figure 6. Incidence rate of acid load in dairy cows in Hungary in 1996-2014 6. ábra. A savterhelés előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

286

Figure 7. Incidence rate of imminent metabolic acidosis in dairy cows in Hungary in 1996-2014 7. ábra. A metabolikus acidózis veszélyének előfordulási aránya magyarországi tejhasznú tehenészetekben 1996-2014 években

The occurrence of management related production diseases, such as fat mobilisation syndrome, ketosis, disturbances of acid-base balance were the highest in group II, due to energy imbalance and no gradually increased ration of concentrates at the beginning of lactation. The energy imbalance were caused on one hand by the too fatty body condition in the last part of lactation and in the dry period, neglecting the body scores of cows at grouping of the animals and on the other hand by the decreased appetite of cows at calving and during a few days after parturition. Overcondition in the last part of lactation and in the dry period increase the risk of enhanced fat mobilisation because of the higher body weight loss of fat cows in comparison with that of cows of normal body condition. Provision of concentrated feed beyond requirement and/or disproportional incorporation of grain concentrates in the daily ration prior to the expected parturition can equally lead to decreased appetite. This is explained by the fact that the concentrate contains great quantity of easily degradable carbohydrates, which in turn helps the formation of propionate, butyrate and lactate in the rumen. Under normal feeding conditions the energy requirement of dairy cows is met in 60-70% by volatile fatty acids fermented in the rumen. The volatile fatty acids (acetate, propionate and butyrate) are metabolites of the volatile fatty acid fermenters in the rumen. Life functions of these bacteria are pH dependent, viz. they are only able to multiply at pH 6.2-7.0, consequently the pH value of the rumen fluid is one of the most important factor in the energy metabolism of dairy cow.

287

As it known salivation is decreased or reduced to nil during calving due to break of chewing or to reduced period and intensity of chewing (7). On this reason the ration of concentrate should be limited a few days around calving in order to prevent rumen acidosis, otherwise the multiplication of volatile fatty acid fermenters will be decreased or almost stopped below pH 6.2 consequently the concentration of volatile fatty acids decreases (24). On the other hand this pH creates favourable conditions for the butyrate and lactate fermenters. Consequently the butyrate and lactate fermentation increases, which in turn leads acid load or imminent metabolic acidosis due to latent or clinical rumen acidosis especially because the saliva is not enough to make buffer effect (28). Due to rumen acidosis the rumen motility and the appetite of the cow will decrease and this may result in energy deficiency. If the energy deficiency is greater than 15-20 MJ NEL/day/cow the energy demand of the dairy cow will be met by increased fat mobilisation. It means that 60-85% of the energy requirement of the cow will be met by fat mobilisation, which in turn increases the risk of manifestation of subclinical or clinical fat mobilisation syndrome and hyperketonaemia. In order to eliminate and prevent the occurrence of energy imbalance and other subclinical metabolic disorders in dairy herds, health oriented peripartal feeding-strategy suggested to introduce as following. 1.

To realise the energy balance: 1.1. Body condition scoring has to be applied (0-5 scores) regularly. The required scores are ≈3.5. 1.2. At the calculation of the ration and at the grouping of the cows not only the body weight, the daily milk production and the stage of pregnancy have to be taken into consideration, but the body condition score too! 1.3. During the dry period the feed intake should have to be ≈56 MJ NEl in 10-12 kg of dry matter. Concentrate should have not to be offered to the cows in this period at all. 1.4. During the close-up period the ration of concentrate does not exceed 3 kg daily. 1.5. The feeding of concentrate should have to be started with 1 kg of ration on the exact day of calving and it has to be increased by 2 kg of concentrate every second day until the 14th day after parturition. In case that the feed intake does not meet the requirement of cows the ration of concentrate should be increased to reach 12 kg of concentrate/day/cow in the same way mentioned above.

2.

To avoid the high urea concentration in the blood amino acid balancing should be introduced in the feeding.

3.

To help the elimination and prevention of rumen acidosis (acid load) can be promoted by offering viable Saccharomyces cerevisiae to dairy cows.

Conclusions The evaluation of the results of the study may permit to draw the conclusions as following: •

Metabolic profile test is a reliable tool for the early detection of metabolic disorders caused by error committed in the feeding of dairy cows. 288

• • •

The evaluation of the results of metabolic profile test gives opportunity to detect of the prevalence, tendency and severity of subclinical metabolic disorders. Complex and comprehensive analysis of the results may reveal the causes of the subclinical cases. The revealed causes give opportunity for the elaboration of the prevention method of metabolic disorders.

REFERENCES 1. Andrews, A. H.– Blowey, R. W. et. al.: Bovine medicine, diseases and husbandry of cattle. 2nd edition, G. London etc., Blackwell Science, 2004. 1193. 2. Andrews, A. H. (2000): The health of dairy cattle. 1st edition, London etc, Blackwell, 2000. 359. 3. Brydl, E.–Gönye, S.–Sályi, G.: A nagyüzemi szarvasmarha-állományok átfogó, komplex takarmányozási és állategészségügyi értékelési rendszere (Complex and comprehensive metabolic profile test performed at large scale dairy farms). MÉM Értesítő, 1987. 15. 584. 4. Brydl, E.–Kovács, F.: Prognosis and prevention of metabolic diseases in cow herds of high dairy performance, Proceedings of the 6th International Congress of Animal Hygiene, Skara, Sweden, 1988. 203. 5. Brydl, E.–Kovács, F. et. al.: Occurrence of production diseases in large dairy herds in Hungary, Proceedings of the seventh International Congress on Production Disease in Farm Animals, Cornell University, Ithaca, USA, 1989. 266. 6. Brydl, E.: Komplex anyagforgalmi vizsgálatok nagyüzemi tehenészetekben (Complex metabolic investigations in large-scale dairy farms), Magy. Állatorv. Lapja, 1990. 45. 719. 7. Brydl, E.: A tejhasznú tehenek ellés körüli anyagforgalmi zavarainak megelőzése többfázisú előkészítéssel (A Nemzetközi Állathigiéniai Társaság 8. ”kongresszusközi” szimpóziuma), Magy. Állatorv. Lapja, 1995. 50. 600-607. 8. Brydl, E.: Állathigiénia és állomány-egészségügy a tejtermelő tehenészetekben, Magy. Állatorv. Lapja, 1997. 119. 89-93. 9. Brydl, E.– Mrs. Brydl, E.: Occurrence of metabolic disorders in large-scale dairy farms (experiences of a five year study). Proceedings of the 9th International Congress in Animal Hygiene, Helsinki, Finland, 1997. 88-91. 10. Brydl, E.: Szubklinikai anyagforgalmi zavarok tejhasznú tehenészetekben 1991-1997 közötti időszakban. Proceeding of the Xth Conference of the Hungarian Association for Buiatrics, Middle-European Buiatrics Congress, Siófok, 1998. 19-22. 11. Brydl, E.–Könyves, L.–Tegzes, L.–Rafai, P.–Mrs. Brydl, E.: Occurrence of metabolic disorders in large-scale dairy farms (Results of a 7 year study). Proceedings of the 10th ICPD, Utrecht, The Netherlands, 1998. 12. Brydl, E.: Szubkliniakai anyagforgalmi zavarok tejhasznú tehenészetekben az 1991-1997 közötti időszakban. Magy. Állatorv. Lapja, 1999. 121. 82-84. 13. Brydl, E.–Könyves, L.–Tegzes, L.: Occurrence of subclinical metabolic disorders in dairy farms in Hungary in 1997 and 1998, Proceedings of the 1st Middle-European Buiatrics Congress, Balatonfüred, 1999. 295-299. 14. Brydl, E.–Könyves, L.–Jurkovich, V.–Tegzes, L.: Occurrence of metabolic disorders in large scale dairy farms in Hungary (Results of a 3 year study). Proceedings of the Xth International Congress on Animal Hygiene, Maastricht, The Netherlands, 2000. 415-418. 15. Brydl, E.–Rafai, P. –Könyves, L.– Tegzes, L. –Jurkovich, V.: Subclinical metabolic disorders in Holstein Friesian dairy herds in Hungary. Proceedings of the 3rd Middle-European Congress for Buiatrics, Milovy, Czech Republic, 2001. 307.

289

16. Brydl, E.–Jurkovich, V.–Könyves, L.–Tegzes, L.–Kálmán, I.: Szubklinikai anyagforgalmi betegségek előfordulása tejtermelő tehenészetekben Magyarországon 2001-ben. Magy. Állatorv. Lapja, 2003. 125. 393-400. 17. Brydl, E.–Jurkovich, V.–Jurkovich, V.–Rafai, P.–Tegzes, L.: Occurrence of subclinical metabolic disorders in large-scale dairy farms in Hungary in 2002. Proceedings of the IVth Central European Congress for Buiatrics, Lovran, Croatia, 2003. 167. 18. Brydl, E.: A szarvasmarha-tenyésztés fejlesztésének szükségessége és szakmai lehetőségei. Magy. Állatorv. Lapja, 2004. 126. 722-731. 19. Brydl, E.–Könyves, L.–Jurkovich, V.–Tegzes, Lné.–Tirián, A.: Subclinical metabolic disorders in peripartal dairy cows in Hungary in 2003. Proceedings of BUIATRISSIMA, 1st Swiss Buiatrics Congress, Bern, Switzerland, 2005. 94. 20. Brydl, E.–Könyves, L.–Jurkovich, V.–Tegzes, L.–Tirián, A.:: Subclinical metabolic disorders in peripartal dairy cows in Hungary in 2004. 24th World Buiatrics Congress, Nice, 2006. Ref.: 0831-1. 21. Brydl, E.–Könyves, L.-Tegzes, L.–Jurkovich, V.–Tirián, A.: Incidence of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds during the last decade. Magy. Állatorv. Lapja, 2008. 130 (Suppl. I.) 129-134. 22. Brydl, E.–Könyves, L.–Jurkovich, V.–Kovács, P.–Tirián, A.: Incidence of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds. Proceeding of the 2nd Congress of Veterinary Science Chanchung, Jilin, China, 15-18, August, 2010. 39-50. 23. Brydl, E.–Könyves, L.–Kovács, P.–Tegzes, Lné: Szubklinikai anyagforgalmi zavarok előfordulása tej- és húshasznú szarvasmarha állományokban. 15. Nemzetközi Takarmányozási Szimpózium, Kaposvári Egyetem, Állattudományi Kar, 2011. 33-40. 24. Dirksen, G.: Acidosis. In: Philipson, A. T. (ed): Physiology of digestion and metabolism in the ruminant. Oriel Press Ltd., 1970. 612-625. 25. Gaál, T.: Bőtejelő tehenek zsírmobilizációs betegségének (zsírmáj-szindrómájának) oktana, kórfejlõdése és megelőzésének lehetőségei, kandidátusi értekezés, Budapest, 1983. 26. Haraszti, J.–Szenci, O.–Baksai, É.–Solti, L: Peripartal blood profile studies in high production dairy cows with special regard to reproductive reactivation, Acta Vet. Hung., 1980. 28. 197-207. 27. Kutas, F.: A közti anyagcsere. In: Brydl, E. (szerk): A szarvasmarha anyagforgalmi betegségei és mérgezései, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1987. 13-85. 28. Kutas, F.: A kérődzők sav-bázis anyagcseréje és annak zavarai. In: Brydl, E. (szerk,): A szarvasmarha anyagforgalmi betegségei és mérgezései, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1987. 100-112. 29. Payne, J. M.–Dew, S. M. et. al.: The use of the metabolic profile test in dairy herds. The Veterinary Record, 1970. 87. 150-158. 30. Payne, J. M.–Hibbit, K. G.-Sansom, B. F.: Production disease in farm animals. Bailliere Tindall. London, 1972. 31. Payne, J. M.–Rowlands, G. J. et. al.: A statistical appraisal of the results of metabolic profile tests on 75 dairy herds. Br. Vet. J., 1973. 129. 370. 32. Radostits, O. M.–Gay, C. C. et. al.: Veterinary medicine, 9th edition. London etc.: W.B. Saunders, 2000. 1877. 33. Sommer, H.: Preventive medicine in dairy cows, Veterinary medicine review, 1975. 1/2. 42-50. 34. Sommer, H.: The role of metabolic profile test in the control of cattle feeding. Magy. Állatorv. Lapja, 1995. 50. 714-717. 35. Tirián, A. –Szenci, O. –Ari, K.– Könyves, L.– Bajcsy, Á.CS.– Jurkovich, V.– Tegzes, Lné– Tibold, J.– Brydl, E.: A holtellések gyakoriságának és a szubklinikai anyagforgalmi zavarok előfordulásának vizsgálata tejhasznú tehenészetben – előzetes közlemény. Proceedings, 18. Magyar Buiatrikus Kongresszus, Siófok, 2007. 94-97.

290

Monitoring and managing of energy metabolism in transition dairy cows Az energia-anyagcsere monitorozása és menedzselése tejelő tehenekben az ellés körüli időszakban Illek Josef1,2*, Vlček Martin1, Tulis František1, Kumprechtová Dana2, Kudrna Václav2 1

University of Veterinary and Pharmaceutical Sciences Brno, Czech Republic 2 Institute of Animal Science Praha – Uhříněves, Czech Republic *e-mail: [email protected]

SUMMARY The prevalence of subclinical ketosis was monitored in 3 dairy herds. During the first month of lactation 102 cows were examined and subclinical ketosis was diagnosed in 12% of cows in herd A, 15% in herd B and 24% in herd C. In the experiment focused on the prevention of negative energy balance and subclinical ketosis in dairy cows a positive effect of increased starch intake, achieved by feeding high moisture corn, on several parameters of metabolic profile of blood and rument fluid was observed. Key words: negative energy balance, ketosis, starch, metabolic profile ÖSSZEFOGLALÁS Három tejelő tehenészeben monitorozták a szubklinikai ketózis előfordulását. A laktáció első hónapjában 102 tehenet vizsgáltak meg. Az A állomány teheneinek 12%-ában, a B állomány 15%-ában, és a C állomány 24%-ában szubklinikai ketózist állapítottak meg. A kísérlet a tejelő tehenekben fellépő negatív energia-egyensúly és a szubklinikai ketózis megelőzésére helyezte a hangsúlyt a magas nedvességtartalmú kukorica etetésével elért megnövekedett keményítő-bevitel számos vérparaméternél és a bendőfolyadéknál megfigyelt pozitív hatása által. Kulcsszavak: negativ energia egyensúly, ketózis, keményítő, metabolikus profil Introduction One of the most important factors which influence production performance and health status of dairy cows is negative energy balance (NEB). It often starts several days before parturition when the pregnant cow reduces her feed intake while her requirements for energy and other nutrients needed for the nourishment of foetus, foetal membranes, uterus and formation of colostrum are significantly increased. Negative energy balance can persist for several weeks postpartum, being the most pronounced during the first weeks of lactation. Often it lasts until 291

100 days in milk. Negative energy balance triggers many changes in the cow´s body, both biochemical, humoral and morphological ones. During NEB the cow loses weight, and lipomobilistation with subsequent accummulation of triacylglycerol in the liver takes place. As a result of the lipomobilisation process concentrations of non-esterified fatty acids (NEFA) and ketone bodies in blood plasma increase and metabolic disorders develop such as ketosis, metabolic acidosis, as well as immune suppression (8). High concentrations of NEFA and ketone bodies bring about oxidative stress, compromise fertility and damage the body (9). The resulting ketosis leads to the reduction of milk production and predisposes to the development of other diseases such as metritis, mastitis, displaced abomasum (3, 5, 6, 7, 10, 13, 19). This suggests that the monitoring of the health status in dairy herds during the transition period is necessary and pertinent preventive measures should be taken. The aim of this study was to monitor disturbances of energy metabolism (subclinical ketosis) in several dairy herds and a contribution of increased dietary starch inclusion to the prevention of subclinical ketosis. Experimental methods The monitoring of subclinical ketosis was performed in 3 Holstein herds with average milk yield per 305 day lactation of 9,640; 10,120 and 11,950 kg, respectively. From October 2014 to April 2015 total 102 cows were examined (herd A – 30 cows, herd B – 30 cows, herd C – 42 cows) during 3 to 30 days in milk. Serum levels of betahydroxybutyrate (BHB) were analysed by the automatic biochemical analyser HITACHI 902, using Ranbut sets (Randox). The monitoring of effects of feeding a diet with an increased starch proportion achieved by high moisture corn inclusion was performed in the Holstein herd with an average milk yield of 9,820 kg milk per a standardised, 306 day lactation. In order to monitor the effects of corn starch provided via high moisture corn on the prevention of ketosis, 2 even groups of 12 late pregnancy multiparous cows were made. The cows were housed in free stalls and received a diet consisting of corn silage, clover-grass silage, meadow hey, and concentrate with mineral-vitamin feed. During the dry period dry matter intake was 12.8 kg, total mixed ration (TMR) contained 14,4% crude protein (CP), 4.9 MJ NEL/kg on dry matter basis and 8,6% of starch. In the close-up period dry matter intake was 14.2 kg, and TMR contained 15.2% CP and 6.2 MJ NEL/kg on DM basis. The Control close-up TMR contained 17,2% of starch and the “Increased Starch (IS) TMR“ contained 17.6% of starch. In the fresh period dry matter intake ranged from 17.3 to 21.3kg and TMR contained 17.2% CP and 7.1 MJ NEL/kg on dry matter basis. The IS cows were provided a dietary inclusion of 1.2 kg of high moisture corn 3 weeks before the due date, and in the fresh period ( 3 days postpartum) 3 kg per cow per day of high moisture corn was provided. The Control and IS fresh diets contained 20.1% and 25.3% starch, respectively. Both the IS and Control cows were subjected to continual monitoring of health, milk production and metabolic profile via testing blood and rumen fluid. Blood was taken from the coccygeal vein at the beginning of the experiment, 2-5 days prepartum, and 3, 10, 20 and 30 days postpartum. Rumen fluid was taken at the beginning of experiment, and 10 and 30 days after the beginning of trial. Plasma NEFA, BHB and AST were determined. Serum samples were 292

analyzed by the biochemical analyser Hitachi 902, using sets from BioVendor and Randox. Rumen fluid was withdrawn with the rumen tube. Right after the RF collection pH was determined. Volatile fatty acids, acetate, propionate, butyrate molar percentages, and lactic acid concentration were measured by isotachophoresis. NH3 concentration was determined by colorimetry; infusoria were counted, using the Fuchs-Rosenthal chamber. Data were statistically processed by the Student´s test. Results and discussion As the above-mentioned results show, the prevalence of subclinical ketosis in the first 30 days of lactation in the herds A, B and C was 12%, 15% and 24%, respectively. None of the cows was diagnosed clinical ketosis. In the cows with subclinical ketosis serum BHB levels ranged from 1.2 to 2.38 mmol/l. However, metritis was observed more frequently among the cows with clinical ketosis in all the hreds under study (herd A – 6 cases, herd B – 11 cases, herd C – 10 cases). In the herd C, 2 cases of displaced abomasum were diagnosed. The results obtained from the experiment with cows receiving different dietary levels of starch indicated alterations in serum (Table 1) and rumen fluid parameters(Table 2). In the dry period (period 1) and from 2 to 5 days prepartum (period 2) values of blood chemistry parameters measured were within the physiological ranges and no significant differences between the groups were found. Postpartum (period 3) NEFA, BHB and AST were increased both in the IS and Control groups. However, AST was significantly higher in the Control group. In the subsequent period (10 days postpartum - period 4) NEFA, BHB and AST levels were further increased in both the groups and statistically significant differences in NEFA and AST between the groups were found. The Control cows showed a non-significant drop of glycaemia. In the next period (20 days postpartum – period 5) the Control group showed a significant decrease in serum glucose level and significant increase in NEFA, BHB and AST as compared with the IS group. In the last period under study (30 days postpartum – period 6) glycaemia was increased in both the groups, and it was significantly higher in the IS group. As compared with the period 5, NEFA, BHB and AST were decreased in both the groups, however, the differences were significant only for NEFA. At the beginnig of experiment (period 1) rumen fluid parameters were withing the physiological ranges. 10 days postpartum (period 4) statistically significant differences in pH, counts of infusoria and butyrate concentrations between the groups were found. The IS group showed significantly decreased pH and increased infusoria. However, the values were within the physiological ranges. At the end of experiment (30 days postpartum - period 6) the IS group showed significantly decreased pH, significantly increased propionate and lactate concentrations. Rumen fluid NH3 concentrations were significantly lower in the IS group, suggesting a better ammonia utilization by the rumen microflora. A relatively frequent occurence of subclinical ketosis in the high producing herds under study is in accordance with findings published by Duffield (6), LeBlanc (13), Oetzel (18) and our previous findings (11). Also the occurence of metritis and abomasal displacement in cows with subclinical ketosis indicates the seriousness of this metabolic disease. Subclinical ketosis reduces milk production (7), induces immune suppression and predisposes to many other

293

diseases (12). The main etiological factor of ketosis in postpartum cows is negative energy balance. It is a consequence of discrepancies between energy intake and output. A low dry matter intake and rapidly increasing energy requirements lead to negative energy balance which adversely affects the health, production and reproduction (8, 9, 19). Ketosis leads to reduced milk production and predisposes to the development of other diseases such as metritis, mastitis, displaced abomasum (3, 5, 6, 10, 13, 19) These facts indicate the serioussness of this production disease and necessity of efficient prevention. It is not easy to prevent or mitigate negative energy balance in the postpartum period. There have been many recommendations how to mitigate negative energy balance but the problem still persits in high-producing herds. It is important to maintain optimum body condition in late pregnancy cows (15, 16), try to increase cows´ appetite in the postpartum period (22), provide various feed additives in the transition period (19), increase TMR energy by adding protected fats or including sources of corn starch. This study demonstrated favourable effects of high moisture corn on rumen fermentation processes, leading in particular to increased concentrations of glycoplastic propionic acid and mitigation of lipomobilisation a ketogenic processes in the first month of lactation. Similar resuls with increased starch TMR were obtained by Andersen et al. (2), Rabelo et al. (20, 21) and McCarthy (15, 16). Also the feeding of high doses of starch and monensin supplementation are efficient ways how to increase propionate production, thereby preventing subclinical ketosis (1, 7, 15, 16) and reducing mastitis and metritis occurence (14). Acknowledgement: The study was supported by the Czech Ministry of Agriculture (MZe RO714) and institutional research funds of the Faculty of Veterinary Medicine, University of Veterinary and Pharmaceutical Sciences Brno. REFERENCES 1. Allen, M. S. - Bradford, B. L. - Oba, M.: The hepatic oxidation theory of the control of feed intake and its application to ruminants. J. Anim.Sci., 2009. 10. 3317-3333. 2. Andersen, J. B. – Friggens, N. C. et al.: Effect of energy density in the diet and milking frequency on plasma metabolites and hormones in early lactacion dairy cows. J. Vet. Med. A. Physiol. Pathol. Clin. Med., 2004. 51. 52-57. 3. Cameron, R. E. B. - Dyk, P. B. et al.: Dry cow management, and energy balance as risk factors for displaced abomasum in high producing dairy herds. J. Dairy Sci., 1998. 81. 132-139. 4. Compton, C. W. R. – Mcdougall, S.: Prevalence of subklinical ketósis in mainly pasture-grazed dairy cows in New Zealand in early lactation. New Zealand Veterinary Journal, 2014. 62. 30-37. 5. Drackley, J. K. – Dann, H. M. et al.: Physiological and pathological adaptacions in cows that may increase susceptibility to periparturient diseasesand disorders. Ital. J. Anim. Sci., 2005. 4. 323-344. 6. Duffield, T.: Subclinical ketosis in lactating dairy cattle. Veterinary Clinics of North America Food Animal Practice, 2000. 16. 231-253. 7. Duffield, T. – Lissemore, K. D.: Impact of hyperketonemia in early lactation dairy cows on health and production. J. Dairy Sci., 2009. 92. 571-580. 8. Goff, J. P.: Major advances in our understanding of nutritional influences on bovine health. J. Dairy Sci., 2006. 89. 1292-1301.

294

9. Grumner, R. R.: Etiology of lipid-related metabolic disorders in periparturient dairy cows. J. Dairy Sci., 1993. 76. 3882-3896. 10. Hammon, D.S. - Evjen. I. M. et al.: Neutrophil funcion and energy status in Holstein cows with uterine health disordes. Veterinary Imunology and Imunopathology, 2006. 113. 21-29. 11. Illek, J. - Kumprechtova, D. - Kudrna, V.: Epidemiology of production diseases in dairy cows on Czech dairy farms. Proceedings of the XV. Middle European Buiatric Congress, Maribor, Slovenia, 2015. 105-107. 12. Kovac, G. - Vargova, M. et al. Internal environment and body condition score in dairy cows. Proceedings of the XV. Middle European Buiatric Congress, Maribor, Slovenia, 2015. 101-104. 13. Leblanc, S.: Monitoring metabolic health of dairy cattle in the transition period. J. Reproduction and Developent, 2010. 56. S29-S35. 14. McDougall, S. – Brownline, T.: Managing reproduction in grazing cow. Cattle Practice, 2014. 22. 72-76. 15. McCarthy, M. M. – Yasui, T. et al.: Performance of early-lactacion dairy cows as affected by dietary starch and monensin supplementation. J. Dairy Sci., 2015. 98. 3335-3350. 16. McCarthy, M. M. - Yasui, T. et al.: Metabolism of early- lactacion dairy cows as affected by dietary starch and monensin supplementation. J. Dairy Sci., 2015. 98. 3351-3365. 17. Compton, C. W. R. – McDougall, S.: Ptevalence of subklinical ketósis in mainly pasture-grazed dairy cows in New Zealand in early lactation. New Zealand Veterinary Journal, 2014. 62. 30-37. 18. Oetzel, G. R.: Monitoring and testing dairy herds for metabolic disease. Veterinary Clinics of North America. Food Animal Practice, 2004. 29. 323-336. 19. Opsina, P. A. - Nydam, D. V. et al.: Association between the proporttion of sampled transition cows with increased nonesterified fatty acids and beta-hydroxybutyrate and disease incidence, pregnancy rate, and milk production at the herd level. J. Dairy Sci., 2010. 93. 3595-3601. 20. Rabelo, E. – Rezende, R. L. et al.: Effects of transition diets varying in dietary energy density on lactacion performance and ruminal parameters of dairy cows. J. Dairy Sci., 2003. 86. 915-925. 21. Rabelo, E. – Rezende, R. L. et al.: Effects of pre-and postfresh transition diets varying in dietary energy density on metabolic status of periparturient dairy cows. J. Dairy Sci., 2005. 88. 43754383. 22. Van Saun, R. J.: Indicators of dairy cow transition risks: metabolic profiling revisited. Zukunft gestalten 40 jahre preventivmedizin. 2015. 30-38.

295

The use of an innovative tool to assess the body condition score Innovatív eszköz használata a testkondíció pontozásában Biondi Andrea* Ingenera SA, Chief Science Officier, 5944 Cureglia, Switzerland *e-mail: [email protected]

SUMMARY To optimize both health and production in dairy herds, a close follow up of the body condition of the cows is necessary. Currently however, there is no system available that is easy, cheap, fast and accurate. The aim of this study is to present and analyse an innovative tool produced by Ingenera SA, a Swiss R&D company. This tool is specifically developed to measure the body condition score (BCS) of dairy cows in an easy, fast and accurate manner. The new tool has been tested over 300 cows in France, Italy and Belgium, recording blindly the visual scoring given by expert technicians. The results gathered by the use of this new tool show a high agreement with the standard visual method to score the body condition of dairy cows and its high repeatability. Key words: dairy cow, body condition scoring, body condition score (BCS). ÖSSZEFOGLALÁS Az egészségi állapot és a termelés optimalizálásához tejtermelő tehénállományokban a tehenek kondíció változásának nyomonkövetése elengedhetetlen. Azonban jelenleg nem áll rendelkezése olyan automatizált rendszer, amely könnyen kivitelezhető módon, olcsón, gyorsan és hatékonyan elvégezné ezt a munkát. Az előadás célja egy ilyen, az Ingenera SA, egy svájci K&F vállalat által kifejlesztett, innovatív eszköz bemutatása, értékelése. Ez az eszköz kifejezetten a kondíció pontszám (BCS) könnyű, gyors és pontos megállapítására szolgál. Az új eszköz működését több, mint 300 tehénen tesztelték Franciaországban, Olaszországban és Belgiumban, összevetve az eszköz működését egy képzett és gyakorlott BCS bíráló szakember által, ún. vakon végzett teszt (egy-egy tehenet többször is bíráltak, de az előző eredmény nem volt ismert a bíráló számára) során adott pontszámokkal. A kapott eredmények alapján az eszköz által adott pontszámok nagyban megegyeztek a képzett bíráló szakember pontszámaival és nagyon magas volt a pontszámok ismételhetősége. Kulcsszavak: tejelő tehén, kondíció pontozás, kondíció pontszám (BCS)

296

Introduction Today dairy cows produce large quantities of milk, especially during the peak lactation after calving. Due to the imbalance between an insufficient absorption and the need for nutrients, the cow enters in a negative energy balance. The mobilization of body fat during early lactation, ensures that the negative energy balance remains within the limit. Energetically, the use of body tissue is approximately 30% of the milk during the first month of lactation (2). A correct estimation of the amount of body fat is of great importance, in fact it both influences on productivity as well as on specific pathological states. Thus cows with high body condition have more problems with fatty liver and ketonemia. This also gives greater chance to have laminitis, mastitis and metritis (1). The most commonly used technique to estimate the energy reserves, is the body condition score (BCS). Generally the BCS decreases when the cow mobilizes fat reserves to offset the negative energy balance (3). The easiest methods to evaluate BCS are based on visual and tactile observations at the level of known fat deposits on the body of the dairy cow. Subjectivity of these methods, however, presents the major problem. Therefore, alternative methods are sought in order to measure the energy reserves and, consequently, the energy balance. The choice between the various methods is always a tradeoff between speed, cost and accuracy. To answer this need a Swiss company, Ingenera SA, has developed a new body condition scoring device called BodyMat. Experimental methods On different dairy farms in France, Italy and Belgium, Holstein Friesian heifers and cows (lactating and dry) were selected. Selection of the farms was based on willingness of the farmers to collaborate and on the management level of the farms. After milking, cows were individually locked, which allowed an expert technician to do the scoring in an easy and standardised way. The technician wrote his score on a list next to the cow’s ear tag number. As the cows were randomly locked, the scoring took place blindly. The following scoring systems were used to determine the body condition of each animal: 1. Visual BCS: expert technicians have performed the body condition scoring by visual inspection, using the system by Edmonson et al. (5). Eight different locations were scored and for each location, a score from 1-5 was given. Finally, the average of these eight scores was calculated and used as the final, overall BCS of the animal. 2. New tool BCS: the technician takes position in front or at the back of the animal while eating locked, positioning the BodyMat above the animal, as showed in Figure 1. When the technician press the snap pushbutton, the BodyMat device generates a laser line. The technician moves the device to place the laser line transversal to the spine and to intersect the animal body in the middle of the loin area. Pressing the snap pushbutton for the second time, it takes a picture of this profile, as showed in Figure 2. Once the picture is stored, the evaluation process is completely automatic: pictures are automatically compressed in auto297

consistant and crypted envelope, then sent to Ingenera data center where each picture is analized and BCS is extracted. The final BCS is elaborated as the daily weighted average value. The Ingenera data center elaborates daily analytic graphs for each farm, as the example showed in Figure 5. Each technician has prepared the field work importing in the BodyMat application an Excel file with farm register. Technicians have identified each animal, writing the last 4 digits of the ear tag on the device touchscreen. Results First of all has been calculated the coefficient of determination (R2). This coefficient is a number that indicates how well data fit a statistical model. The values for R2 are between 0 and 1, where 0 means perfect disagreement and 1 indicates perfect agreement. As showed in Figure 3, comparing the visual BCS with the BodyMat BCS, the coefficient of determination is 0,77. That indicate an high correlation of the two methods. Then it has been calculated the Concordance Correlation Coefficient (CCC), that is a statistical method used to assess the agreement among different observers or instruments. The CCC was first proposed by Lin (1989) for assessment of concordance in continuous data (6). It represents a breakthrough in assessing agreement between alternative methods for continuous data in that it appears to avoid all the shortcomings associated with the panoply of usual procedures (Pearson correlation coefficient r, paired t-tests, least squares analysis for slope and intercept, coefficient of variation, intraclass correlation coefficient). It is robust on as few as 10 pairs of data (6). The values for CCC are between -1 and 1, where -1 means perfect disagreement, 0 translates to an independence situation (all the readings are at random), and 1 indicates perfect agreement. With reference to the Figure 4, These are the Lin’s concordance results: Sample concordance correlation coefficient (ρc) = 0.8719 Lower one-sided 95% CL for ρc = 0.8481 Lower two-sided 95% CL for ρc = 0.8431 Upper one-sided 95% CL for ρc = 0.8922 Upper two-sided 95% CL for ρc = 0.8958 The estimate of the CCC indicates a high degree of agreement between this new method and the traditional visual scoring. To evaluate the repeatability of the new method, have been compared pairs of measurements. Does not appear to be any relation between the difference and condition level. The mean difference is 0.0±0.18. To evaluate the speed of the measurement for the new method, has been considered the time needed to identify a new animal on the BodyMat device and the time needed to take at least one picture. The average time needed is less then 20 seconds per animal. Figure 6 shows the distribution of the time needed to complete one animal during a massive data collection

298

campaign. The traditional visual scoring method need much more time deeply depending on the experience and on the ability of the technician. Discussion Once the cow-identifications is correctly inserted in the program, the BodyMat application is easy in use and make it possible to determine the body condition in less than 20 seconds per animal. The evaluation of the determination coefficient and of the concordance correlation coefficient indicate a high degree of agreement between this new method and the traditional visual scoring method. In 90% of the observations, the app shows a result that differs only 0.5 or less from the score obtained by visual scoring by the experienced technicians. Examining the repeatability of the two methods. For the app, a mean difference between the observations was 0 and 95% of the differences were within a range of -0.2 of 0.2. This indicates a high precision of the method. The repeatability of the visual scoring of each expert technician was comparable to the new tool, but the overall repeatability of the visual scoring method, applied by all technicians involved in this research, was lower then the new tool. So we can state that the new method overcomes the subjectivity of visual method. The new tool demonstrated also to be much more fast than the traditional methods. REFERENCES 1. Bewley J. M. – Schutz, M. M.: Review: an interdisciplinary review of body condition scoring for dairy cattle. The prof. anim. scientist, 2008. 24. 507-529. 2. Bines A. J. – Hart I. C.: Metabolic limits to milk production especially roles of growth hormone and insulin. J. Dairy Sci., 1982. 65. 1375-1389. 3. Collard B. L. – Boettcher P. J. et al.: Relationships between energy balance and health traits of dairy cattle in early lactation. J. Dairy Sci., 2000. 83. 2683-2690. 4. Dewaele T.: ‘Thunder Measure Vet Device’, een nieuwe 299ethod om de lichaamsconditie van melkvee te schatten: een veldstudie. Master thesis, Ghent University, 2015. 5. Edmonson A. J. . Lean I. J. et al.: A body condition scoring chart for Holstein dairy cows. J. Dairy Sci., 1989. 72. 68-78. 6. Lin L.: Assay validation using the concordance correlation coefficient. Biometrics, 1992. 48. 599604.

299

Figure 1

Figure 3

Figure 2

300

Figure 4

Figure 5

Figure 6

301

Management factors affecting dairy cows’ health and performance during periparturient period. Relevance and tools for herd-level monitoring A tejelő tehenek egészségét és teljesítményét befolyásoló menedzsmenttényezők az ellés körüli időszakban. Az állomány monitoring jelentősége és eszközei Hejel Péter1*, Könyves László2 1

2

Vet-Produkt Ltd., 2943. Bábolna, Mészáros u. 2/B. Hungary SZIU, Faculty of Veterinary Science, 1078. Budapest, István u. 2. Hungary *

e-mail: [email protected]

SUMMARY Visiting the Hungarian large-scale dairy farms, the problems, - like overcrowding, poor transition management and lack of regular monitoring- are frequently experienced. In current conditions, when there is a downward tendency in the market price of the raw milk, it should be the primary goal for milk producers to increase the efficiency of milk production. Due to exceptional performance of Holstein-Friesian cows, the challenging environmental stress means relevant risk for cow’s health. Several management-related diseases (as eg. metabolic disorders), are well known in cattle medicine and frequently threat the dairy cows mainly in the periparturient period. They are largely manifested not only in clinical-, but also occur in subclinical form. The early recognition of the negative environmental impacts and the subclinical diseases, may greatly improve the animal health status and the performance of the herd. The aim of this work is to give a concise overview in relation to the management and environmental factors affecting the health and performance of dairy cows, and to mention the available up-to-date monitoring methods and tools of herd monitoring for the betterment of management and prevent diseases. Key words: dairy cow, transition period, management, monitoring ÖSSZEFOGLALÁS A hazai nagyüzemi tehenészeteket látogatva gyakran találkozni az ellés körüli időszakban érvényesülő, a tehenek egészségét, teljesítőképességét negatívan befolyásoló környezeti tényezőkkel, technológiai hiányosságokkal. A tej piaci árának jelenleg csökkenő tendenciája mellett elsődleges feladat a tejtermelés hatékonyságának növelése. Az intenzív tejtermelésre nemesített holstein-fríz tehenek érzékenyen reagálnak a környezetükből érkező

302

ingerhatásokra. Számos, összetett okú, gyakran menedzsmentfüggő betegséget és rendellenességet ismerünk, amelyek az elléskörüli időszakban veszélyeztetik a teheneket. Ezek jórészt nem klinikai-, inkább szubklinikai formában vannak jelen. Gyakori tapasztalat a kevés etető- illetve itató kapacitás, a nem megfelelően kialakított-, illetve kevés férőhely, a zsúfoltság, valamint a hőstressz, ami a szárazanyag-felvételt negatívan befolyásolja, növeli az oxidatív stresszt, így jelentős stresszorként hat. A menedzsment oldaláról a negatív hatások többsége eredményesen kivédhető pl. megfelelő istállókialakítással, helyes szárazonálló-, előkészítős- és frissen ellett tehén menedzsmenttel, jó takarmányozási gyakorlattal (helyes adag-összeállítás, megfelelő TMR minőség, az etetések megfelelő időzítése stb.), illetve a tehenek szociális rangsorát kialakító, etológiai tényezőket is figyelembe vevő csoportosítási technikával. A negatív környezeti hatásokat és a szubklinikai kórformákat időben felismerve és megszüntetve nagyban javítható az állatok egészségi állapota és az állomány teljesítőképessége. Ehhez megalapozott protokollokon nyugvó, rendszeres nyomon követés, monitoring szükséges. A leggyakoribb ellés körüli rendellenességek, betegségek felderítésére rendelkezésre állnak állományszintű monitoring protokollok és a végrehajtásukhoz szükséges korszerű eszközök egyaránt. Kulcsszavak: tejelő tehén, átmeneti időszak, menedzsment, ellenőrzés Management risk factors in periparturient period Two important management fields are the housing and the nutrition. Unfortunately it is still common however not acceptable approach, that dry cows are in an unproductive period and accordingly, they may be housed in insufficient conditions and fed with poor quality of forages. However dry cows have at least similar, or higher requirements than their producing mates have (12). The key of successful subsequent lactations is the properly managed energy balance and immune functions around calving (29). Especially in this period, the cows are extremely vulnerable due to energy related immune suppression, hence they need special attention from the farm-operators. In this period, without compromises, the overcrowding must be avoided, and the heat- and other environmental stress as the two most important affecting factors, must be controlled (12). The problems are induced by overcrowding are related to hierarchy-based ranking competition of cows (2, 19, 17, 20). The cows, these large, ruminant herbivores are developed evolutionary for grazing in large groups on wide, and open meadows. In a group, there were dominant and subordinated cows together. In those conditions, the subordinated animals had chance to avoid the direct conflicts with dominant mates of them. In modern, enclosed housing systems, this opportunity is disappeared, and the low ranked cows are suffering from violence of dominant animals (2). Consequently, the subordinated cows have depressed feed consumption and resting time, and finally they become to completely exhausted. The dominant status of a cow is not a permanent position. When a previously dominant cow gets into a new group, her status may change immediately (2). Younger cows are in subordinate position more often than older animals (11). A remarkable deficiency was observed in daily laying time among subordinated cows compared

303

with their dominant mates. There are two typical situations, which may result this deficiency. In one hand, when a subordinate cow gets nipped in a dead-end in the pen, they do not dare to come out from the trap due to fearing from conflict with a dominant cow (30, 31). In other hand, these low-ranked cows avoid for hours those cubicles, places that previously were used by dominant animals (27). Consequently, the daily lying time can be less, than 6 hours in these cases, what could be the direct root-cause of lameness (11, 32). The other common problem, -caused by overcrowding and hierarchy based competition- is the significant reduction in daily dry matter intake (11). The mechanisms are similar to mentioned above, namely the subordinate cows have no chance to reach the feed bunks, also they starve as well as, from quantitative-, and qualitative (sorted TMR) sense. Providing a well-designed barn with suitable pens is essential. The main dimensions of the barn should provide wide spaces, safe movement, good light- and microclimatic conditions. In free-stall systems there are two main designs; in a straw yard barn, in the dissected vulnerable periods, it is requested to provide 9 m2 resting area per cow where feeding area and alleys are not included (5). In cubicle systems, the design of cubicles should meet with the body size- and reduced moving ability of the late pregnant- and fresh cows (9). The average dimensions of a cubicle are 120 cm wide and 240 cm length. However there are recommendations for increasing of this length (8). Considering the getting-up behavior of the cows, the lunge space has high importance (9). The trap-like “dead-ends”, where a subordinated cow may get nipped in, must be avoided in the pens (26). For supporting subordinate cows in daily DMI, the minimum feed bunk space must be 0.76 m for each cow (9). In the critical periparturient period, the barns should be filled up to 80 % of nominal capacity (9). This low stocking density aids the lower ranked cows in reaching resources. The applied grouping strategy is a very important management factor (11, 17). In this period, must endeavor to maintain of the stability of groups. New animals should be delivered into the close-up group once a week and their number should be at least ten of individuals. This strategy ensures some stability and safety for incoming animals. The first lactation cows and older animals should be housed separately as long as possible. It is evident, but in some cases it is hard to manage in the practice (27). The heat stress, as environmental risk factor, has been researched very intensively so far. In dry cow-, and especially in close-up, and maternity areas it is essential to provide shade in open corrals, and fans and soakers inside the barns. During heat stress, the immune suppression may be more severe, and the animals may suffer from reduced feed intake, higher oxidative stress, and higher susceptibility for pathogens (1, 4, 5, 9, 10, 12). As the nutrition is a very complex field of dairy cow management, here is not possible to involve all it’s aspects. Just mentioning the most important principals, as the importance of metabolisable protein, the moderated energy supply, the proper minerals- and vitamin supply, the stimulation of calcium mobilization mechanisms and last but not least, the supporting of sufficient rumen-papillae development as part of rumen adaptation for TMR with high energy density in subsequent lactation. The body condition scoring is directly linked to nutrition- and reproduction management. This cheap and simple management action should be performed at

304

least four-five times in the lactation; at calving, 60 days post calving, 100 days pre-dry off and at dry off. The drinking water access one of the most important points affecting health and performance. A high producing dairy cow may intake 132-150 liter (34) of water daily, and they can drink 4-15 liter per minute (24). In designing of water supply facilities it must be taken in account. The minimum linear water access is 3-6 cm per cow, but the optimal is 10 cm for each cow (33). Importance of early diagnosis of metabolic problems All of stress factors mentioned above may be in synergic interaction and may cause serious consequences in animal performance (12). As known as most common periparturient disorders, the ketosis, rumen acidosis, hypocalcaemia may have both, clinical and subclinical manifestations. Usually the clinical forms are less abundant, but may concern the animals with more serious consequences. The diagnosis usually is not difficult in clinical form of these cases, but the success of treatment is depending on several conditions. Contrarily, the subclinical forms of these disorders may be silent, undiscovered and associated with more complex consequences (Figure 1). All of mentioned problems are detectable in early stage via monitoring protocols. These protocols should be integrated in a modern dairy health management system. Figure 1. Interrelations of periparturient problems

305

Relevance and tools of herd monitoring in detection of risk factors In large-scale food animal production, the herd level veterinary approach must be spreading among practitioners for enrolling an effective controlling protocol, and achieving the successful prevention against periparturient diseases which mostly have complex pathogenesis (25). The majority of most frequently occurring periparturient diseases are more abundant in subclinical form rather than clinical form. In these cases due to lack of symptoms, the diagnostics protocol must be based on detection and measurement of biomarkers, associated with several metabolic parameters (21, 35). Following the data analysis, the veterinary advisor, while interpreting the results, - which are based on analysis of representatively and individually taken biological samples -, should be considered all of additional information gathered on the field (6, 22). Numerous methods and tools are available for enrolling a herd-level monitoring already. We will also mention, - although this is not an exhaustive list -, some major applicable diagnostic methods in subjective categories: 1.) Locally applicable herd- and environment diagnostic methods, like body condition scoring (13); rumen fill scoring (3); locomotion scoring (31); manure consistency scoring (18); manure screening (18); rumination intensity (18); laboratory examination of feed components and TMR; ultrasound examinations of animals, etc. 2.) Locally applicable cow-side tests and simplified lab tests for analyzing biological samples, like BHBA tests (28); examinations of ruminal content (15); early pregnancy tests (14), etc. 3.) Complex laboratory examinations, like complex metabolic profile analysis (7); milk recording related diagnostic methods (23), etc. 4.) Novel technical equipments, like complex risk assessment tools, activity sensor based heat detection and other behavioral observation methods, intraruminal data logger and transmission devices (16), herd management software, automatized photometric body condition scoring systems, etc. It is obvious that numerous devices and methods are available already for herd monitoring. Those resources will be useful and effective in case only, when they will be used accordingly to the sufficient protocols.

306

REFERENCES 1. Alameen, A. O. - Abdelati, A. M. - Elnageeb, M. E.: Circadian variations of vhermoregulation, blood constituents and hormones in crossbred dairy cows in relation to level of milk production. J. Vet. Adv., 2014. 4. 466–480. 2. Arave, C. W. - Albright, J. L..: Cattle behavior. J. Dairy Sci., 1981. 64. 1318–1329. 3. Atkinson, O.: A cross-sectional survey to investigate prevalence of and clinical indicators for Subacute Ruminal Acidosis (SARA) in lactating cows on UK dairy farms. A dissertation submitted as part of the requirements for the examination for the RCVS Diploma in Cattle Health and Production, 2013. 4. Bernabucci, U. - Ronchi, B. et al.: Influence of body condition score on relationships between metabolic status and oxidative stress in periparturient dairy cows. J. Dairy Sci., 2005. 88. 2017– 2026. 5. Bickert, W. G. - Holmes, B. et al.: Dairy Freestall Housing and Equipment. 7th ed. The MidWest Plan ServiceMWPS, Iowa State University, 2000. 141. 6. Brydl, E.: Nagyüzemi szarvasmarha-állományok átfogó, komplex takarmányozási és állategészségügyi értékelési rendszere. Magy. Állatorv. Lapja, 1989. 44. 121–122. 7. Brydl, E. - Könyves, L. - Tegzes, L.- Jurkovich, V. - Tirián, A.: Incidence of subclinical metabolic disorders in hungarian dairy herds during the last decade. Magy. Állatorv. Lapja, 2008. 130 (Suppl. 1). 129–134. 8. Ceballos, A. - Sanderson, D. et al.: Improving stall design: use of 3-D kinematics to measure space use by dairy cows when lying down. J. Dairy Sci., 2004. 87. 2042–2050. 9. Cook, N. B., - Nordlund, K. V.: Behavioral needs of the transition cow and considerations for special needs facility design. Vet. Clin. North Am. - Food Anim. Pract., 2004. 20. 495–520. 10. Devries, T. J. - Dohme, F. - Beauchemin K.: Repeated ruminal acidosis challenges in lactating dairy cows at high and low risk for developing acidosis: feed sorting. J. Dairy Sci., 2008. 91. 3958–3967. 11. DeVries, T. J. - von Keyserlingk, M. A. G.: Feed stalls affect the social and feeding behavior of lactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2006. 89. 3522–3531. 12. Drackley, J. K. - Dann, H. M. et al.: Physiological and pathological adaptations in dairy cows that may increase susceptibility to periparturient diseases and disorders. Ital. J. Anim. Sci., 2005. 4. 323–344. 13. Ferguson, J. D. - Galligan, D. T. - Thomsen, N.: Principal descriptors of body condition score in Holstein cows. J. Dairy Sci., 1994. 77. 2695–2703. 14. Gábor, Gy. - Tóth, F. - Garth, S. - Szász, F. - Bárány, I. - Wölfling, A. - Völgyi-Csík, J.:. A két ellés közti idő csökkentésének lehetősége tejelő szarvasmarha- állományban. Magy. Állatorv. Lapja, 2004. 126. 459–464. 15. Garrett, E. F. - Pereira, M. N.: Diagnostic methods for the detection of subacute ruminal acidosis in dairy cows. J. Dairy Sci., 1999. 82. 1170–1178. 16. Gasteiner, J. - Boswerger, B. - Guggenberger, T.: Long-term measurement of reticuloruminal pHvalue in dairy cows under practical conditions by an indwelling and wireless data transmitting unit. Proceedings of 23rd International Congress of Hungarian Buiatrics Association, 2013. 33–39. 17. Grant, R. J. - Albright, J. L.: Effect of animal grouping on feeding behavior and intake of dairy cattle. J. Dairy Sci., 2001. 84. E156–E163. 18. Grove-White, D.: Rumen healthcare in the dairy cow. In Pract., 2004. 26. 88–95. 19. Hasegawa, N. - Nishiwaki, A. et al.: The effects of social exchange between two groups of lactating primiparous heifers on milk production, dominance order, behavior and adrenocortical response. Appl. Anim. Behav. Sci., 1997. 51. 15–27. 20. Huzzey, J. M. - DeVries, T. J. et al.: Stocking density and feed barrier design affect the feeding and social behavior of dairy cattle. J. Dairy Sci., 2006. 89. 126–133.

307

21. Ingvartsen, K. L. - Moyes, K.M.: Factors contributing to immunosuppression in the dairy cow during the periparturient period. Jpn. J. Vet. Res., 2015. 63. s15–s24. 22. Könyves, L.: Tejhasznú tehenek egészségi állapotát és szaporodási teljesítményét befolyásoló kockázati tényezők vizsgálata az ellés körüli időszakban. PhD Értekezés. Szent István Egyetem. 2008. 76-77. 23. Kowalski, Z. M.: Monitoring of subclinical ketosis in Poland. Proceedings of 23rd International Congress of Hungarian Buiatrics Association, 2013. 166–188. 24. Looper, M. L. - Waldner, D. N.: Water for Dairy Cattle. The College of Agriculture and home Economics. http://cahe.nmsu.edu. 2002. 1-8. 25. Mclaren, C. J. - Lissemore, K.D. et al.: The relationship between herd level disease incidence and a return over feed index in Ontario dairy herds Chris. Can. Vet. J., 2006. 767–773. 26. Næss, G. - Bøe, K. E. - Osterås. O.: Layouts for small freestall dairy barns: effect on milk yield for cows in different parities. J. Dairy Sci., 2011. 94. 1256–1264. 27. Nordlund, K. - Cook, N. - Oetzel, G.: Commingling dairy cows: Pen moves, stocking density, and health. 39th Proc. Am. Assoc. Bov. Pract., 2006. 36–42. 28. Oetzel, G. R.: Herd-level ketosis: diagnosis and risk factors. Dairy Herd Probl. Investig. Strateg. Transit. Cow Troubl., 2007. 67–91. 29. Opsomer, G.: Interaction between metabolic challenges and productivity in high yielding dairy cows. Jpn. J. Vet. Res., 2015. 63. S1–S14. 30. Phillips, C.: Cattle Behaviour and Welfare. 2nd ed. Blackwell Science. 2002. 264. 31. Phillips, C. J. C.: Principles of cattle production. CAB International. 2001. 274. 32. Singh, S. S. - Ward, W. R. et al.: Behaviour of first lactation and adult dairy cows while housed and at pasture and its relationship with sole lesions. Vet. Rec., 1993. 133. 469–474. 33. Smith, J. F. - Brouk, M. J. et al.: Issues with dairy facilities located in the high plains. Agric. Eng., 2006. 1–14. 34. Ward, D. - McKague, K.: Water requirements of livestock. Agric. Commun. 2005. 2007. 4. 35. Zhang, Z. - Liu, G. et al.: Detection of subclinical ketosis in dairy cows. Pak. Vet. J. 2012. 32. 156–160.

308

A ketolakciában megnyilvánuló szubklinikai ketózis prevalenciájának felmérése Keto-TestTM szemikvantitatív istállópróbával hazai tejelő tehénállományokban Prevalence of subclinical ketosis manifested in ketolactia detected by Keto-TestTM semiquantitative cow-side test in Hungarian dairy herds Könyves László1*, Kovács Péter1, Bartyik János2, Csorba Csaba3, Gubik Zoltán4, Répási Attila5, Jónás Sándor6, Tibold János7, Dojcsák Gábor8, Hejel Péter9 1

SZIE ÁOTK Állathigiéniai-, Állomány-egészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék 1078. Budapest, István u. 2. 2 Enyingi Agrár Zrt., 8134. Mátyásdomb-Ágostonpuszta 3 Hód-Mezőgazda Zrt., 6800. Hódmezővásárhely, Serház tér u. 2. 4 Dél-Pest Megyei Mezőgazdasági Zrt., 2700. Cegléd, Bede 575. 5 Dózsa Mezőgazdasági Zrt., 3955. Kenézlő, Malom u. 7. 6 Kasz-Farm Kft., 4130 Derecske, Köztársaság út 114. 7 Agroprodukt Zrt, 8500 Pápa, Szent István u. 12. 8 Kisalföldi Mg. Zrt. 9072. Nagyszentjános, Fő u. 1. 9 Vet-Produkt Kft., 2943. Bábolna, Mászáros u. 2/B. *e-mail: [email protected].

ÖSSZEFOGLALÁS A szerzők hazai nagyüzemi tejelő szarvasmarha állományokban 491, a laktáció <35 napján lévő holstein-fríz tehén bevonásával vizsgálatokat végeztek a ketolakciában megnyilvánuló szubklinikai ketózis (SK) prevalenciájának felmérésére. A tej béta-hidroxi vajsav (beta-hydroxibutirat: BHB) koncentrációjának megállapítására végzett vizsgálatok teljes tej mintákból egy kolorimetrikus, szemikvantitatív teszttel (Keto-TestTM) történtek. A célkitűzésben szerepelt egyes tényezők (laktációk száma, előző laktációs termelés, fejt létszám, tartástechnológia), valamint egyes klinikai betegségek (magzatburok visszamaradás, metritis, mastitis, oltógyomor helyzetváltozás, hasmenés, sántaság) és a SK közötti kapcsolatok vizsgálata. Átlagosan a megvizsgált állatok 38%-ában került megállapításra a SK (≥100 μmol/l tej BHB). A vizsgált 8 állományban a SK prevalencia jelentős szórást mutatott (25-57%). A SK esélye a laktációk számának emelkedésével nem szignifikánsan nőtt. Az előző laktációs tejtermelés és az állománynagyság nem mutatott szignifikáns összefüggést a SK esélyével. A klinikai megbetegedésekben szenvedő tehenekben magas prevalenciával (átl. >50%) lehetett a SK egyidejű jelenlétét diagnosztizálni.

309

A tej BHB koncentrációjának meghatározása Keto-TestTM próbával hasznos eszköze lehet a ketózis monitoringnak. Kulcsszavak: szubklinikai ketózis, prevalencia, tej BHB, monitoring, tejelő tehén SUMMARY The authors examined 491 Holstein Friesian dairy cows in <35 days in milking on the prevalence of subclinical ketosis (SK) manifested in ketolactia in Hungarian large-scale dairy herds. The examinations regarding the concentration of beta-hydroxy-butirate (BHB) of the milk were conducted on-site, from milk samples, using a colorimetric semi-quantitative test (Keto-TestTM). The aim was to examine the relationship between each of the factors (number of lactations, previous lactation production, number of milked cows, housing technology), the different clinical diseases (retained placenta, metritis, mastitis, abomasum displacement, diarrhoea, lameness) and the SK. Different severity of SK (≥100 μmol/l milk BHB) was diagnosed in 38% of the animals examined. SK prevalence showed a significant variance in the 8 examined herd (25-57%). The probability of SK with increasing number of lactations showed a non-significantly rising tendency. The milk production of the previous lactation and the size of the herd did not show significant relationship with the odds of SK. In the case of cows suffering from various diseases the concurrent presence of SK was diagnosed with high prevalence (>50% on average). The implementation of the Keto-TestTM colorimetric semiquantitative milk BHB cow side test is a useful tool for the ketosis monitoring in dairy herds. Key words: subclinical ketosis, prevalence, milk BHB, monitoring, dairy cow A ketózis a tejelő tehenek gyakori és jelentős kárt okozó anyagforgalmi megbetegedése, amelynek kártétele összetett (11, 17, 25, 26, 31, 33), és ami elérheti a 250 €/tehén/laktáció mértéket is (15). Legjelentősebb tényezők a termelés elmaradás (300-500 kg/laktáció), az immunszupresszió miatti fogékonyság az egyes összetett okú betegségek kialakulására (26, 31, 34) valamint az újravemhesülés idejének jelentős kitolódása (25, 26, 39). A megelőző jellegű intézkedések, mint a folyamatos állomány-monitoring és az alkalmazott preventív kezelések, nagyban javíthatják a tejtermelés gazdaságosságát (12, 13, 26). A ketózis prevalenciáját a különböző források 7-73% között adják meg (3, 4, 10, 11, 14, 16, 17, 19, 26, 27, 28, 34, 37). A szubklinikai kórforma lényegesen gyakoribb, a hazai adatok szerint (3, 4, 5) előfordulási gyakorisága a laktáció első hónapjában mintegy 10-20% közé tehető. A ketózis a vérplazma illetve más testfolyadékok magas ketonanyag- (acetecetsav-, BHB-, aceton-), valamint a vérplazma alacsony glükóz- és inzulin-koncentrációjával jellemezhető állapot. A hiperketonémia gyakorlati laboratóriumi diagnosztikája leggyakrabban a vérplazma acetecetsav-, vagy BHB-koncentrációjának mérésével történik (3, 4, 5, 17). A szubklinikai ketózis diagnózisának felállításához a szakirodalom különböző határértékeket állapít meg a vér BHB-koncentrációjára vonatkozóan, amelyek a 800-1200 μmol/l tartományban mozognak (5, 17, 24). Az ún. „gold-standard” módszernek a teljes vérből, szérumból vagy plazmából történő BHB-koncentráció meghatározás tekinthető (8, 12, 31, 36). Ugyanakkor a módszer költség- és időigénye sok esetben mégis korlátozhatja a gyakorlatban történő széleskörű használatát (12). A teljes vér BHB-koncentrációjának kvantitatív, helyszíni meghatározása elvégezhető kéziműszer segítségével is (35). Az egyik legelterjedtebb ilyen mérőeszköz szenzitivitását 1200 µmol/l határértéknél 85 %-ban, míg specifitását 94%-ban állapították meg (38). 310

A ketonanyagok kiválasztódnak a vizelettel (ketonuria) és a tejjel (ketolakcia), ami a gyakorlatban tesztcsíkokkal (szemikvantitatív módszer) jól vizsgálható. A ketolakcia tesztcsíkokkal történő vizsgálatának előnye, hogy nagy létszámú állományok szűrővizsgálata egyszerűen kivitelezhető (20). A Keto-TestTM (Sanwa Kagaku Kenkyusho Co., Ltd., Nagoya, Japan) a tej BHB-koncentrációjának vizsgálatra kifejlesztett teszt, amelynek szenzitivitását 73-95%, míg specifitását 68-96% között állapították meg különböző vizsgálatokban (1, 6, 18, 30, 32) ami gyakorlati körülmények között alkalmassá teszi a szubklinikai ketózis monitorozására. Az állományvizsgálatoknak jelentősége, hogy rendszeresen alkalmazva azokat, megbízható információ álljon rendelkezésre a frissen ellett tehenek energetikai állapotáról (4, 5). Oetzel (31) által ajánlott protokoll szerint, nagyüzemi állományokban (>120 tehén) két-három heti rendszerességgel legalább tizenkettő, 5-50 napja ellett, klinikailag egészséges tehenet kell megvizsgálni. Ha a megvizsgált tehenek >10%-ában az egyedi vér BHB-koncentrációk meghaladják az élettani tartomány felső határát, az állomány szubklinikai ketózissal terheltnek tekinthető, ami indokolttá teszi az állományszintű védekezési program kidolgozását és végrehajtását. A védekezési stratégiát a folyamatos monitoring mellett a kockázati tényezők kiküszöbölésére kell építeni. ANYAGOK ÉS MÓDSZEREK A vizsgálat célkitűzései, vizsgált állományok A vizsgálat egyik célja a SK prevalenciájának a tej BHB-koncentrációjának szemikvantitatív kolorimetrikus meghatározásán alapuló felmérése volt, magyarországi nagyüzemi tejelő szarvasmarha állományokban. További cél volt az egyes állattól függő- (laktációk száma, tejelőnapok száma, előző laktációs tejtermelés), és környezeti (állományméret, tartási rendszer) tényezőknek a SK prevalenciájára gyakorolt hatásának, valamint az ellés után jelentkező betegségek (magzatburok-visszamaradás, metritis, mastitis, hasmenés, sántaság) és a SK közötti kapcsolatok vizsgálata. A vizsgált nyolc állományban a fejt tehenek száma 373-1500 egyed között változott. Az állományok előző évi átlagos zárt standard laktációs tejtermelése 8400-10600 liter között volt. Az állományok kötetlen, pihenőbokszos vagy mélyalmos tartási rendszerben voltak elhelyezve és teljes takarmánykeverék rendszerű takarmányozásban részesültek. Vizsgálati elrendezés A felmérésbe 2013 szeptember és 2014 február között nyolc gazdaságból összesen 491 holstein-fríz fajtájú tehenet vontunk be. A SK prevalenciájának megállapítása céljából azokat a klinikailag egészséges, 7-21 napja ellett teheneket mintáztuk, amelyeknél az elléstől a mintavétel időpontjáig klinikai megbetegedés nem fordult elő. Az egyes megbetegedések és a SK közötti kapcsolat vizsgálata érdekében a vizsgálatba vont teheneket az ellést követő 35. napig megfigyelés alatt tartottuk. Klinikai megbetegedések esetén a diagnosztizálás napján és a rákövetkező napon ismételten elvégeztük a tej BHB koncentrációjának mérését. A betegségek és a SK kapcsolatának elemzése érdekében vizsgálatba vontunk olyan teheneket is, amelyek a laktáció első hetében mutatták valamilyen klinikai megbetegedés tüneteit. Az egyes vizsgált klinikai megbetegedések és rendellenességek diagnózisához szükséges kritériumokat valamennyi gazdaságban egységesen definiáltuk.

311

Rögzítettük az állatra (azonosító szám, ellés dátum, laktációs nap, laktáció száma, előző laktációs tejtermelés) és a tartástechnológiára, valamint a vizsgálatra vonatkozó adatokat is. Mintavétel, BHB mérés, SK definíció, adatgyűjtés és elemzés Az egyenként 3-5 ml mennyiségű tejmintákat a fejésre előkészített tőgy egy negyedéből vettük 10 ml-es, egyszer használatos műanyag csövekbe. A minták a vizsgálat időpontjában szobahőmérsékletűek voltak és az állás alatt kiváló tejzsírt homogenizáltuk. A tej BHB-koncentrációjának megállapítása a Keto-TestTM (Sanwa Kagaku Kenkyusho Co., Ltd., Nagoya, Japan) kolorimetrikus, szemikvantitatív teszttel történt. A tesztcsík lila színváltozása alapján a minták BHB-koncentrációját 0; 50; 100; 200; 500 és 1000 μmol/l kategóriákba soroltuk, a dobozon mellékelt színskála segítségével. A SK diagnózisát – a gyártó ajánlásának megfelelően – a tej ≥100 μmol/l BHB-koncentrációja esetén állapítottuk meg. A vizsgálati eredményeket a helyszínen az e célra rendszeresített adatlapokon rögzítettük. A gyűjtött adatok alapján kiszámítottuk a SK prevalanciáját gazdaságonként és összesítve, valamint a vizsgált tényezőkkel összefüggésben. Az egyes változók és a SK közötti kapcsolatot GEE (Generalized Estimating Equations) hierarchikus logisztikus regressziós modellel elemeztük. EREDMÉNYEK A szubklinikai ketózis prevalenciája és megoszlása 1. ábra. A szubklinikai ketózis (SK) prevalenciája a vizsgált tejelő állományokban Figure 1. Prevalence of subclinical ketosis (SK) in the examined dairy herds

A vizsgálatba vont állományokban a SK prevalenciájának állományonkénti megoszlását az 1. ábra mutatja be. Az előfordulási gyakoriságot tekintve nagy különbségek tapasztalhatók az állományok között (2557%), de látható, hogy a legkedvezőbb esetben is jelentősen meghaladja az elfogadható 10%-os mértéket. A vizsgált 491 tehén tej-BHB mérési kategóriák szerinti megoszlását a 2. ábrán mutatjuk be.

2. ábra. A Keto-TestTM eredmények megoszlása (%) BHB kategóriák (µmol/l) szerint a vizsgálatba vont tehenekben (n=491) Figure 2. Distribution (%) of the Keto-TestTM BHB categories (µmol/l) results in the examined cows (n=491)

312

A SK prevalenciájának laktációs szám szerinti megoszlását a 3. ábra szemlélteti. Az ábrán látható trend szerint a szubklinikai ketózis előfordulása a laktációk számának emelkedésével nő. Az elvégzett GEE logisztikus regressziós modell számítás alapján a második (OR. 1,06; CI: 0,641,78; P=0,82) illetve a harmadik-nyolcadik (OR: 1,49; CI:0,87-2,55; P=0,14) laktációban a SK esély hányadosa (OR) magasabb ugyan, mint az első laktációban de az eredmény statisztikailag egyik esetben sem bizonyult szignifikánsnak (1. táblázat).

Nem tudtunk szignifikáns összefüggést kimutatni a szubklinikai ketózis esélye és az állományméret (OR: 1,0003; CI: 0,9999-1,0007; P=0,09), továbbá a legalább másodszor ellett tehenek adatait elemezve, az előző laktációs tejtermelés és a SK esélye között (OR: 1,0 CI: 0,99-1,02; P=0,66) között sem (1. táblázat).

3. ábra. A szubklinikai ketózis (SK) precalenciájának (%) megoszlása laktációs szám szerint a vizsgálatba vont tehenekben (n=491) Figure 3. Distribution (%) of the subclinical ketosis (SK) according to the different parity in the examined cows (n=491)

Az SK prevalenciájában a tartási tényezők tekintetében nem találtunk különbséget a pihenőbokszos (37%) és mélyalmos (39%) rendszerű tartásmód között. A szubklinikai ketózis és egyes klinikai megbetegedések kapcsolata A vizsgálatba vont teheneket a laktáció 35. napjáig megfigyelés alatt tartottuk a fellépő klinikai megbetegedések detektálása céljából. A betegség diagnosztizálásának napján, vagy az azt követő napon elvégzett tej BHB teszt eredménye alapján megállapított SK beteg tehenekre vonatkozó prevalenciáját a 4. ábrán szemléltetjük.

4. ábra. A szubklinikai ketózis (SK) prevalenciája a laktáció első 35 napjában a klinikailag megbetegedett tehenekben a diagnózis napján vagy az azt követő napon vizsgálva Figure 4. The prevalence of subclinical ketoisis (SK) tested on the day, or one day after the diagnosis of different clinical diseases detected during the first 35 days of lactation

Bár az esetszámok több betegség esetében nem nagyok, látszik, hogy a különböző klinikai megbetegedésekben szenvedő tehenekben a SK magas előfordulási gyakorisággal volt megállapítható. A 79 klinikai beteg tehénből 40 állatban (>50%) lehetett SK pozitivitást OHV: oltógyomor helyzetváltozás, kimutatni (4. ábra). MBV: magzatburok visszamaradás Azon klinikailag egészséges tehenek, amelyek a 7-21 laktációs nap között vizsgálva SK pozitivitást mutattak, 6-szor nagyobb eséllyel estek valamely más klinikai megbetegedésbe a laktáció 35. napjáig mint SK negatív társaik (P=0,28). 1. táblázat. A szubklinikai ketózis esélye a laktációk száma és az állományméret (fejt létszám) és az előző laktációs tejtermelés (≥2 lakt. tehenek) függvényében, a GEE logisztikus regresszió ereményei alapján Table 1. The odds of subclinical ketoisis relating to the parity, herd size (number of lactating cows) and the milk production of the previous lactation (≥2 parity cows). Results of the GEE logistic regression Tényező

Összevetés

OR

Alsó CI határ

Felső CI határ

P-érték

Intercept

folyamatos

0,38

1,44

0,37

<0,01

1 2 3-8

1,00 1,06 1,49

-0,64 0,87

-1,78 2,55

ref. 0,82 0,14

Laktációs szám

folyamatos

1,20

0,96

1,50

0,10

Előző laktációs tejtermelés (≥2 lakt. tehenek)

folyamatos

1,00

0,99

1,02

0,66

Fejt tehén létszám

folyamatos

1,0003

0,9999

1,0007

0,09

Laktációs szám kategóriák

OR: esély hányados; CI: konfidencia intervallum, GEE: Generalised Estimating Equations OR: Odds Ratio; CI: Confidence Interval, GEE: Generalised Estimating Equations

313

MEGVITATÁS A munka fő célja a szubklinikai ketózis prevalenciájának, a ketolakcia istállópróbával történő kimutatásán alapuló megállapítása volt magyarországi nagyüzemi tehenészetekben. A kapott értékek a vizsgált állományokban és időszakban jelentősen meghaladják nem csupán az elfogadható 10%-os mértéket, de jelentősen magasabbak a Magyarországra vonatkozó korábban publikált mértéknél is (3, 4, 5, 31). Az általunk végzett vizsgálatokban megállapított SK prevalencia hasonló a Nyugat-európai és amerikai hasonló módszertannal végzett vizsgálatokban megállapítotthoz (2, 14, 28, 29, 37). A vizsgálatokra döntően őszi és téli hónapokban (szeptember-március) került sor. Vélelmezhető, hogy a nyári, hőstresszel terhelt időszakokban a jelen eredményeknél is magasabb SK prevalencia mérhető. A SK prevalencia jelentős szórást mutatott az állományok között. E tény aláhúzhatja a környezet és a menedzsment jelentőségét a betegség kialakulásában. Ugyanakkor, vizsgálataink eredményei alapján sem az állományméret, sem a tejtermelés nagysága nem befolyásolta a SK prevalenciáját. Utóbbi tények közvetve alátámaszthatják, hogy a ketózis nem elsősorban a tejtermelés nagyságától és több állathoz köthető tényezőtől valamint az üzemmérettől függően alakul ki, hanem sokkal inkább a menedzsment tényezők befolyásolják. Ezért indokolt lehet a ketózist nem produkciós betegségnek, sokkal inkább menedzsment függő betegségnek nevezni. Az általunk talált trendnek megfelelően többen beszámoltak a SK prevalencia esélynövekedéséről a laktációk számának emelkedésével (2, 6, 13, 34). Számosan ismertették már az ellés körüli időszakban jelentkező betegségek és a ketózis közötti kapcsolatot (7, 21, 22, 23, 25, 33, 39). Saját eredményeink – nem szignifikáns mértékben ugyan – de illeszkednek a korábbi közléseken megfogalmazottakhoz. Nagyobb minta-elemszám esetén az összefüggések szignifikánsak lehetnek. KÖVETKEZTETÉSEK Az eredményeink megerősítik, hogy a szubklinikai ketózis az ellés körüli időszakban hazai tejelő tehénállományainkban gyakori, és rendszeres monitoring vizsgálatok hiányában feltételezhetően gyakran felderítetlen marad. A legmegbízhatóbb, a vér BHB-koncentrációjának meghatározásán alapuló vizsgálatok mellett a napi ketózis monitoring gyakorlatban jól alkalmazható a tej BHB-koncentrációjának szemikvantitatív mérésén alapuló Keto-TestTM tesztcsík. A segítségével kapott eredmények fontos jelzések, amelyek megalapozhatják a telepi menedzsment és az állatorvos döntését, hogy további vizsgálatokat és megelőzési stratégiákat dolgozzanak ki a ketózis okainak felderítésére és kártételének csökkentése érdekében. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A szerzők köszönetüket fejezik ki az ELANCO Animal Health és a Vet-Produkt Kft. támogatásáért, amivel biztosították a vizsgálat elvégzéséhez szükséges Keto-TestTM tesztcsíkokat és logisztikai támogatást.

314

IRODALOM 1. Belanger, A. M. – Descoteaux, L. et al.: Evaluation of a milk strip test for detection of subclinical ketosis at cow level. Proc. 36th Ann. AABP Conf., 2003. 174. 2. Berge, A. C. – Vertenten, G.: A field study to determine the prevalence, dairy herd management systems, and fresh cow clinical conditions associated with ketosis in western European dairy herds. J. Dairy Sci., 2014. 97. 1–10. 3. Brydl, E. – Jurkovich, V. – Könyves, L. – Tegzes, L. – Kálmán, I.: Szubklinikai anyagforgalmi zavarok előfordulása tejhasznú tehenekben Magyarországon 2001-ben. Magy. Állatorv. Lapja, 2003. 125. 393-400. 4. Brydl, E. – Könyves, L. – Tegzes, L. – Jurkovich, V. – Tirián, A.: Incedence of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds during the last decade. Magy. Állatorv. Lapja. 2008. 130 (Suppl. I). 129-134. 5. Brydl, E. – Könyves, L. – Jurkovich, V. – Kovács, P. –Tirián, A.: Incidence of energy and acid base metabolism disorders in Holstein-Friesian dairy herds during the last fifteen years. 31st World Veterinary Congress, Prague, Proceedings of abstracts 2013. Paper 334. 6. Carrier, J. – Stewart, S. et al.: Evaluation and use of three cowside tests for detection of subclinical ketosis in early postpartum cows. J. Dairy Sci., 2004. 87. 3725–3735. 7. Chapinal, N. – Carson, M. et al.: The association of serum metabolites with clinical disease during the transition period. J. Dairy Sci., 2011. 94. 4897-4903. 8. Dohoo, I. R. – Martin, S. W.: Subclinical ketosis: prevalence and associations with production and disease. Can. J. of Compar. Med., 1984. 48. 1–5. 9. Duffield, T. F. – Kelton, D. F. et al.: Use of test day milk fat and milk protein to detect subclinical ketosis in dairy cattle in Ontario. Can. Vet. J., 1997. 38. 713-718. 10. Duffield, T. F: Subclinical ketosis in lactating dairy cattle. Veterinary Clinics of North America: Food Anim. Pract., 2000. 16. 231-253. 11. Duffield, T. F – Bagg, R.: Herd level indicators for the prediction of high-risk dairy herds for subclinical ketosis. Proc. AABP Conf., Rome, GA., 2002. 175-176. 12. Duffield, T. F: Monitoring strategies for metabolic disease in transition dairy cows. Proceedings of the 23rd World Buiatric Congress, Quebec, Canada, 2004. 13. Duffield, T. F: Peripartum metabolic monitoring. Proc. AABP Conf., 2007. 40. 213-218. 14. Duffield, T. F: Impact of hyperketonaemia on health and production in lactating dairy cows for special patients. 63rd CVMA convention, 2011. 15. Elanco Animal Health: Cost calculator. Data on file. 2013. 16. Enjalbert, F. – Nicot, M. C. et al.: Ketone bodies in milk and blood of dairy cows: Relationship between concentrations and utilization for detection of subclinical ketosis. J. Dairy Sci., 2001. 84. 583-589. 17. Geishauser, T. - Leslie, K. et al.: Evaluation of Five Cowside Tests for Use with Milk to Detect Subclinical Ketosis in Dairy Cows. J. Dairy Sci., 1998. 81. 438–443. 18. Geishauser, T. - Leslie, K. et al.: Evaluation of eight cow-side ketone tests in milk for detection of subclinical ketosis in dairy cows. J. Dairy Sci., 2000. 83. 296–299. 19. Ingvartsen, K. L.: Feeding and management related diseases in the transition cow. Physiological adaptations around calving and strategies to reduce feeding-related diseases. Anim. Feed Sci. and Techn., 2006. 126. 175-213. 20. Könyves, L. – Brydl E. – Tegzes L. – Brydlné N. E. – Rafai, P.: A ketózis korai felismerésének lehetősége a tej béta-hidroxi-vajsav tartalmának maghatározásával. Proceedings, 10. Magyar Buiatrikus Kongresszus, Közép Európai Buiatrikus Találkozó, Siófok, 1998. 286-288. 21. Könyves, L. – Szenci, O. – Jurkovich, V. – Tegzes, L. - Tirián, A. – Solymosi, N. – Gyulay, Gy. – Brydl, E.: Risk assessment of postpartum uterine disease and consequences of puerperal metritis

315

22.

23.

24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32.

33.

34. 35.

36. 37. 38. 39.

for subsequent metabolic status reproduction and milk yield in dairy cows. Acta Vet. Hung., 2009. 57. 1. 157-169. Könyves, L. – Szenci, O. – Jurkovich, V. – Tegzes, L. - Tirián, A. – Solymosi, N. – Gyulay, Gy. – Brydl, E.: Risk assessment and consequences of retained placenta for uterine health reproduction and milk yield in dairy cows. Acta Vet. Brno., 2009. 78. 163-172. Könyves, L. – Szenci, O. – Jurkovich, V. – Tegzes, L. – Beckers, J.F. – Brydl, E.: Egyes szaporodásbiológiai jellemzők vizsgálata az ellés körüli időszak energiaforgalmának függvényében tejhasznú tehenekben. Magy. Állatorv. Lapja. 2009. 131. 259-268. Leslie, K. E. – Duffield, T. F. et al.: The influence of negative energy balance on udder health. National Mastitis Council, Regional Meeting Proceedings, 2000. 25–33. Leblanc, S.: Integrating metabolic and reproductive health in dairy cows. XXVII World Buiatrics Congress, 2012. McKay, S.: Focus on subclinical ketosis at World Buiatrics Conference. Large Animal Review, 2012. 18. 129-134. Macrae, A. I. - Whitaker, D. A. et al.: Use of metabolic profiles for the assessment of dietary adequacy in UK dairy herds. Vet. Rec., 2006. 159. 655–661. Macrae, A. I. - Burrough, E. - Forrest, J.: Prevalence of clinical and subclinical ketosis in UK dairy herds: 2006-2011. XXVII World Buiatrics Congress, Lisbon, Portugal, 2012. McLaren, C. J. - Lissemore, K. D. et al.: The relationship between herd level disease incidence and a return over feed index in Ontario dairy herds. Can. Vet. J., 2006. 47. 767-773. Oetzel, G. R.: Monitoring and testing dairy herds for metabolic disease. Vet. Clin. Food Anim., 2004. 20. 651–674. Oetzel, G. R.: Herd-level ketosis, diagnosis and factors. Proc. 40th Ann. AABP Conf., Vancouver, BC, Canada, 2007. Osborne, T. M. - Leslie, K. E. et al.: Evaluation of keto-test in urine and milk for the detection of subclinical ketosis in periparturient Holstein dairy cattle. Proc. 35th Ann. AABP Conf., 2002. 35. 188. Ospina, P. A.: Association between the proportion of sampled transition cows with increased non esterified fatty acids and ß-hydroxybutyrate and disease incidence, pregnancy rate and milk production at the herd level. J. Dairy Sci., 2010. 93. 3595-3601. Suthar, V. S. – Canelas-Raposo, J. et al.: Prevalence of subclinical ketosis and relationships with postpartum diseases in European dairy cows. J. Dairy Sci., 2013. 96. 1–14. Szelényi Z. – Bérdi, P. –Bajcsy, Á. Cs. – Horváth, A. – Könyves, L.: A szubklinikai ketosis előfordulásának vizsgálata egy kézi ketonmérő műszerrel magyarországi tehenészetekben. Magy. Állatorv. Lapja, 2013. 135. 213-220. Tyopponen, J. – Kauppinen, K.: The stability and automatic determination of ketone bodies in blood samples taken in field conditions. Acta Vet. Scandinavia, 1980. 21. 55-61. Valergakis, E. G. – Oikonomou, G. et al.: Epidemiologic characteristics of subclinical ketosis in dairy cows. Proceedings of World Buiatrics Congress, Lisbon, Portugal, 2012. 22-23. Voyvoda, H. – Erdogan, H.: Use of a hand-held meter for detecting subclinical ketosis in dairy cow. Res. Vet. Sci., 2010. 89. 344-351. Walsh, R. B. – Walton, J. S. et al.: The effect of subclinical ketosis in early lactation on reproductive performance of postpartum dairy cows. J. Dairy Sci., 2007. 90. 2788-2796.

316

A ketózis diagnosztikája és szaporodásbiológiai következményei egy hazai nagyüzemi tejtermelő tehenészetben Diagnostics and reproductive consequences of ketosis in a Hungarian large-scale dairy farm Zámbó Laura1,2*, Király Péter3, Bajcsy Árpád Csaba1,2** 1

Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kar, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, H-2225 Üllő - Dóra major 2 MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, H-2225 Üllő-Dóra major 3 Agroprodukt Zrt. Pápa, Marcalgergelyi tehenészet * egyetemi hallgató **e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A ketózis különösen a nagytermelésű tejelő tehenészetekben gyakran előforduló anyagcserebetegség. Diagnosztizálásának alapja a tejben, vérben illetve vizeletben megjelenő ketonanyagok mérése. Az acetecetsav, illetve az aceton kimutatására használt tej- vagy vizelet-alapú tesztek érzékenysége alacsony, bár specificitásuk magas, olcsósságuk miatt a napi gyakorlatban jól használhatóak. A béta-hidroxi-vajsav (BHB) vérből történő kimutatása laborban vagy elektronikus kézi mérőműszerrel számít jelenleg a legpontosabb módszernek. Utóbbi hátránya, hogy a felhasznált tesztek viszonylag drágák. A vizsgálat célja a ketózis előfordulásának felmérése egy hazai, nagyüzemi tejelő tehenészetben, illetve ennek hatása az állatok szaporodásbiológiájára. 2013 és 2014 között a telep összesen 239, különböző korú tehenének vizeletét vizsgáltuk tesztcsíkkal az ellés utáni harmadik napon. Az eredmények alapján az állatokat három kategóriába soroltuk: negatív, enyhe és súlyos fokú ketonúriás. Az eredmények alapján a mért állatok 24.7%-a volt enyhe vagy súlyos mértékben ketonuriás, esetükben megnövekedett az elléstől az újravemhesülésig eltelt idő. A vizsgált állatok között a legalább ötször termékenyített egyedek 61.4%-a, illetve a selejtezésre kerülő állatok 20%-a az enyhén vagy súlyosan ketonuriás csoportba tartozott. Kulcsszavak: ketonuria, ketózis diagnosztika, tejelő tehén SUMMARY Ketosis is an especially common metabolic disease of the high producing dairy cattle. The method for diagnosis is the measurement of ketone levels in the milk, blood or urine of the cow. Tests that are used for detecting acetoacetate and acetone in milk or urine have low sensitivity, but their high specificity and economical price make them a good choice in

317

everyday practice. The most precise method that is used today is measuring the concentrations of beta-hydroxybutyrate (BHB) from blood in a laboratory, or with a portable electronic device, although the used test for the latter is relatively expensive. The aim of this research is to investigate the prevalence of ketosis in a Hungarian dairy farm, and to study its effects on the reproduction of cattle. Between 2013 and 2014 the urine samples of 239 cows of different age were examined by using urine test strips three days after parturition. Based on the results, each cow was sorted into one of the following groups: negative, mild and severe ketonuria. 24,7% of the animals had mild or severe ketonuria, in their case the calving to conception interval was longer. 61,4% of the cows with 5 or more insemination attempts, and 20% of the culled cows were from the group with mild or severe ketonuria. Key words: ketonuria, diagnosis of ketosis, dairy cow Bevezetés A ketózis különösen a nagytermelésű tejelő tehenészetekben gyakran előforduló anyagcserebetegség, mely jellemzően az ellés utáni első két hétben jelentkezik. Hátterében az áll, hogy a frissen ellett tehén energiaszükségleteinek fedezéséhez nem vesz fel elegendő mennyiségű takarmányt, ezért saját tartalékait kezdi el felhasználni, különösen a zsírszöveteit, az izomszövet elhanyagolható szerepet játszik (6). Ennek következménye a nagyarányú testtömeg-csökkenés, melyet jól jellemez a testkondíció fokozatos romlása is. A zsírszövetből felszabaduló nem észterifikált zsírsavak (NEFA) a májban oxidálódnak, acetil-Co-A képződik, amelyek oxálecetsavval a citromsav-ciklusba lépnek és energiát szolgáltatnak. A nagytermelésű tejelő tehenek esetében azonban a gyors tejcukorképzés elvonja az oxálecetsavat, így az energiahiány kompenzálására meginduló nagy mértékű zsírmobilizáció következtében felszabaduló NEFA, majd a belőle képződött acetil-Co-A jelentős része nem tud a citrátkörbe belépni. Így két acetil-Co-A összekapcsolódásával ketonanyagok (acetecetsav, aceton és béta-hidroxi-vajsav /BHB/) képződnek nagy mennyiségben (7). Ezek megjelennek a tejben, a vérben és a vizeletben is és mérésükkel diagnosztizálhatjuk a betegséget. A klinikai ketózis fő hatása emésztőszervi (anorexia, kérődzés és bendőmozgás csökkenés, száraz bélsár) és idegrendszeri (magatartásváltozás, körbejárás, nyálzás, izgalmi tünetek, stb.) tünetekben nyilvánul meg (1). A szubklinikai ketózis nem jár tünetekkel, csupán a ketonanyagok szintjének megemelkedését lehet mérni, viszont ennek az enyhébb kórformának az előfordulása sokkal gyakoribb, és gazdasági jelentősége is számottevő, mivel csökkenti a tejtermelést, a tejfehérje tartalmat, a reprodukciós aktivitást és ilyenkor megnő az oltógyomor-helyzetváltozás, illetve a klinikai ketózis kialakulásának esélye is (2, 8). Diagnosztika A ketózis diagnosztizálásának alapja a tejben, vérben illetve vizeletben megjelenő ketonanyagok mérése. Mindhárom esetben több mérési módszer áll rendelkezésünkre. A tejből és vizeletből általában tesztcsíkokkal acetecetsavat illetve acetont, a tejből esetenként BHB-t (tesztcsíkkal vagy enzimatikus módszerrel), míg a vérből (szérumból) acetecetsavat, 318

illetve BHB-t mutathatunk ki laboratóriumban vagy elektronikus kézi műszerrel egyszer használatos tesztcsíkkal. Jelenleg a BHB vérből történő kimutatása számít a ketonuria diagnosztika legmegbízhatóbb, ún. gold standard módszerének (2, 11, 12). Az acetecetsav illetve az aceton mennyiségi meghatározásának alapja, hogy a ketonanyagok a nitroprusszid-nátriummal kémiai reakcióba lépnek, melynek eredményeként a koncentrációval arányos színelváltozás alakul ki. A halványlilától a padlizsánlila színig számtalan színintenzitás előfordulhat, emiatt a próba eredménye szabad szemmel is elbírálható, telepen is elvégezhető, szemikvantitatív meghatározást tesz lehetővé. Több tanulmány is vizsgálta az ezen elven alapuló különböző teszteket és sok esetben eltérő eredményeket kaptak. Általánosságban azonban elmondható, hogy a tejjel és vizelettel működő tesztcsíkok érzékenysége alacsony, bár a specificitásuk magas, olcsósságuk miatt pedig a napi gyakorlat előszeretettel veszi igénybe őket, és főleg állományszintű felmérésekre jól használhatók (1, 4, 5, 10, 11, 12). A BHB-t korábban csak laboratóriumi körülmények között tudtuk mérni, ám az utóbbi években megjelent és egyre elterjedtebbé vált egy elektronikus kézi mérőműszer (Precision Xtra, Optium Freestyle, mindkettő Abbott Laboratories), mely egy csepp vérből képes BHB koncentrációt pontosan mérni. Az elmúlt években több tanulmány is összehasonlította e készüléket a régebbi tejjel illetve vizelettel működő tesztcsíkokkal. Kisebb eltérésekkel minden tanulmány e készülékeket tartja jelenleg a legpontosabbnak a hordozható típusok közül. Hátrányuk, hogy a felhasznált tesztek viszonylag drágák (3, 8, 11, 13). Saját vizsgálatok 2013 és 2014 között egy hazai nagyüzemi tejelő tehenészetben az ellés utáni harmadik napon először és többször ellett tehén vizeletét (n=239) vizsgáltuk, melyet spontán vizeletürítésből vagy húgycső katéterezés útján nyertünk. A ketonuria mértéket PentaPhan (Biochema) tesztcsíkkal mértük. Az eredmények alapján az állatokat három kategóriába soroltuk: negatív, enyhe fokban ketonuriás (<5 mmol/l ketonanyag) és súlyos fokban ketonuriás (>5 mmol/l ketonanyag). Egyes szaporodásbiológiai jellemzőket a ketonuria mértéke függvényében értékeltünk. Eredmények, megbeszélés A vizsgált mért állatok 24.7%-a volt enyhe vagy súlyos mértékben ketonuriás. Az elléstől az újravemhesülésig eltelt idő a telepen átlagosan 188 nap. Mindkét ketózisos csoportban megnőtt azonban ez az időtartam, az enyhe ketonuriásoknál 237 napra, a súlyos ketonuriás állatoknál pedig 192 napra. A legalább 5x termékenyített állatok 40%-a enyhén, 21.4%-a súlyosan ketonuriás volt. Valamennyi többször is eredménytelenül termékenyített állat 18.75%-a az enyhén vagy súlyosan ketonuriás csoportba tartozott. Az összes selejtezett állat 7%-a az enyhén, 13%-a a súlyosan ketonuriás állatok közül került ki. A ketózis negatív hatása a szaporodásbiológiai mutatók alakulására a vizsgált telepen javarészt egybevág korábbi irodalmi adatokkal, miszerint a puerperális szövődmények előfordulása gyakoribb és az újravemhesülés mértéke gyengébb, ha a ketonuria az elléshez viszonyítva korábban és súlyosabb fokban jelentkezik (9), bár a ketonuria mértéke szerint az elléstől a fogamzásig 319

eltelt idő alapján fordított összefüggést kaptunk, melynek hátterét további vizsgálatokkal lehetne tisztázni. Mindezek alapvetően megerősítik azt az ismert tényt, hogy a ketózis diagnosztizálása és megelőzése fontos a szaporodási zavarok mérséklése érdekében is. IRODALOM 1. Carrier, J. – Stewart, S. – et al.: Evaluation and use of three cowside tests for detection of subclinical ketosis in early postpartum cows. J. Dairy Sci., 2004. 87. 3725–3735. 2. Duffield, T.: Subclinical ketosis in lactating dairy cattle. Vet. Clin. North Amer. Food Anim. Pract., 2000. 16. 231-253. 3. Enjalbert, F. – Nicot, M. C. et al.: Ketone bodies in milk and blood of dairy cows: relationship between concentrations and utilization for detection of subclinical ketosis. J. Dairy Sci., 2001. 84. 583-589. 4. Geishauser, T. – Leslie, K. et al.: Evaluation of five cowside tests for use with milk to detect subclinical ketosis in dairy cows. J. Dairy Sci., 1998. 81. 438-443. 5. Geishauser, T. – Leslie, K. et al.: Evaluation of eight cow-side Ketone tests in milk for detection of subclinical ketosis in dairy cows. J. Dairy Sci., 2000. 83. 296–299. 6. Huszenicza, Gy. – Fébel, H. – Gáspárdy, A. – Gaál, T.: A nagy tejtermelésű tehén takarmányozásának, tejtermelésének és szaporodóképességének kapcsolata 1. Az ellés utáni időszak anyagforgalmi jellemzői. Magy. Állatorv. Lapja, 2002. 124. 719-726. 7. Huszenicza, Gy. – Kulcsár, M. – Dankó, G. – Balogh, O. – Gaál, T.: A nagy tejtermelésű tehén takarmányozásának, tejtermelésének és szaporodóképességének kapcsolata 4. A ketonanyagképződés fokozódása és annak klinikai következményei. Magy. Állatorv. Lapja, 2003. 125. 203210. 8. Iwersen, M. – Falkenberg, U. et al.: Evaluation of an electronic cowside test to detect subclinical ketosis in dairy cows. J Dairy Sci., 2009. 92. 2618-2624. 9. Kégl, T. – Gaál, T.: Ketonuriás index − egy új gyakorlatias mutatószám a tejelő tehenek energiaegyensúlyának megítélésére. Magy. Állatorv. Lapja, 1992. 114. 159-161. 10. Leblanc, S.: Monitoring metabolic health of dairy cattle int he transition period. J. Reprod Dev., 2010. 56. Suppl I. S29-35. 11. Nielen, M. – Aarts, M. et al.: Evaluation of two cowside tests for the detection of subclinical ketosis in dairy cows. Can. Vet. J., 1994. 35. 229-232. 12. Oetzel, G. R.: Monitoring and testing dairy herds for metabolic disease. Vet. Clin. North Amer. Food Anim. Pract., 2004. 20. 651-674. 13. Voyvoda, H. – Erdogan, H.: Use of a hand-held meter for detecting subclinical ketosis in dairy cows. Res. Vet. Sci., 2010. 89. 344-351.

320

A takarmányadag ásványianyag-tartalma hazai tejelő tehenészetekben (2014-2015) The content of certain minerals in the dairy diet in Hungary (2014-2015) Orosz Szilvia1*, Bartha Kázmér2, Petrák Orsolya1, Bartha András3, Könyves László3 1

Állattenyésztési Teljesítményvizsgáló Kft, Gödöllő 2100 2 Pusztaszabolcsi Agrár Zrt, Pusztaszabolcs 3 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Állathigiéniai, Állomány-egészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék, Budapest *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A tanulmány célja a hazai tejelő tehenészetek nagytejű (35-45 kg/nap/tehén) és előkészítő (ellés előtt 1-21 nap) csoportjaiban etetett takarmánykeverékek (TMR) ásványianyagtartalmának (Ca, P, K, Na, Mg, S) és kation-anion arányának bemutatása volt. A kontrolling vizsgálatokban 29 tenyészet vett részt 13 hónap adataival 2014-2015 folyamán. A vizsgálati eredmények alapján megállapítható, hogy az ásványianyag-ellátás (a kalcium, a kálium és a magnézium-koncentráció), különösen az előkészítő csoportban jelentős állategészségügyi kockázatot jelentett a vizsgálatba vont 29 telepen 2014-2015 folyamán. Az ellés körül kialakuló kalciumhiány és állategészségügyi következményei az előkészítő takarmányadag szűkös kalciumtartalma mellett (a minták 28%-a) magas káliumkoncentárciójára (a minták 18%-a) és alacsony magnéziumtartalmára (a minták 67%-a) is visszavezethető. Kulcsszavak: kalcium, foszfor, kálium, nátrium, magnézium, TMR SUMMARY The content of certain minerals (Ca, P, K, Na, Mg, S) and cation-anion ratio were measured in the dairy cow diet (TMR) of high milking (35-45 kg/day/cow) and close-up (1-21 days before calving) groups in Hungary. In the monitoring assay 29 dairy farms were involved during 2014-2015. The authors have found that the sub-optimal mineral content (calcium, potassium and magnesium concentration) of several close-up TMRs might increase the risk of animal health disorders on the dairy farms monitored. The hypocalcaemia and its health consequences may have been caused not only by the pre-calving calcium deficiency (28%), but also potassium-overfeeding (18%) and lack of magnesium (67%). Key words: calcium, phosphorus, potassium, sodium, magnesium, TMR

321

Bevezetés A tanulmány célja a hazai tejelő tehenészetek nagytejű (35-45 kg/nap/tehén) és előkészítő (ellés előtt 1-21 nap) csoportjaiban etetett takarmánykeverékek (TMR) ásványianyagtartalmának (Ca, P, K, Na, Mg, S) és kation-anion arányának bemutatása volt. A kontrolling vizsgálatokban 29 tenyészet vett részt 13 hónap adataival 2014 és 2015 folyamán. Kísérleti leírás A ’kontrolling’ elnevezésű országos rendszer méréseiben 29 tenyészet vett részt 2014. (8 hónap) és 2015. év folyamán (5 hónap). Havonta vizsgáltuk a nagytejű és az előkészítő TMRminták ásványianyag-tartalmát (Ca, P, K, Na, Mg, S) és számítottuk a kation-anion arányt. A minták ásványianyag-tartalmát a Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Kara határozta meg (Állathigiéniai, Állomány-egészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék) ICP-EOS készülékkel. Eredmények Az 1. táblázatban látható a nagy tejtermelésű csoportokban (35-45 kg tej/nap/tehén) etetett TMR-minták ásványi anyag tartalma és kation-anion aránya. 1. táblázat. Nagy tejtermelésű tehén csoportokban etetett TMR-minták ásványi anyag tartalma és kation-anion aránya (ÁT Kft adatbázisa, 2014. május 1. - 2015. május 30. között) Table 1. Mineral content and cation-anion ratio of the high milking TMR (Livestock Performance Testing Ltd database, 1st May 2014- 30th May 2015) Ca

P

Ca/P

K

Mg

K/Mg

Na

S

DCAD

g/kg sza.

g/kg sza.

arány

g/kg sza.

g/kg sza.

arány

g/kg sza.

g/kg sza.

meq/100 g sza

Átlag

8,2

4,2

2,0

13,0

3,2

4,2

2,9

2,3

16,9

Szórás

2,0

0,6

0,5

2,7

0,7

1,3

1,4

0,5

11,2

Minimum

4,2

2,38

1,0

6,3

1,1

0,0

0,4

1,0

-18,4

Maximum

14,6

6,2

3,6

24,2

5,8

9,3

7,9

5,0

51,7

Mintaszám

366

367

363

366

369

367

360

366

364

g/kg sza –g/kg DM; átlag – mean;szórás – standard deviation; mintaszám- sample number; DCAD- cation-anion ratio; A vizsgált tehenészetek esetében a nagytejű TMR-minták 37%-ában nem volt elégséges a kálium koncentrációja. Megállapítható továbbá, hogy a nyári hónapokban a kálium átlagos koncentrációja a nagy termelésű tehenek TMR-ében még szűkösebb volt. Az összes mintaszámra vetítve 17%-ot érintett a probléma a nyári időszakban. A 2. táblázatban látható az ellés előtt álló csoportokban (1-21 nappal a várható ellés előtt) etetett TMR-minták ásványi anyag tartalma és kation-anion aránya. 322

2. táblázat. Ellés előtt álló (1-21 nap ellés előtt) tehén csoportokban etetett TMR-minták ásványi anyag tartalma és kation-anion aránya Table 2. Mineral content and cation-anion ratio of the close up (1-21 days before calving) TMR (Livestock Performance Testing Ltd database, 1st May 2014- 30th May 2015) Ca

P

Ca/P

K

Mg

K/Mg

Na

S

DCAD

g/kg sza.

g/kg sza.

arány

g/kg sza.

g/kg sza.

arány

g/kg sza.

g/kg sza.

meq/100 g sza

Átlag

7,7

4,2

1,9

13,5

3,2

4,4

1,8

2,4

13,8

Szórás

2,8

1,6

0,7

2,9

0,8

1,5

1,0

0,8

13,1

Minimum

3,2

2,1

0,81

6,4

1,3

1,8

0,3

1,1

-56,2

Maximum

17,3

13,9

6,24

24,2

6,9

9,8

5,6

6,6

57,2

Mintaszám

333

330

324

328

330

321

323

285

281

g/kg sza –g/kg DM; átlag – mean;szórás – standard deviation; mintaszám – sample number; DCAD- cation-anion ratio; Az előkészítő csoportban vett TMR-minták 28%-ában hiányos vagy szűkös kalciumkoncentrációt, 18%-ában káliumtöbbletet és 67%-ában magnéziumhiányt mértünk. A káliummagnézium arány átlagértéke is kedvezőtlenül alakult az előkészítő TMR-ben (szűk arány). Megbeszélés A vizsgálati eredmények alapján megállapítható, hogy az ásványianyag-ellátás, különösen az előkészítő csoportban jelentős állategészségügyi kockázatot jelentett a vizsgálatba vont 29 telepen, 2014-2015 folyamán. Az állategészségügyi probléma szorosan érinti a szaporodásbiológia témakörét, különös tekintettel a hipokalcémia következményeire és a magzatburokvisszatartás előfordulására. Az ellés körül kialakuló kalciumhiány (és következményei) az előkészítő takarmányadag alacsony kalciumtartalma mellett magas kálium- és alacsony magnéziumtartalmára is visszavezethető. Ezért az előkészítő TMR ásványi anyag-tartalmának rendszeres mérése segíthet az ellést követő állategészségügyi problémák megelőzésében.

323

Kevesebb takarmány – Több hús - Több tej: a fenntartható fejlődésért Less Fodder – More Meat – More Milk: at sustainable way Berényi Ágnes* Garuda Trade Kft., Budapest, Tátra utca 24. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Az antibiotikumok elleni rezisztencia a világon egyre rohamosabb léptekben növekszik. Antibiotikumokra bizonyos esetekben szükség van, azonban rendkívüli fontossággal bír biztonságos, szakszerű használatuk megteremtése, túlzó vagy indokolatlan használatuk megakadályozása, mely a rezisztencia kialakulásának fő kiváltó oka. Az Európai Unió EC1831/2003 rendelete megtiltotta az antibiotikumok preventív célú, hozamfokozóként történő alkalmazását az állattartásban. Itt kerülnek képbe a természetes alapanyagokból (gyógynövényekből és ásványi anyagokból) összeállított szabadforgalmú gyógyhatású készítmények, mely sok állategészségügyi kérdésben bizonyítottan hatékony, biztonságos és költséghatékony alternatíváját jelenthetik az antibiotikumoknak. Egy nagyüzemi állattartó-telep költségeinek tetemes részét a gyógyszerköltségek teszik ki. Friss hazai telepi próbák igazolják, hogy természetes gyógyhatású készítményekkel a gyógyszerköltségek jelentős mértékben csökkenthetők azonos, vagy jobb hatásfok és magasabb hozam elérése mellett. Az ayurvedikus állatgyógyászati gyógynövény alapú kombinációk természetes alapanyagokból készülnek, mesterséges teljesítményfokozókat nem tartalmaznak, mentesek a mellékhatásoktól, csökkenthetik a gyógyszerhasználat szükségességét, nullanapos várakozási idővel alkalmazhatóak. A kezelt állatok kiváló minőségű hús- és tej-készítmények alapanyagául szolgálnak. Kulcsszavak: ayurvedikus állatgyógyászati gyógynövény készítmények, antibiotikum rezisztencia SUMMARY The ancient science of Ayurveda not only has the right answers for the questions of human medicine, but offers a wide selection of herb-based, natural health-care compositions to the animal health-care as well. Application of the principles of Ayurveda in veterinary health care means that any treatment is foregone by a field visit and an exhaustive conversation with the owner on many aspects of the life circumstances of the animal. This is because in most of the cases illnesses arise from 324

unfavourable environmental circumstances, like environment not appropriate for the natural needs of the specie, bad treatment, repression of the natural needs and instincts of the animal, stress, trauma. Ayurveda supports self-healing processes, and assists this by utilizing the favourable effect of natural fodder-supplements and paramedicines. The aim of Ayurveda is to create the balance between the living circumstances and the natural needs of a specie. Ayurvedic veterinary health-care herbs and minerals combinations are all made of selected, 100% pure, natural components, and are free of synthetic additives, antibiotics or artificial growth-promoters, they are safe, effective, eco-friendly, and help reduce the usage of synthetic medicines. With the growing awareness of the limitations and dangerous sideeffects of allopathic medicines, antibotics resistance and synthetic curativeagents, the answer for today’s challenges of veterinary medicine is Ayurveda. Ayurvedic veterinary medicines can all be used with no period of delay, thus they earn an extra profit for animal breeders. Key words: Ayurvedic veterinary health-care herbs and minerals, antibiotic resistance Az Ayurveda tudománya a humán egészségmegőrzés mellett az állategészségügy, állatgyógyászat területén is jelen van természetes gyógynövényes és ásványi anyag kombinációival. A meggyőző eredményeiről világszerte elismert és alkalmazott több ezer éves indiai gyógyászat alapelveinek alkalmazása az állatállományban jelentkező egészségügyi problémák széles körének környezetbarát és gazdaságos megoldási lehetőségét jelenti az állatorvosok részére. A gyógynövény-kombinációk előállításánál az évezredes hagyományok párosulnak a legújabb kutatási eredményekkel, a legfejlettebb technológiákkal, így a modern haszonállattartás nélkülözhetetlen elemét képezik az ayurvedikus szerek. Előnyösen alkalmazhatóak mind nagyüzemben, mind háztáji, vagy bio-gazdálkodásban. Az ayurvedikus kombinációk hatékony, természetes és gazdaságos megoldást kínálnak a nagyüzemi haszonállattartás főbb kihívásaira, mint: • • • • • • • • •

antibiotikumok, cink, és más, élelmiszerbiztonsági és környezetvédelmi okokból korlátozott használati körű gyógyszerek használatának jelentős csökkentése, vagy ezek kiváltása. stressztényezők, mint hőstressz, túlzsúfoltság, szállítás, áthelyezés, kannibalizmus. emésztési, takarmányhasznosulási problémák. hasmenéses esetek. csökkenő tej-, hús- és tojáshozam, elhullások. immungyengeség, gyakori megbetegedések. ivarzási, szaporodásbiológiai problémák. szennyezett takarmány (mikotoxinok). különféle sebesülések kezelése.

Hatékonyságukat számos külföldi és magyar referenciaértékű telepi próba bizonyítja, a poszter prezentáció keretében a hormonmentes tejhozamfokozásra és az emésztés, bendőműködés természetes támogatására koncentrálunk.

325

Tejhozamfokozás hormonmentesen Hormonmentes, gyógynövényes tejhozamfokozás tejszekréció fokozására, MMA-szindróma kiegészítő kezelésére. 7 gyógynövény kivonata, melyek tejtermelést fokozó hatásukról ismertek: • • • • •

laktációs időszakban a tejelválasztás beindításának elősegítésére, a tejhozam fokozására sertésnél, tehénnél, kiskérődzőknél egyaránt. az MMA-szindróma kiegészítő kezelésére, az egészségesebb, erősebb malacokért, magasabb választási súlyért, étvágyfokozó hatással.

Gyógynövények és hatásmechanizmusuk: Asparagus racemosus (fürtös spárga) Cuminum cyminum (kömény) Foeniculum vulgare (édeskömény) Glycirrhyza glabra (édesgyökér) Leptadenia reticulada Nigella sativa (feketemag) Pueraria tuberosa. A gyógynövények vegyületei régóta ismertek tejhozamot, tejelválasztást fokozó hatásukról. Egymással szinergikus hatásban hatékonyan elősegítik a szarvasmarhák tejhozamának és tejelválasztásának fokozását, azáltal, hogy: • • • • • •

Az agyalapi mirigyre hatva elősegítik az oxytocin, az ACTH (adrenocorticotrop hormon) és a prolaktin (laktotrop) hormon fokozott termelődését. A prolaktin hormon közvetlenül felelős a termelődő tej mennyiségéért. Az oxytocin elősegíti az emlők simaizomzatának összehúzódását, és ezáltal a fokozott tejleadást. Az ACTH hormon fokozza a mellékvesék működését, ezáltal a kocák stressztűrő képességét, és vitalitását. Fokozzák a tejmirigyek glikogén ellátottságát. Növelik az alveolus (tejtermelő) sejtek számát és méretét.

A növekvő tejhozam mellett a tej beltartalmi értékei (tejzsír, tejfehérje) nem változnak, vagyis a mennyiségi növekedés nem ment a minőség rovására. Emésztés, bendőműködés segítése természetes módon Emésztési rendellenességek előfordulásának csökkentése gyógynövényes kombinációval, természetes támogatása az emésztőrendszer egészséges működésének. • •

Fokozza a gyomor-, bendőmozgást, a nyál és más emésztőnedvek, enzimek elválasztását. Segíti az optimális mikroflóra kialakulását a bendőben, a gyomorban és a belekben. 326

•

Javítja a takarmányban lévő tápanyagok hasznosulását, ezáltal fokozza a teljesítményt.

Klinikai vizsgálatok szerint a gyógynövény-kombináció hozzájárul a bendő ideális pH-jának helyreállításához, az emésztőrendszer hasznos mikroflórájának (baktérium és protozoa számának), valamint a bendőmozgásoknak a helyreállításához. Jelentősen javítja a mean SAT (sedimentation activity time), a CDT (mean cellulose digestion time) és az MBRT (mean methylene blue reduction time) értékeket. Étvágytalanság, kimerültség, lábadozás esetén hozzájárul a tápanyaghasznosulás javításához, az ideális testsúly eléréséhez. Valamint hozzájárul a termelékenység növeléséhez, a tápanyaghasznosulás támogatásán keresztül a tejhozam fokozását is támogatja. Gyógynövények és hatásmechanizmusuk: Zingiber Officinale (gyömbér) Andrographis paniculata Allivum sativum (fokhagyma) Eclipta alba Emblica officinalis (amla) Terminalia chebula • • • • •

•

Emésztést elősegítő hatásai mellett a gyömbér immunerősítő, antimikrobiális, antivirális, májvédő hatással is bír. Probiotikus hatású. Az Andrographis paniculata tudományos kutatásai igazolták a pozitív hatását az emésztőrendszer működésére, különösen a szénhidrátok emésztésének elősegítésében. A fokhagymának emésztést, májműködést elősegítő hatása van. Támogatja a felborult emésztési funkciók normalizálódását. Az Eclipta Alba májvédő hatással bír mérgező vegyületek okozta májkárosodások elleni védekezésben. A növény hatékonyan csökkenti a májenzimek és a bilirubin értékeket. Az Amla sejtvédő, antioxidáns hatású. E gyógynövény tannin hatású vegyületei védő hatással vannak a májsejtekre is. Védi és regenerálja a májsejteket különösen májeredetű sárgaság, és mérgezés okozta májkárosodás esetén. Ölősejtek aktivitására gyakorolt pozitív hatású. Májvédő, sejtvédő, kiemelkedő antioxidáns és sejtmembránstabilizáló tulajdonságú is. A Terminalia chebula esetében a kutatások igazolták a növény hatóanyagának hatékonyságát a relatív májsúly és méret, a májenzimek (ATL, AST), valamint a neutrofil granulociták értékeinek normalizálódásban. Étvágyjavító, emésztést elősegítő hatással bír; támogatja a tápanyagok felszívódását, hasznosulását.

327

A drench alkalmazása tejelő szarvasmarháknál: irodalmi összefoglaló Using drenching in dairy cattle: literature review Lénárt Lea1*, Buják Dávid1,2, Horváth András2, Szenci Ottó1,2 1

2

MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, 2225 Üllő-Dóra major SZIE, ÁOTK, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, 2225 Üllő-Dóra major *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A drench egyike a tejelő szarvasmarhák ellés körüli időszakában előforduló betegségeinek megelőzésére alkalmazott módszereknek. A drench egy tehén nagy mennyiségű folyadékkal szájon át való kezelését jelenti. Ez történhet hosszú nyakú üvegből, nagyobb fecskendővel, drench-pisztollyal, vagy szondán át. A drench-folyadék legfontosabb összetevői a víz, az elektrolitok (kalcium, kálium, magnézium, nátrium), a glükoplasztikus anyagok (propilénglikol, glicerin) és a vitaminok (élesztő). A víz az ellés utáni rehidrációban játszik szerepet, az elektrolitok segítik az ionháztartás helyreállítását, a glükoplasztikus anyagok az anyagcsere betegségek prevenciójában fontosak. Az élesztő számos különböző módon befolyásolja a bendőben a takarmány lebontását. A drench fő hátrányai a megnövekedett költségek és munkaerő-ráfordítás, és a rosszul végzett beavatkozás következtében fellépő elhullások. A tejtermelő tehenészeteknek saját maguknak kell dönteniük a drench használatáról, annak gazdaságosságának figyelembe vételével. Kulcsszavak: szarvasmarha, drench, post pertum SUMMARY Drenching is one of the methods used to prevent peripartal diseases in dairy cattle. Drenching means treating an animal orally with a large amount of liquid. It can be administered by bottle, a large syringe, a drench-gun, or a stomach-tube. The most important components of the drench fluid are water, electrolytes (calcium, magnesium, potassium, sodium, etc.) glucoplastic compounds (propylene glycol, glycerine), and vitamins (yeast). Water can help in the rehydration of the cow following calving, and electrolytes restore the ion balance. Glucoplastic compounds can prevent metabolic diseases. Yeast affects ruminal metabolism in various ways. The main disadvantages of drenching are the increased costs and labour, and the deaths of the cows following incorrect tube placement. Farmers should decide on using this method on their own, estimating the costs and benefits. Key words: cown, drench, post pertum A szarvasmarhák ún. drench útján történő kezelése világszerte elterjedt módszernek számít. A fogalom egy tehén nagyobb mennyiségű folyadékkal (0,5-40 liter) szájon át való kezelését jelenti. Ez történhet hosszú nyakú üvegből, nagyobb fecskendővel, drench-pisztollyal, vagy 328

szonda használatával stb. (14). Ezek közül a tejelő tehenek ellés utáni drench-eléséhez leggyakrabban alkalmazott módszer a nyelőcsőbe vagy a bendőbe vezetett száj-nyelőcső szonda. A módszert jelenleg az Amerikai Egyesült Államok gazdaságainak 20-25%-a alkalmazza (2). A drench célja, hogy a tejelő szarvasmarhákban az ellés körüli időszak megbetegedéseinek (ellési bénulás, magzatburok visszamaradás, zsírmáj szindróma, ketózis stb.) előfordulását megelőzze vagy a megbetegedések gazdasági kártételét csökkentse (2). A drench-elésre számos készítmény használható, amelyek lehetnek többek között gyári, és helyben előállított készítmények (15). A drench-folyadék legfontosabb összetevői a víz, az elektrolitok (kalcium, kálium, magnézium, nátrium), a glükoplasztikus anyagok (propilénglikol, glicerin) és a vitaminok (élesztő). A keverékben szerepelhetnek még különböző mikroelemek, bendőfolyadék vagy védett kolin is (6). A víz és elektrolitok pótlása az ellés után kettős célt szolgál. Segíthet az állat rehidrálásában és az elektrolit-egyensúly helyreállításában, mivel egy szarvasmarha elléskor akár 60 liter folyadékot is veszíthet (2, 6, 11). Továbbá a bejuttatott víz súlyától (20-40 liter) a bendő a hasüreg ventrális részére süllyed, ami megakadályozhatja a bal oldali oltógyomorhelyzetváltozás kialakulását, de ezt kísérletileg még nem sikerült bizonyítani (2, 21). Az elektrolitok közül kiemelendő a kalcium szerepe. Az orális kalcium-kiegészítés az ellési bénulás megelőzésében fontos (4, 6). A kalcium pótlása CaCl formájában a leghatékonyabb, de Ca-propionát formájában a vér kalciumszintjének emelése mellett az energia-háztartásra is pozitív hatással van (21). A glükoplasztikus anyagoknak (propilén-glikol, glicerin) az energiaháztartásra gyakorolt jótékony hatását számos tanulmány igazolja. A propilén-glikol szubsztrátot biztosít a glükoneogenezishez (8), ezért adagolása növeli a glükóz, és csökkenti a β-hidroxi-vajsav (BHB) és a nem észterifikált zsírsavak (NEFA) vérben való koncentrációját (8, 9, 11, 12, 16), ezzel gátolva a ketózis és zsírmáj kialakulását (9). Egyes vizsgálatok szerint azonban nincs hatással a szárazanyag-felvételre és a termelt tej mennyiségére (11, 12, 16), de mások emelkedett tejtermelésről számoltak be (8, 9). Egy kutatás eredménye szerint azokban a tehenekben, amelyeket propilén-glikollal kezeltek, kisebb eséllyel alakult ki bal oldali oltógyomor-helyzetváltozás (10). A propilén-glikol drench formájában a leghatékonyabb, az abrakhoz keverve vagy ráöntve a hatékonysága mérséklődik, a teljes fejadag (TMR) részeként pedig szinte teljesen hatástalan (5). A különböző élesztő-kultúrák (élő és nem élő) szintén lehetnek a drench-folyadék alkotórészei. Az élesztő számos módon befolyásolja a bendőben lezajló metabolikus folyamatokat. A tápanyagok emészthetősége nő, az illózsírsavak mennyisége a bendőben emelkedik, csökken a bendőben az ammónia koncentrációja és nő a mikroorganizmusok száma (1), bár a mechanizmus nem teljesen tisztázott (13). Több vizsgálat is igazolja az élesztő-kultúrák pozitív hatását a termelt tej mennyiségére (3, 13, 17), a tej beltartalmi értékeire (7, 17), és a szárazanyag-felvételre (3, 13, 17). Más vizsgálatok viszont nem mutattak változást a tejmennyiségben (7, 18, 19, 20), a tej összetételében (3, 13, 18, 19, 20), sem a napi szárazanyag-felvételben (18, 19, 20).

329

A drench számos előnye mellett több hátránnyal is bír. A felhasznált összetevők, a gyári készítmények és a felszerelés jelentős költséget jelenthetnek. (6, 11). A drench kivitelezéséhez ezen kívül tapasztalt, nagy fizikai erővel rendelkező személyzet (6, 11) és olyan kialakítású kezelőhelyiség szükséges, ahol az állat megfelelően rögzíthető (6). A drench rendszeres alkalmazása megnövekedett munkaerő-ráfordítást jelent (11), ezért az állományszintű kezelés gazdaságossága kérdéses (8). A drench-szonda levezetése gyakorlatot és odafigyelést igényel. A nyelőcső- és a bendőszondák esetén minden alkalommal ellenőrizni kell, hogy a szonda helyzetét (11, 14). Ha a szonda a légcsőbe került, akkor a szonda könnyen, ellenállás nélkül levezethető és az állat köhög (14). Nyelőcső-szonda esetén a nyak bal oldalán kitapintható a cső disztális vége (11). A bendőbe vezetett szonda végét megszagolva érezni kell a bendőfolyadék jellegzetes szagát (14). A nem megfelelő gondossággal végzett beavatkozáskor a folyadék a tehén tüdejébe kerülhet, ami az állat elpusztulásához vezethet (2). Az elhullás oka kis mennyiségű folyadék esetén a tüdőgyulladás (14), nagy mennyiségnél a fulladás (2). Ahol a drench-et rutinszerűen használják, ott minden 250 tehénből egy esetben várható hasonló komplikáció (2). A szarvasmarhák drench-elése régóta és sokféleképpen alkalmazott módszer, de egyedi vagy állományszintű alkalmazásáról a tejelő tehenészteknek a gazdaságosság és a helyi adottságok tükrében kell dönteni. A felhasznált irodalom, az érdeklődők részére, a szerzőnél rendelkezésre áll.

330

Hormonal status in the affected cows with ketosis A hormonháztartás változásai ketózisban szenvedő tehenekben Vlizlo Vasyl, Simonov Marian* Institute of Animal Biology of the National Academy of Agrarian Sciences of Ukraine, Lviv, Ukraine *e-mail: [email protected]

SUMMARY The main reason for occurrence of ketosis is negative energy balance during postpartum period. This is associated with an increase in activity of metabolic compensatory mechanisms, regulated by endocrine system. It was established that content of insulin was significantly lower while the level of cortisol was elevated in cows affected with ketosis in comparison with healthy animals. Determination of concentration of hormones, regulating the concentration of calcium revealed changes indicating the development of secondary osteodystrophy. Moreover, the plasma content of thyroid hormones was lower, and the concentration of thyroid stimulating hormone was higher in ketotic cows in comparison with healthy cows. The reason for such changes may be found in disturbances of energy metabolism and injury of thyroid gland by endotoxins accumulated under the given pathology. Thus, when excess ketone bodies are accumulated in organism, pathologic process involves vital organs, in particular endocrine system, leading to its impaired function. Keywords: cows, metabolism, ketosis, hormones ÖSSZEFOGLALÁS A ketózis előfordulásának fő oka az ellés utáni időszakban kialakuló negatív energiaegyensúly. Ez összefüggésben áll az endokrin rendszer által szabályozott metabolikus kompenzációs mechanizmusok aktivitásának növekedésével. Megállapításra került, hogy a ketózisos tehenek inzulinszintje szignifikánsan alacsonyabb, a kortizol szintje pedig magasabb volt, mint az egészséges állatoké. A kalciumkoncentrációt szabályozó hormonok szintjének meghatározásával olyan változások kerültek felfedezésre, amelyek secundaer osteodystrophia kialakulására utalnak. Mindemellett a pajzsmirigy-hormonok koncentrációja a plazmában alacsonyabb, a TSH szintje pedig magasabb volt ketózisban szenvedő állatokban, mint az egészségesekben. Ezeknek a változásoknak az oka lehet az energiaháztartás zavara, és az adott betegség alatt a pajzsmirigyet ért, endotoxinok által okozott károsodások hatásának összeadódása. Tehát a keton testek túltermelődése a szervezetben hatással van a létfontosságú szervekre, különösképpen az endokrin rendszerre, és annak működészavarához vezet. Kulcsszavak: tehén, anyagcsere, ketózis, hormonok 331

Introduction The highest strain of the metabolism in dairy cows is observed during critical physiological periods (4, 7, 8). One of them begins few weeks before calving and covers the beginning of lactation. In this time metabolic compensatory mechanisms, regulated by endocrine system are at highest strain. In particular, hormones regulate the beginning of lactation, adjust energy balance, ensure supply of the breast with initial products for milk synthesis, play important role in regulation of intensity of cellular metabolism and other processes (2, 6, 10). Metabolic disorders are among most important problems in modern cattle production in many countries. One of such diseases which appears to be a major obstacle for an increase of milk productivity is ketosis of dairy cows (5). Negative energy balance during the first month after calving is the main reason for occurrence of ketosis. At the beginning of lactation cows, especially high-yielding ones, require much more nutrients than they may consume. Herewith, a significant increase in the synthesis of ketone bodies is observed, which has a negative influence on metabolism and functional ability of internal organs and glands. The research objective was to investigate changes in plasma hormones level in dairy cows with clinical ketosis. Experimental methods The study was conducted on cows affected with clinical ketosis. Study was performed in March on cows of Holstein breed in their second to fourth lactation with milk yield above 8000 kg per previous lactation. Animals were kept on a farm in similar conditions. Clinical examination of cows was performed two or three weeks after calving, and the content of ketone bodies in urine was detected with diagnostic strips (Ketophan, Pliva). During examination it was revealed that some animals (n = 45) were lying up, they had quick lowering of live weight and yield, and looked oppressed, some of them had muscular tremor. After the contact of indicator strips with urine, colour turned to violet, this testified to the presence of ketone bodies in urine. Blood samples were withdrawn from jugular vein before morning feeding, into sterile tubes with heparin and immediately centrifuged at 3000 rpm. Received plasma was frozen at – 20°C until analyses were done (up to 2 months). The plasma levels of insulin, cortisol, thyroid stimulating hormone, triiodothyronine, thyroxin, calcitonin and parathyroid hormone were detected. Stat Fax enzyme-linked immunoassay analyzer and test-systems manufactured by “DRG” were used. Results and discussion It was established (Table 1) that ketotic cows had significantly lower content of insulin (by 55.2%; р<0.001) and higher concentration of cortisol (69.6 %; р<0.001) in comparison with healthy animals. Such changes should be considered as a sign of increased activity of metabolic compensatory mechanisms, under the deficit of metabolic energy. Insulin activates glucokinase in hepatocytes and decreases the activity of glucose-6-phosphatase, thus enhancing synthesis of glycogen in liver and muscles, entrance of glucose into cells and stimulation of its oxidation, slows down the degradation of glycogen (glycogenolysis). Glucocorticoids, preeminently cortisol, induces all key enzymes of gluconeogenesis, provide 332

initial substances for this process and decrease glucose requirement of tissues, elevating its level in blood (1, 3, 9, 12). Conducted investigations of the level of hormones, regulating calcium metabolism showed significant increase of the plasma level of parathyroid hormone (by 75.8 %, р<0.001), and lowered plasma concentration of calcitonin (by 27.7 %, р<0.001) in affected with ketosis cows (Table 1). Such changes are typical for hypocalcaemia. Parathormone together with calcitonin and active forms of vitamin D regulate homeostasis of calcium in the organism. Calcitonin promotes lowering of calcium blood concentration by means of resorption inhibition and calcium binding in bones, and parathormone causes mobilization of calcium from bones, intestine and kidneys, in order to compensate its lack in blood. Hypocalcaemia might occur because of binding of calcium with organic acids and its excretion in form of salts. As a result of abovementioned, organism compensates loss of calcium by its active resorption from bones, which may lead to secondary osteodystrophy. Moreover, another contributing factor of hypocalcaemia is the disorder in vitamin D metabolism, observed in case of liver and kidney pathology (11). Table 1. Plasma level of hormones in dairy cows Hormone

Healthy, n=55

Sick, n=45

р˂

Insulin, pmol/L

112.8±5.71

50.5±3.65

0.001

Cortisol, nmol/L

85.9±4.15

145.7±7.23

0.001

Parathyroid hormone, pg/ml

6.2±0.11

10.9±0.67

0.001

Calcitonin, pg/ml

4.7±0.10

3.4±0.14

0.001

Triiodothyronine, nmol/L

1.91±0.101

1.25±0.051

0.001

Thyroxin, nmol/L

61.2±3.21

36.3±1.73

0.001

Thyroid stimulating hormone, μIU/ml

0.22±0.028

0.91±0.041

0.001

Investigation of the functional activity of thyroid gland revealed (Table 1), that in sick animals the plasma content of triiodothyronine and thyroxin was lower by 34.6 % and 40.7% respectively (р<0.001), and the concentration of thyroid stimulating hormone was 4.1-fold higher (р<0,001) in comparison with healthy cows. The reason for lowering of plasma concentration of thyroid hormones may be found in disturbances of energy metabolism and injury of thyroid gland by endotoxins accumulated under the given pathology. Endocrine system in dairy cows affected with ketosis undergoes significant strain. Its compensatory mechanisms are directed toward compensation of energy deficit. It manifests itself through an increase of the cortisol level and inhibition of insulin synthesis.

333

Accumulation of ketone bodies in organism causes dysfunction of endocrine glands, in particular, thyroid gland. We observed significant lowering of the content of triiodothyronine, thyroxin and calcitonin. Concurrently, plasma levels of parathyroid hormone and thyroid stimulating hormone were significantly higher in majority of cows, affected with ketosis. REFERENCES 1. Annison, E. F. – Bryden, W. L.: Perspectives on ruminant nutrition and metabolism. J. Nutr. Res. Rev., 1999. 12. 147–177. 2. Aschenbach, J. R. – Kristensen, N. B. et al.: Guconeogenesis in dairy cows: the secret of making sweet milk from sour dough. IUBMB Life., 2010. 62. 869–877. 3. Chen, J. – Gross, H. A. et al.: Effects of dry period length and dietary energy source on metabolic status and hepatic gene expression of dairy cows in early lactation. J. Dairy Sci., 2014. 98. 1–13. 4. De Garis, P. J. –Lean, I. J.: Milk fever in dairy cows: A review of pathophysiology and control principles. The Veterinary Journal, 2008. 176. 58–69. 5. Dirksen, G. – Ströber, M. Innere Medizin und Chirurgie des Rinders. Parey. Berlin, 2002. 1283. 6. Djoković, R. – Šamanc, H. et al.: Blood concentration of thyroid hormones and lipids of dairy cows in transitional period. J. Medicina Veterinaria, 2010. 43. 34–40. 7. Ferguson, J. D.: Nutrition and reproduction in dairy herds. In: Ferguson J. D. (eds.): Intermountain Nutrition Conference. Salt Lake City, 2001. 65–82. 8. LeBlanc, S. Monitoring metabolic health of dairy cattle in the transition period. J. Reprod Dev., 2010. 56. 29–35. 9. Marett, L. C. – Auldist, M. J. et al.: Response of plasma glucose, insulin, and nonesterified fatty acids to intravenous glucose tolerance tests in dairy cows during a 670-day lactation. J. Dairy Sci., 2015. 98. 179–189. 10. Raboisson, D. – Mounie, M. et al.: Diseases, reproductive performance, and changes in milk production associated with subclinical ketosis in dairy cows: A meta-analysis and review. J. Dairy Sci., 2014. 97. 7547–7563. 11. Simonov, M. – Vlizlo, V.: Some blood markers of the functional state of liver in dairy cows with clinical ketosis. Bulg. J. Vet. Med., 2015. 18. 74–82. 12. Simonov, M. R. – Vlizlo, V. V.: Content of free amino acids in plasma of healthy and ketotic dairy cows. Folia Veterinaria, 2013. 57. 166–170.

334

Correlation between products of lipid peroxidation and level of enzymatic activity of antioxidant system in high-producing lactating cows A lipidperoxidáció termékei és a antioxidáns rendszer enzimaktivitási foka közötti összefüggés nagy tejtermelésű tejelő tehenekben Vlizlo Vasyl 1, Petrukh Igor 1*, Kotsyumbas Igor 2, Kosenko Yuriy 2 1

2

Institute of animal biology NAAS, 79034, Lviv, Ukraine State scientific-research control Institute of veterinary medicinal products and feed additives, 79019 Lviv, Ukraine *e-mail: [email protected]

SUMMARY This study describes correlation between the level of free radical oxidation intensity and antioxidant enzyme activity in different periods of lactation in cows. Our studies shown that during early lactation period in cows diene conjugates and hydroperoxides lipids contents in the blood reached maximum level and decreased in subsequent lactation periods, TBA-active products contents was the highest during peak lactation period in cows. Increasing processes of peroxidation activates the synthesis of antioxidant enzymes and enhancing its activity in the blood of cows at peak and late periods of lactation. Keywords: cows, lipid peroxidation, antioxidant system, correlation ÖSSZEFOGLALÁS Ebben a tanulmányban a szabadgyök oxidáció intenzitási foka és az antioxidáns enzimaktivitás közötti összefüggéseket tárgyaljuk a laktáció különböző szakaszaiban lévő tejelő tehenek esetében. A kutatásaink alapján a laktáció korai szakaszában a dién konjugátumok és a lipid eredetű hidroperoxidok értéke elérik a maximális koncentrációt a vérben, majd a laktáció további szakaszában koncentráció csökkenést tapasztalhatunk. A TBA-aktív termékek koncentrációja a laktációs termelés csúcsán a legnagyobb. A peroxidációs folyamatok növekedése aktiválja az antioxidáns enzimek szintézisét és fokozza az aktivitásukat a laktáció csúcsán és a későbbi szakaszaiban. Kulcsszavak: tehén, lipid peroxidáció, antioxidáns rendszer, összefüggés

335

Introduction The content of lipid peroxidation products in plasma largely characterizes the intensity of oxidation process of polyunsaturated fatty acid in lipids mostly via peroxidation process (2, 3). The intensity of this process depends on the number of polyunsaturated fatty acids in cell membrane lipids, the intensity of the formation of reactive oxygen during metabolism and the activity of antioxidant system in the body (1). The aim of study was to establish the correlation between the products of lipid peroxidation and antioxidant enzymes in the blood of cows, depending on the period of lactation. Experimental methods Studies were conducted on Ukrainian black and white dairy cows with productivity over 7.0 thousand kg of milk per lactation during 2-5 lactations. Blood samples were taken in sterile test tubes from the jugular vein at three times: at the beginning, middle and the end of the lactation in the morning before feeding. The intensity of lipid peroxidation was evaluated by levels of hydroperoxides lipids (HPL), diene conjugates (DC) and products that react with thiobarbituric acid (TBA-active products) in cows blood. The antioxidant system status was evaluated by the level of activity of superoxidedismutase (SOD) and glutathioneperoxidase (GP) in cows' blood (1). The content of DC was determined in heptane-isopropanol extract by spectrophotometric method. Determination of HPL were achieved by precipitation of plasma proteins solution in trichloroacetic acid and extraction of lipids by ethanol and followed reaction with ammonium thiocyanate. The method for determining TBA-active products based on the reaction between malondialdehyde and thiobarbituric acid at high temperatures in an acidic medium with the formation of a color complex. Method for determining the activity of SOD based on SOD ability to compete with nitrosonium tetrazolium for superoxide anions, which are formed by the interaction of aerobic reduced form of nicotinamide adenine dinucleotide with phenazymethansulphate. The activity of GP is measured by the activity of glutathione oxidation rate in the presence of tertiary butyl hydroperoxide. Statistical analysis of the results was based of variation statistical methods using Student t-test and r - correlation test. Results and discussion After cows calving the level of lipid peroxidation products in their blood significantly increased in compared to the dryness period (level of HPL and DC increased in 2 times (p<0,001), n TBA-active products in 1,4 times (p<0,05, Table 1). The content of HPL in blood was the highest in the early lactation period in cows and the level of TBA-active products was the highest in middle lactation period. According to lactation periods, the intensity of redox processes in tissues of animals decreased by 32,1% (p<0,001) for DC and by 33,3% (p <0,01) for HPL. It was minimal at the end of the lactation period (Table 1). The level of TBA-active products reached its maximum at the peak of lactation, it decreased by 36,1% (p<0,001) at its end and reached its minimum for the entire period of experiment.

336

The activity of SOD and GP is in a relationship with the intensity of redox processes in animals tissues. The functional ability of glutathione antioxidant system is largely determined by the activity of these enzymes (2). Dynamic rates of these enzymes activity is close to the dynamic changes of lipid peroxidation intensity and depends on periods of lactation in cows. The lowest activity of these enzymes were observed during the dryness period, then SOD activity was increased to 36,2% (p,<0.001) in early lactation period and GP activity grew up to 26% (p <0,01). It was maximal at the peak of the lactation period (Table 2). Statistical analysis indicates the presence of medium and strong negative correlation between the level of antioxidant enzymes activity and the content of lipid peroxidation products in cows blood, correlation was in the range of - r = 0,6-0,9. Thus, the strongest negative correlation was fixed at the beginning (- r = 0,7 - 0,8) and the peak (- r = 0,8 - 0,9) of lactation in cows. In conclusion, the dependence between the intensity of free radical oxidation and lactation periods and antioxidant system enzymatic activity level in cows was detected. High intensity peroxidation in early lactation cows activates the antioxidant defense system, which causes increased activity of enzymatic antioxidant defense level at the peak and late lactation period. REFERENCES 1. Vlizlo, V. V. – Fedoruk, R. C. et al.: Laboratory research methods in biology, veterinary and veterinary medicine: directory, Lviv, 2012: SPOLOM: 764. 2. Danchuk, V. V.: Peroxidation in farm animals and poultry. Kamenec-Podilsky, 2006. Alphabet: 192. 3. Sharma, N. – Singh, N.K. et al: Oxidative stress and antioxidant status during transition period in dairy cows. Asian - Australasian Journal of Animal Sciences, 2011. 241–248.

337

Table 1. The content of diene conjugates (mmol/l), hydroperoxides lipids (U/ml) and TBA-active products (mmol/l) in the blood plasma of cows, according to the lactation period (n = 15) DC

HPL

TBA-active products

Mean±SD

3.7±0.27

1.8±0.24

2.4±0.47

Mean±SD

7.8±0.50

3.6±0.40

3.4±0.19

1. P˂

0.001

0.001

0.05

Mean±SD

5.3±0.27

2.4±0.16

3.6±0.32

P˂

0.001

0.01

0.01

1. P˂

0.001

0.01

0.1

Mean±SD

4.4±0.15

2.1±0.26

2.3±0.08

P˂

0.1

0.5

1

1. P˂

0.001

0.01

0.001

2. P˂

0.05

0.5

0.001

Physiological state 3 weeks before calving Early lactation period

Peak of lactation

End of lactation

DC: diene conjugates, HPL: hydroperoxides of lipids, TBA-active products: thiobarbituric acid-active products, SD: standard deviation P˂ is degree of probability, compared with antenatal period; 1. P˂ is degree of probability, compared with the beginning of lactation; 2. P˂ is degree of probability, compared with a peak of lactation. Table 2. The activity of superoxidedismutase (% reaction block/1 g Hb) and glutathioneperoxidase (μmol/min/1g. Hb) in the blood according to the lactation period (n = 15) Physiological state 3 weeks before calving Early lactation period

Peak of lactation

End of lactation

SOD

GPX

Mean±SD

19.6±1.34

191.5±11.92

Mean±SD

26.7±1.40

241.3±33.58

1. р˂

0.001

0.01

Mean±SD

33.5±2.29

366.4±42.64

1. р˂

0.001

0.001

2. р˂

0.01

0.01

Mean±SD

27.0±1.12

361.5±63.86

1. р˂

0.01

0.01

2. р˂

1.0

0.1

3. р˂

0.01

1.0

SOD: superoxidedismutase, GPX: glutathioneperoxidase, SD: standard deviation P˂ is degree of probability, compared with antenatal period; 1. P˂ is degree of probability, compared with the beginning of lactation 2. P˂ is degree of probability, compared with a peak of lactation.

338

Szubklinikai ketózis kezelése tejhasznú szarvasmarhákban cianokobalamin és butafoszfán (Catosal®) tartalmú készítménnyel Treatment of subclinical ketosis in dairy cattle with a product containing cyanocobalamin and butaphosphan (Catosal®) Szelényi Zoltán1,2*, Buják Dávid1,2, Nagy Krisztina1,2, Boldizsár Szabolcs3, Keresztesi Zoltán4, Szakállas Erik4, Szenci Ottó1,2 1

SZIE-ÁOTK, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, Dóra major, H-2225 Üllő 2 MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, Dóra major, H-2225 Üllő 3 Herceg-Vet Kft., Herceghalom 4 Bayer Hungária Kft., Budapest *e-mail: [email protected]

A tejtermelő tehenek szubklinikai ketózisa vagy hyperketonaemiája a magas tejtermelésből eredő és elsősorban a termelési paramétereket rontó, ezáltal gazdasági károkat okozó anyagforgalmi rendellenesség. Elsősorban a béta-hidroxivajsav (BHB) koncentrációjának mérésével manapság már az élő állat mellett is kellő mennyiségű információt szerezhetünk a jelenség előfordulásáról. Vizsgálatunkba 444 állatot vontunk 5 magyarországi tejtermelő tehenészetben. A szubklinikai ketózis megállapítását követően (BHB >1 mmol/l) a kezelt állatokat az alapbetegség kezelésén túl 3 napig naponta 20 ml butafoszfán/cianokobalamin (Catosal®) kezelésben részesítettük. A kezeletlen csoport egyedeinél az alapbetegség kezelésén kívül más készítményt nem használtunk. A BHB mérést az elléskor (0-3 nap), az ellés után 10 és 18 napon végeztünk. A kezelés hatására csökkent a BHB koncentrációja az első és a második mérési időpont között. Jóllehet a kezeletlen csoportban is csökkenés mutatkozott, a kezelt csoportban a választott határérték alá csökkent a BHB értéke. Az ellés után előforduló betegségek tekintetében és az egyes termelési és reprodukciós paramétereket összehasonlítva szignifikáns eltérés nem adódott, bár a szervizperiódus és az ellés utáni 200. nap utáni selejtezés aránya jobb lett a kezelt csoportban. Ezen eredmények alapján az ellés körüli időszak megbetegedéseinek kezelésekor a jelzett vitaminkészítményt alkalmazva jobb termelési és selejtezési eredményeket lehet elérni. A különbségek okainak feltárásához nagyobb egyedszámon végzett részletesebb vizsgálat szükséges (1). IRODALOM 1. Szelényi, Z. – Buják, D. – Nagy, K. – Boldizsár, Sz. – Keresztesi, Z. – Szakállas, E. – Szenci, O.: Szubklinikai ketózis kezelése tejhasznú szarvasmarhákban cianokobalamin és butafoszfán (Catosal®) tartalmú készítménnyel. Magy. Állatorv. Lapja, 2015 (in press).

339

Control of mineral metabolism in a Hungarian Holstein-Friesian dairy farm in the periparturient period Ásványi anyagforgalom ellenőrzése a peripartális időszakban egy magyarországi Holstein-fríz tehenészetben Choukeir Ali1,2, Foley Niamh3, Buják Dávid1,2*, Kovács Levente2, Kézér Luca2, Lénárt Lea2, Szelényi Zoltán1,2, Szenci Ottó1,2 1

SZIE, FVS, Department and Clinic for Production Animals & MTA-SZIE Large Animal Clinical Research Group, H-2225 Üllő – Dóra major 3 University student, SZIE, Faculty of Veterinary Science, H-1078 Budapest, Hungary 2

*e-mail: [email protected]

In the majority of dairy cow some degree of hypocalcaemia used to develop in the periparturient period. Hypocalcaemia can be fatal or being a gateway to secondary diseases, resulting in the loss of herd mates which will ultimately affect the finances of the dairy herd. Whilst treatment of milk fever can be done quite simply, it is more efficient to have a milk fever prevention programme in the farm. Despite several decades of efforts in researches and experiments, the intricacies of the calcium metabolism have not yet been fully and definitively resolved. The importance of the calcium metabolism in dairy cows is very evident in the ever-expanding dairy industry. The aim of our study was to investigate the calcium metabolism in the periparturient dairy cows, taking samples in a large-scale Hungarian Holstein-Friesian dairy farm in two periods, “summer and autumn”. In addition to calcium, other parameters (K, Mg, Na, Cl, inorganic P) were measured in order to identify the trend/pattern that calcium and other parameters follow when approaching parturition to categorise hypocalcaemic cows into groups of slight, medium and severe hypocalcaemia and calculate the prevalence of clinical and subclinical hypocalcaemia in the herd. Blood samples were collected from ninety seven Holstein-Friesian dairy cattle selected randomly at day -5 before expected calving, immediately after calving, 24 h and day +5 after calving during summer and autumn of 2014. Ionised and total calcium concentrations were fallen significantly on day 0 and day +1 of the periparturient period. Conversely, on day 5 pre and post-parturition the calcium concentrations were much higher and the majority of cows were found to be in the normocalcaemic range. When combining the summer and autumn calving period data, the incidence of severe hypocalcaemia was 2% (n=5), whilst far greater numbers of cows experienced slight and medium hypocalcaemia, 25% and 5%, respectively. Regarding potassium, sodium, chloride, magnesium, and inorganic phosphate concentrations, their concentrations remained relatively constant in the periparturient period. Further examinations are in progress to determine the effect of hypocalcaemia on the postparturient uterine diseases.

340

Evaluation of calcium, phosphorus concentration and alkaline phosphatase activity in the blood of cows with hypocalcaemia Kalcium, foszfor koncentráció és alkalikus foszfatáz aktivitás meghatározása hipocalcémiás tehenek vérében Kleczkowski Mirosław 1, Kołodziejska-Lesisz Joanna 1*, Pietrzykowska Elwira 1, Marcinkowski Tadeusz 2 1

Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland 2 Institute of Technology and Life Sciences. Zulawy Research Centre in Elbląg, 5 Giermków St. 82-300 Elblag, Poland *e-mail: [email protected]

The aim of the study was to evaluate blood calcium and phosphorus concentration and alkaline phosphatase (AP) activity in a herd of cows at high risk for paresis puerperalis. The experiment lasted for 3 months and it comprised 7 Friesian cows at the aged 3-5 years. In cows paresis puerperalis frequently performed. The study consisted of collecting blood from an external jugular vein 3 times before feeding per day. Blood was collected from the cows 4 times. For the first time just before 1 week before calving (A), second time one week after calving (B), third time 28 days after calving (C) and fourth time two months after calving (D). Every day blood was collected three times (morning (1), noonday (2) and evening (3). In the blood determined the concentration: Ca, P and AP using Pointe 180 plus. Results of examination present in Table 1.

341

Table 1. Calcium, phosphorus concentration and alkaline phosphatase activity in the blood of cows. Ca

P

AP

Ca

P

AP

Ca

P

AP

mmol/L

mmol/L

IU/L

mmol/L

mmol/L

IU/L

mmol/L

mmol/L

IU/L

3

3

3

Period

Number of blood collection

1

1

1

2

2

2

A

1.64±0.2

0.98±0.1

40.5±4.3

1.33±0.2

1.11±0.1

38.6±3.2

1.72±0.2 1.23.2±0.3 49.6±8.6

B

1.52±0,3

0.83±0.2

37.3±5.2

1,24±0.1

0.94±0.2

32.3±4.8

1.56±0.3

C

1.55±0.2

0.81±0.1 *31.2± 4.1 1.21±0.2

0.91±0.2 *31.6±3.6 1.63±0.4

D

1.56±0,1

0.99±0.2

1.15±0.2

39.5±6.7

1.27±0.4

39.4±7.3

1.11±0.1

39.7±5.3

0.98±0.2 *33.1±4.9

1.56±0.2 1.31.±0.3 47.6±4.5

Explanations: AP- alkaline phosphatase, *- statistically significant differences (P≤0.05) between values: from period A and B,C and D. The Table 1 shows that average Ca, P concentration and AP activity in blood of cows before calving was higher than after calving. However statistically significant differences was only in AP activity between period A and C. The analysis of results showed that in cows suffering from hypocalcaemia we have low calcium and phosphorus concentration and low activity of AP.

342

Evaluation of phosphorus and calcium concentration in the blood of dairy Friesian cows during the transition period Foszfor és calcium koncentráció meghatározása tejelő Holstein tehenekben az átmeneti időszakban Kleczkowski Mirosław1, Kluciński Włodzimierz1, Jakubowski Tadeusz2*, Marcinkowski Tadeusz4, Lutnicki Krzysztof3, Pietrzykowska Elwira 1, Nalbert Tomasz2, Jasiński Tomasz2 1

Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland 2 Department of Large Animals Diseases Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 100 Nowoursynowska St., 02 797 Warsaw, Poland 3 Department of Internal Diseases Faculty of Veterinary Medicine, University of Life Sciences,30 Gleboka St, 20 612 Lublin, Poland. 4 Institute of Technology and Life Sciences. Zulawy Research Centre in Elbląg, 5 Giermków St. 82-300 Elblag, Poland *e-mail: [email protected]

The phosphorus and calcium requirement of most lactating dairy cows can be met if the diet contains 0,32-0,80 % P, and 0.44-0,79% Ca. For dairy cattle, the Ca:P ratio should be at least 2.4:1 for cows when lactating but should be less than 1.6:1 for dry cows to minimize Ca intake during that period. Physiological concentration of P and Ca in the blood of cows is as follows: 1.0-2.71 mmol/L and 2.25-3.02 mmol/L. The purpose of the study was to evaluate P and Ca concentration in the blood of cows in problematic herd (reproductive diseases, infectious diseases, mastitis, hoof diseases and metabolic diseases). The experiment lasted for one year, and it comprised 33 cows at the aged 3 - 5 years. The average daily ration of cows consisted: kg maize silage 27 kg , grass silage 7 kg, pickled corn grain 5.5 kg, hay 0.5 kg, roughage 8.14 kg. The study consisted collecting blood from a external jugular vein in the morning after milking, 5 days after calving. In the fodder and blood of cows the concentration of phosphorus and calcium determined. Determination of phosphorus in the fodder was performed by flow colorimetry, using FIA Compact while calcium ASA method using GBC Savant apparatus. The study of blood was performed using Pointe 180 plus. Results of the examination are presented in Table.1.

343

Table 1. Average concentration of phosphorus and calcium in the fodder and blood of cows. Concentration No

Type of sample Phosphorus

Calcium

1

Maize silage (% DM )

0.02±0.0060

0.02±0.0056

2

Grass silage (% DM )

0.03±0.0081

0.10±0.033

3

Pickled corn grain (% DM )

0.04±0.0124

0.01±0.0017

4

Hay (% DM )

0.05±0.009

0.04±0.0104

5

Roughage (% DM )

0.05±0.0095

2,40±0.696

6

Average (% DM )

0.038

0.51

7

Serum (mmol/L)

1.3±0.4

2.13±0.7

In the herd of cows were clinical problems in the transition period. Table 1 shows that the average P and Ca concentrations are low. This creates favorable conditions for the development of the reproductive diseases, infectious diseases, mastitis, hoof diseases and metabolic diseases.

344

Effects of electrolyte bolus (J farm) on mineral profile in the blood of calves Elektrolit tartalmú bólusz (J farm) hatása a borjak vérének ásványi profiljára Kleczkowski Mirosław1, Kluciński Włodzimierz1, Parzeniecka-Jaworska Marta1, Jakubowski Tadeusz2*, Lutnicki Krzysztof3, Marcinkowski Tadeusz4, Pietrzykowska Elwira1, Nalbert Tomasz2 1

Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland 2 Department of Large Animals Diseases Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 100 Nowoursynowska St., 02 797 Warsaw, Poland 3 Department of Internal Diseases Faculty of Veterinary Medicine, University of Life Sciences,30 Gleboka St., 20 612 Lublin, Poland. 4 Institute of Technology and Life Sciences. Zulawy Research Centre in Elbląg, 5 Giermków St. 82-300 Elblag, Poland *e-mail: [email protected]

Weak calves and predisposition to digestive and respiratory syndrome tends to search for various prevention solutions. One of them is the oral administration of electrolyte bolus. The aim of the study is to evaluate the mineral profile in the blood calves before and after bolus administration. The experiment lasted for 2 weeks, and it comprised 6 calves at the aged 5 days. The study consisted of collecting blood from an external jugular vein in the morning before feeding. Blood was collected from the calves twice. For the first time just before administration two boluses and the second time a week after administration of boluses. In the blood determined the concentration: K, Na, Cl, Ca, P, Mg, AP, TP and A using Pointe 180 plus. Results of the examination are presented in Table 1. Table 1. Characteristics of calves mineral profile values before and after administration of electrolyte bolus (J farm) K

Na

Cl

Ca

P

Mg

AP

TP

A

mmol/L

mmol/L

mmol/L

mmol/L

mmol/L

U/L

g/L

g/L

Units

mmol/L

Before adm.

4,22± 1.1

10.25±2.33

7.76±0.31

1.80±2.08

1.52±0.43

40.75±4.59

29.75±3.11

After adm.

*6.99±1.3 *147.67±12.5 *92.65±21,5 11.90±2.42

7.84±1.13

2.31±2.56

1.63±0.31

63.21±5.42

40.70±5.06

3.1-8.4

1.9-3.0

41.0-116.0

51.0-71.0

32.0-49.0

Range

3.8-5.1

122.72±9.31 54.73±13.8

134.8-156.5

57-86

9.0-12.1

345

Explanations: *- statistically significant differences (P≤0.05) between between values: before administration of electrolyte bolus and after administration of electrolyte bolus, n=6, APalkaline phosphatase, TP- total protein, A-albumines. Table 1 shows that the average K, Na and Cl concentrations in calves before administration of the boluses were low and after its administration they became higher but the AP activity was too high.

346

Effect of growth promoter on SOD activity in the blood of dairy cows Növekedést serkentők hatása a SOD aktivitásra kérődzők vérében Kleczkowski Mirosław1, Kluciński Włodzimierz1, Jakubowski Tadeusz2*, Marcinkowski Tadeusz4, Lutnicki Krzysztof3, Pietrzykowska Elwira1, Nalbert Tomasz2, Jasiński Tomasz2 1

Department of Pathology and Veterinary Diagnostics, Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 159C Nowoursynowska St., 02 787 Warsaw, Poland 2 Department of Large Animals Diseases Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw University of Life Sciences, 100 Nowoursynowska St., 02 797 Warsaw, Poland 3 Department of Internal Diseases Faculty of Veterinary Medicine, University of Life Sciences,30 Gleboka St., 20 612 Lublin, Poland. 4 Institute of Technology and Life Sciences. Zulawy Research Centre in Elbląg, 5 Giermków St. 82-300 Elblag, Poland *e-mail: [email protected]

The effect of copper on enzymes activity is discussed. Special reference is made to superoxide dismutase, lysyl oxidase, and cytochrome c oxidase. Therefore purpose of the study was to evaluate SOD activity in the blood of dairy cows after using growth promoter for ruminants (GPR). The study was conducted on 28 cows, Black-and- White breed, 3- 6 years old with average annual milk yield 8427 kg. On the basis of clinical examination, the cows were divided into 2 groups. Group A received a single dose of GPR - 250 g, whereas the control group B did not receive GPR. Cows given GPR during dry period, three weeks before the calving. Blood samples were collected: 1 - 2 weeks before the birth, 2 - two days before the birth, 3 - three days after birth, 4 - 28 days after birth, 5 - 60 days after birth, 6 - 90 after birth, 7 - 120 days after birth, 8 - 150 days after birth, and 9 - 180 days after birth.. The blood concentration of SOD was determined using RANSOD kit. Data for all measured variables were analyzed with t-Student test. The higher serum concentration of copper was noted in cows from group 1: 712.6, 684.2, 679.2, 687.4, 691.7, 699.5, 712.7, 683.4, 673.2 Ul/gHb, than in cows from group 2: 704.6.1, 683.6, 9.0, 8.2, 9.3, 9.5, 9.6, 9.9 µmol/L. Our investigations confirmed that increase blood SOD activity in dairy cows occurred after using of GPR.

347

Egyes biokémiai paraméterek összefüggése az involúció során jelentkező szövődményekkel, szaporodásbiológiai és termelési mutatókkal egy nagyüzemi Holstein-fríz tehenészetben Correlation between some biochemical parameters and the complications of involution as well as the efficiency of production and reproduction in a Holstein-Friesian dairy farm Buják Dávid1,2*, Szelényi Zoltán1,2, Chokeir Ali2, Kovács Levente1,3, Kézér Luca1,3, Boldizsár Szabolcs4, Molnár László1,2, Szenci Ottó1,2 1

2

MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, Üllő – Dóra major SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, Üllő – Dóra major 3 SZIE Mezőgazdasági- és Környezettudományi Kar, Állattenyésztés-tudományi Intézet, Gödöllő 4 Prograg Agrárcentrum Kft, Ráckeresztúr – Lászlópuszta *e-mail: [email protected]

A szerzők az involúció lefolyását vizsgálták egy közép-magyarországi Holstein-fríz tejtermelő gazdaságban 2013. októbere és 2014. novembere között ellett állatokon három ciklusban (n=314). A vizsgálat során hat vérvételre került sor az elléshez viszonyított -5., 0., 1., 5., 22-29., 43-49. napokon. Az utolsó két mintavétellel egy időben a méh és a petefészkek rektális ultrahangvizsgálatára is sor került. A szérummintákból biokémiai paraméterek mérése lett elvégezve. A vizsgálat során fel lett jegyezve az iker (3,8%) és a halvaszületések (3,5%) aránya, valamint a magzatburok-visszamaradás (34,4%), a klinikai metritis az ellés utáni első 5 napon (20,1%), az ellés utáni 5. és 10. nap között (10,5%), valamint az ellés utáni 10. és 20. nap között (13,1%), a klinikai endometritis az ellést követő 21-28. nap közötti (10,8%), valamint a 42-49. nap (1,6%) közötti megléte vagy hiánya. Ezen kívül fel lett jegyezve az első befejés és az első mesterséges termékenyítés eredménye. A vizsgálat során az ellés lefolyása, az egyes betegségek előfordulása, a tejtermelés és az ellés utáni első mesterséges termékenyítés eredményessége kerültek összevetetésre a különböző időpontokban levett vérminták biokémiai paramétereivel. A peripartális időszakban előforduló nagyszámú szubklinikai ketosis (54,4%) az irodalmi adatokkal megegyezően negatívan befolyásolta az involúció lefolyását és az újra fogamzást, mivel az állomány 56.7% vemhesült az ellést követő 200 napon belül.

348

Factors affecting immunity around calving and its impact on disease incidence and preventive strategies Az immunitást befolyásoló tényezők az ellés körüli időszakban és hatásuk az egyes betegségek előfordulására és a megelőzési stratégiákra Schuberth Hans-Joachim* University of Veterinary Medicine, Foundation, D-30173 Hannover, Germany *e-mail: [email protected]

SUMMARY Innate immune mechanisms have a central and overwhelming role for the protection against pathogens. After the initiation of a host response, mediated mainly by epithelial cells and socalled ‘innate lymphoid cells’, the effector phase against pathogens and the resolution of an inflammatory response is mainly driven and guided by epithelial and myeloid cells (monocytes, macrophages, neutrophils). During pregnancy, inflammatory mechanisms must be actively suppressed, whereas other immune mechanisms must ensure that the fetus develops properly. In general the immune system of a pregnant cow is not necessarily immunosuppressed but biased (11). After contact with pathogens and vaccines, the immune response is less inflammatory and directed in a more silent-acting anti-inflammatory direction (21). In addition, the cow’s neutrophils around calving are more polarized towards a resolving function, and their commonly described ‘dysfunction’ after parturition mainly describes their lack of anti-bacterial capabilities (18). After parturition, mechanisms initiated by invading pathogens must be induced quickly and the immune defense has to take the correct way. If a pathogen enters the udder via the teat and is not killed by soluble actors or milk cells it finally comes in contact with mammary epithelial cells. This interaction is mediated by pathogen recognition receptors, mainly toll-like receptors (TLR). Gestation itself, non-essential fatty acids (NEFAs) and negative energy balance have been shown to affect TLR expression in different species including cattle (20). The disturbed and imbalanced expression of different TLRs leads to an inadequate response of epithelial cells. These cells mediate the first innate immune response after recognition of the pathogen. They are able to release antibacterial molecules and secrete factors that attract other immune cells. Thus, given their high potential to act as immune cells, epithelial cells are promising candidates for immunomodulatory approaches. The actual infectious problems after calving (metritis, mastitis) indicate that these cells are not responding properly toward pathogens. Desired effector immune responses are too weak and anti-inflammatory and repair responses are dominating initial inflammatory reactions. If the switch towards desired responses after calving occurs too slowly, then cows 349

develop diseases like mastitis and/or metritis. One of the most used mode of immunoprevention, vaccination, very often fails in case of mastitis or metritis prophylaxis (23). All known mastitis vaccines are not able to inhibit a re-infection and there is still no working vaccine against metritis infection. In addition, cows do not seem to develop an adaptive memory towards uterus and udder pathogens. Partial protection against natural infections mostly disappears within weeks. The often-observed effect of vaccination against mastitis is a more moderate disease after infection. This is most likely due to an induced training of innate immune mechanisms (3) and/or a shift in the direction of immune responses. The mostly ineffective antigen-specific vaccination approaches against bovine mastitis strongly suggest that innate immune mechanisms dominate in the udder. Major targets of immunomodulation are epithelial cells and myeloid cells (especially neutrophils, monocytes and macrophages). Organ-specific approaches involving the application of substances into the udder or the uterus are quite promising. The triggering of udder cells with a TLR ligand (lipopolysaccharide, LPS) was meant to ensure that pathogen-contact results in the enhanced expression of antimicrobials and the inhibited release of inflammatory mediators. The infusion of 1 µg LPS per quarter inhibited the inflammatory response towards three to ten days later infused E. coli bacteria and resulted in their complete elimination (6). Thus, a targeted modulation of udder resident cells via pathogen recognition receptors (tolllike receptors) can prevent mastitis or can positively affect the course oft the disease. If epithelial cell function is not enough to eliminate pathogens then the focus turns to effector cells, especially neutrophilic granulocytes. They are attracted by interleukin-8 in vast numbers in order to phagocytize and to kill bacteria. However, every known parameter in the cow’s transit period (e.g. ketosis, NEFAs, fatty liver, increased fat mobilization lack of glucose, lack of energy, enhanced cortisol level) is linked to depressed antibacterial functions of these cells (7). In addition neutrophils also migrate rather slowly into tissues, which is again associated with depressed bactericidal functions. Since the neutrophil is such an important effector cell type, combined cell-specific and systemic approaches via narrow-acting cytokines like G-CSF to improve their cellular functions are on the way (16). Since neutrophilic granulocytes are very peculiar cells, which are also involved in the down-regulation of an inflammatory response, all approaches to modulate their functional capabilities have to keep in mind that these cells have multi-facetted roles during an inflammatory response, either in the uterus or in the udder. Among immunological mechanisms, innate immune mechanisms have a central and overwhelming role for the protection against pathogens. After the initiation of a host response, mediated mainly by epithelial cells and so-called ‘innate lymphoid cells’ (11), the effector or combat phase against the pathogens and the resolution of an inflammatory response is mainly driven and guided by epithelial and myeloid cells (monocytes, macrophages, neutrophils) (21). In the following, key innate immune events are explained mainly in the context of bovine clinical mastitis after parturition and concepts are addressed how to manipulate the immune system, especially epithelial cells and neutrophils, in order to prevent the severity of this disease in cows.

350

The immunosuppressed cow The question why a cow is vulnerable to infections after calving is often explained by the term immunosuppression. This is a bit misleading, since without a working immune system, the cow would have problems to maintain pregnancy. During pregnancy, inflammatory mechanisms, which could be harmful for the fetus, must be actively suppressed, whereas other immune mechanisms must ensure that the fetus develops properly. In general it is believed that the immune system of a pregnant cow is not necessarily immunosuppressed but biased, a feature commonly seen in mammals (18, 20). After contact with pathogens and vaccines, the immune response is therefore less inflammatory and, guided by predominantly generated T helper 2 cells, directed in a more silent-acting anti-inflammatory direction. A cow therefore produce more IgG1 antibodies (driven by T helper 2 cells), which are less able to activate complement and less able to interact with Fc receptors on phagocytes or natural killer cells. IgG2 antibodies, which can mediate these secondary effects and which are driven by T helper 1 cells are less produced (3, 23). The major pregnancy hormone, progesterone, indirectly governs this bias between Th1 and Th2 cells. The bias is also seen in other important effector cells. It seems that the cow’s neutrophils around calving are more polarized towards a resolving function, and that their commonly described ‘dysfunction’ after parturition mainly describes their lack of antibacterial capabilities (6, 7). What is the problem after parturition? After parturition, mechanisms initiated by invading pathogens must be induced quickly and the immune defense has to take the correct way. If a pathogen enters the udder via the teat it faces several defense molecules (e.g. keratin, complement, defensins, lysozyme, lactoferrin, calprotectin, soluble CD14) and mobile cells in the milk (neutrophils, lymphocytes, macrophages). The mentioned soluble factors are either produced by mammary epithelial cells or by mobile immune cells attracted by epithelial cells. If these factors are not able to kill and to remove the pathogen it can replicate, release pathogen—associated molecules (PAMPs) like lipopolysaccharide and finally come in contact with mammary epithelial cells. This is the first decisive moment were the cow ‘sees’ the pathogen. The interaction between PAMPs and epithelial cells is mediated by pathogen recognition receptors, mainly so-called ‘toll-like receptors’. It is noteworthy that gestation itself (most likely via hormones), nonessential fatty acids (NEFAs) and negative energy balance have been shown to affect TLR expression in different species including cattle (16). In consequence, the disturbed and imbalanced expression of different TLRs leads to an inadequate response of epithelial cells. These cells mediate the first innate immune response after recognition of the pathogen. They are or should be able to release antibacterial molecules, which are able to kill a broad range of bacterial species. If pathogen contact takes place, epithelial cells immediately shut down casein synthesis and switch to an antibacterial phenotype (25). In addition, these cells secrete factors that attract other immune cells. Thus, given their high potential to act as an immune cells (13) epithelial cells are promising candidates for immunomodulatory approaches.

351

The actual infectious problems after calving (metritis, mastitis) indicate that these cells are not responding properly toward pathogens. Desired effector immune responses are too weak and anti-inflammatory and repair responses are dominating initial inflammatory reactions. These ‘wrong ways’ of responding toward pathogen threads after calving and the inability of the immune system to act properly maybe called heritage of pregnancy where harmful inflammatory responses are inhibited. If the switch towards desired responses after calving occurs too slowly, then cows develop diseases like mastitis and/or metritis. Prevention Vaccination One of the most used mode of immunoprevention, vaccination, very often fails in case of mastitis or metritis prophylaxis. Long years of research failed to show up with a working vaccine against relevant pathogens (9, 26). All known mastitis vaccines are not able to inhibit a re-infection and there is still no working vaccine against metritis infection. In addition, cows do not seem to develop an adaptive memory towards uterus and udder pathogens. Partial protection against natural infections mostly disappears within weeks (19). The often-observed effect of vaccination against mastitis is a more moderate disease after infection. This is most likely due to an induced training of innate immune mechanisms (4) and/or a shift in the direction of immune responses (10). The latter is a good example for the role of Th2 bias during pregnancy, which can be shifted towards a better-suited Th1 response. The mostly ineffective antigen-specific vaccination approaches against bovine mastitis strongly suggest that innate immune mechanisms dominate in the udder. This may be explained by the known dominance of innate over adaptive, antibody-mediated immune mechanisms in skin and skin glands (1, 12). Immunomodulation In principal, prophylactic modulation of dominating innate immune responses can in be achieved by systemic application of immune-modulators, by organ- and/or by cell typespecific approaches. The major aim is to ensure that inflammatory responses from recognition of a pathogen towards regulation and wound healing work in an optimal fashion. Major targets of immunomodulation are epithelial cells and myeloid cells (especially neutrophils, monocytes and macrophages). They act together in all phases of an inflammatory response from the onset towards resolution and tissue repair. Organ-specific approaches involving the application of substances into the udder or the uterus are quite promising. For such an udder-specific approach we recently applied the concept of endotoxin tolerance induction. The triggering of udder cells with a TLR ligand (lipopolysaccharide, LPS) was meant to ensure that pathogen-contact results in the enhanced expression of antimicrobials and the inhibited release of inflammatory mediators (13). The infusion of 1 µg LPS per quarter indeed inhibited the inflammatory response towards three to ten days later infused E. coli bacteria and resulted in their complete elimination (17). Notably, the infused animals

352

developed no fever and showed no rise of milk somatic cells. This demonstrated, that a targeted modulation of udder resident cells via pathogen recognition receptors (toll-like receptors) can prevent mastitis or can positively affect the course oft the disease. If epithelial cell function is not enough to eliminate pathogens then the focus turns to effector cells, especially neutrophilic granulocytes. They are attracted in vast numbers by epithelial cells releasing neutrophil-attracting chemokines, especially interleukin-8. Neutrophil immigration is one of the hallmarks of inflammation, which is understandable if we look at the major function of neutrophils: the phagocytosis and killing of bacteria (5). The problem with granulocytes around birth is, that every known parameter in the transit period (e.g. ketosis, NEFAs, fatty liver, increased fat mobilization lack of glucose, lack of energy, enhanced cortisol level) is linked to depressed antibacterial functions of these cells (7, 14, 27). In addition to their reduced phagocytosis and killing capabilities neutrophils also migrate rather slowly into tissues. This is important since immigration speed is associated depressed bactericidal function and determines the severity of mastitis (8). In case of severe responders (cows developing a severe mastitis), the slow immigration speed could be due to a low udder epithelial cell release of attracting chemokines and/or a decreased expression of adhesion molecules and chemokine receptors on neutrophils. Since this effector cell type is so important, combined cell-specific and systemic approaches to improve their cellular functions are under way. Recently it has been shown that a very narrow-acting cytokine (G-CSF, granulocyte colony stimulating factor) results in enhanced numbers of circulating neutrophils and in an enhanced induction of bacteriotoxic reactive oxygen species (ROS) (15). The neutrophilic granulocyte is a very peculiar cell. It is not only co-responsible for killing and elimination of pathogens but also responsible for the down-regulation of the inflammatory response. Neutrophils actively switch from prostaglandin and leukotriene synthesis towards other lipid mediators (lipoxin, resolvin), which inhibit the exacerbation of an inflammation and result in complete resolution. It seems that the cow’s neutrophils around calving are more polarized towards this already mentioned healing function. All approaches to modulate their functional capabilities have to keep in mind that these cells have multifacetted roles during an inflammatory response, either in the uterus or in the udder. Key words: cow, immunosuppression, immunoprevention, innate immunity ÖSSZEFOGLALÁS A természetes vagy öröklött immun-mechanizmusok központi és átfogó szerepet játszanak a kórokozók elleni védekezésben. A gazdaszervezet antigén-felismerő reakcióját követően, a kórokozók elleni immunválaszt elsősorban epitheliális sejtek és az ún. természetes lymphoid sejtek közvetítik az immunválasz során, majd a kialakuló gyulladásos folyamatot elsősorban epitheliális- és myeloid sejtek szabályozzák (monociták, makrofágok és neutrofilek). A vemhesség alatt a gyulladásos folyamatok aktív elnyomás (szupresszió) alatt állnak, erre való tekintettel más immun-mechanizmusoknak kell biztosítani a zavartalan magzati fejlődést. Általánosságban a vemhes tehén nem áll szükségszerűen immunszupresszió alatt, de az immunrendszer működése mindenképp megváltozik (18).

353

A kórokozókkal, vagy vakcinákkal történő találkozást követően az immunválasz kevésbé gyulladásos jellegű és inkább egy kevésbé intenzív, gyulladás-ellenes irányba mozdul el (23). Továbbá az ellés körüli időszakban a tehén neutrofil sejtjeinek működése inkább a javító funkciók irányába tolódik el és az az állapot, amit általában diszfunkcióként írnak le, tulajdonképp a neutrofil sejtek antibakteriális képességének hiányát jelenti (7). Az ellés után a kórokozó antigénekre adott válasznak gyorsan ki kell alakulnia. Ha egy kórokozó a tőgybe jut a tőgybimbón keresztül és az oldott antibakteriális anyagok vagy a tejben található immunsejtek nem pusztítják el, kapcsolatba kerül a tőgy epithel sejtjeivel. Ez a kölcsönhatás a kórokozót felismerő receptorok, leginkább a „toll-like” (TLR) receptorok által szabályozott. A vemhesség önmagában, a nem észterifikált zsírsavak (NEFA) és a negatív energia mérleg is hatással vannak a TLR expresszióra a legtöbb fajban, beleértve a szarvasmarhát is (16). Ezek, a különböző TLR-k expressziójának egyensúlyát felborító, zavaró tényezők végső soron az epitheliális sejtek nem megfelelő válaszreakciójához vezetnek. E sejtek szabályozzák a természetes immunrendszer által elsődlegesen adott immunválaszt a kórokozó felismerése után. E sejtek képesek kiválasztani a különböző antibakteriális hatású molekulákat és egyéb faktorokat, amelyek aztán további immunsejteket mozgósítanak. Így, hogy ezek a sejtek magas immun-potenciállal rendelkeznek, ígéretes aspiránsai az immun-moduláris megközelítésnek. Az ellés után jelentkező fertőző eredetű betegségek (metritis, mastitis) arra engednek következtetni, hogy ezek a sejtek nem reagálnak megfelelően a kórokozóra. Az ún. „ható” szakaszban adott immunválasz túl gyenge és a gyulladásellenes, valamint a javító mechanizmusok dominálnak a kezdeti gyulladásos reakciókban. Ha az immunválasz az ellés után túl lassan következik be, a tehén megbetegszik például méh- illetve tőgygyulladásban. Az egyik leggyakrabban alkalmazott immun-prevenciós módszer, a vakcinázás gyakran hatástalan marad a metritis/mastistis profilaxis esetén (26). Az ismert mastitis elleni vakcinák nem képesek megakadályozni az újbóli fertőződést és jelenleg még nincs metritis kialakulása ellen ható vakcina. Továbbá úgy tűnik, hogy a tehenek immunrendszerében nem alakul ki adaptív memória a méh- illetve tőgybetegséget előidéző kórokozók ellen. A kialakuló részleges védelem a természetes fertőzések ellen jellemzően néhány hét alatt megszűnik. A vakcinázást követően gyakran megfigyelt mastitis ellenes hatás valójában egy, a fertőződést követő mérsékeltebb lefolyású betegség. Ez leginkább az öröklött immun-mechanizmusok megmozgatásából, tréningjéből (4) és /vagy az immunválasz irányultságának átváltásából ered. A legtöbbször nem hatékony, a tőgygyulladás ellen alkalmazott, antigén-specifikus válaszreakció kiváltásán alapuló vakcinázási megközelítés arra enged következtetni, hogy a tőgyben inkább az öröklött immunmechanizmusok dominálnak. Az immun-modulációs eljárások elsődlegesen az epitheliális és a myeloid sejteket (különösen a neutrofil sejteket, a monocitákat és a makrofágokat) célozzák meg. A szerv-specifikus megközelítésen alapuló módszerek, beleértve a hatóanyagok méhen-, tőgyön belüli alkalmazását is nagyon ígéretesek. A tőgy immunsejtjeinek működésbe lépését kiváltó TLR ligandról (lipopoliszacharid, LPS) azt gondolták, hogy a kórokozóval való találkozást követően az antibakteriális anyagok erősebb, kiterjedtebb-, ugyanakkor a gyulladás mediátorok gátolt expresszióját eredményezi. 1 µg LPS tőgynegyedenkénti infúziója gátolta a 3 – 10 nap múlva történt E. coli fertőzésre adott gyulladás kialakulását és a kórokozókat teljesen eliminálta (17). Így a tőgyben található sejtek kórokozó felismerő receptorok (TLR) általi célzott modulációja képes megelőzni a

354

mastitis kialakulását illetve sok esetben pozitívan hat a betegség lefolyására. Amikor az epitheliális sejt működése nem elegendő a kórokozó eliminálásához, a hangsúly az olyan ható (effector) sejtekre helyeződik, mint a neutrofil garnulociták. Ezek a sejtek az interleukin-8 hatására óriási számban jelennek meg és fagocitózis útján eliminálják a baktériumokat. Azonban, az összes ismert tényező, ami az ellés körüli időszakban jelentkezik (pl.: ketózis, zsírmáj, a glükóz hiány következtében megnövekedett zsírmobilizáció, a megemelkedett kortizol koncentráció) kapcsolódik e sejtek csökkent antibakteriális működéséhez (27). Továbbá a neutrofilek szövetekhez történő migrációja is lassabb, ami szintén csökkent antibakteriális működést eredményez. A neutrofilek fontos „ható” sejt típusok. Működésük hatékonyságát javító, a szűk hatásspektrumú citokineken, mint G-CSF alapuló a sejtspecifikus és szisztémás szemléletet kombináló módszerek már rendelkezésre állnak (15). Mivel a neutrofil garnulociták sajátos sejtek, amelyek részt vesznek a gyulladásos reakció szabályozásában, minden olyan megközelítésnél, ami a funkcionális képességeik megváltoztatásán alapul, észben kell tartani, hogy ezek a sejtek többoldalú, összetett szerepet játszanak a gyulladásos folyamatban mind a tőgy-, mind a méh vonatkozásában is. Kulcsszavak: szarvasmarha, immunszuppresszió, immunmegelőzés, veleszületett immunitás REFERENCES 1. 2. 3. 4. 5. 6.

7.

8. 9. 10. 11. 12. 13.

Afshar, M. - Gallo, R. L.: Innate immune defense system of the skin. Vet. Dermatol., 2013. 24. 32-38 e38-39. Barak, O. - Treat, J. R. et al.: Antimicrobial peptides: effectors of innate immunity in the skin. Adv. Dermatol., 2005. 21. 357-374. Bastida-Corcuera, F. D. - ButleR, J. E. et al.: Differential complement activation by bovine IgG2 allotypes. Vet. Immunol. Immunopathol., 1999. 71. 115-123. Benn, C. S. - Netea, M. G. et al.: A small jab - a big effect: nonspecific immunomodulation by vaccines. Trends Immunol., 2013. 34. 431-439. Burton, J. L. - Erskine, R. J.: Immunity and mastitis. Some new ideas for an old disease. Vet. Clin. North Am. Food Anim. Pract., 2003. 19. 1-45. Burton, J. L. - Madsen, S. A. et al.: An immunogenomics approach to understanding periparturient immunosuppression and mastitis susceptibility in dairy cows. Acta Vet. Scand., 2001. 42. 407-424. Burton, J. L. - Madsen, S. A. et al.: Gene expression signatures in neutrophils exposed to glucocorticoids: a new paradigm to help explain "neutrophil dysfunction" in parturient dairy cows. Vet. Immunol. Immunopathol., 2005. 105. 197-219. Burvenich, C. - Van Merris, V. et al.: Severity of E. coli mastitis is mainly determined by cow factors. Vet. Res., 2003. 34. 521-564. Denis, M. - Wedlock, D. N. et al.: Vaccines against bovine mastitis in the New Zealand context: what is the best way forward? N Z Vet J, 2009. 57. 132-140. Dosogne, H. - Vangroenweghe, F. et al.: Potential mechanism of action of J5 vaccine in protection against severe bovine coliform mastitis. Vet. Res., 2002. 33. 1-12. Eberl, G. - Colonna, M. et al.: Innate lymphoid cells. Innate lymphoid cells: a new paradigm in immunology. Science, 2015. 348. aaa6566. Elias, P.M.: The skin barrier as an innate immune element. Semin. Immunopathol., 2007. 29. 314. Gunther, J. - Petzl, W. et al.: Lipopolysaccharide priming enhances expression of effectors of immune defence while decreasing expression of pro-inflammatory cytokines in mammary epithelia cells from cows. BMC Genomics, 2012. 13. 17.

355

14. Hoeben, D. - Heyneman, R. et al.: Elevated levels of beta-hydroxybutyric acid in periparturient cows and in vitro effect on respiratory burst activity of bovine neutrophils. Vet. Immunol. Immunopathol., 1997. 58. 165-170. 15. Kimura, K. - Goff, J. P. et al.: Effect of recombinant bovine granulocyte colony-stimulating factor covalently bound to polyethylene glycol injection on neutrophil number and function in periparturient dairy cows. J. Dairy Sci., 2014. 97. 4842-4851. 16. Moyes, K. M. - Drackley, J. K. et al.: Greater expression of TLR2, TLR4, and IL6 due to negative energy balance is associated with lower expression of HLA-DRA and HLA-A in bovine blood neutrophils after intramammary mastitis challenge with Streptococcus uberis. Funct. Integr. Genomics, 2010. 10. 53-61. 17. Petzl, W. - Gunther, J. et al.: Lipopolysaccharide pretreatment of the udder protects against experimental Escherichia coli mastitis. Innate Immun., 2012. 18. 467-477. 18. Raghupathy, R.: Th1-type immunity is incompatible with successful pregnancy. Immunol. Today, 1997. 18. 478-482. 19. Schukken, Y. H. - Hertl, J. et al.: Effects of repeated gram-positive and gram-negative clinical mastitis episodes on milk yield loss in Holstein dairy cows. J. Dairy Sci., 2009. 92. 3091-3105. 20. Shafer-Weaver, K. A. - Corl, C. M. et al.: Shifts in bovine CD4+ subpopulations increase Thelper-2 compared with T-helper-1 effector cells during the postpartum period. J. Dairy Sci., 1999. 82. 1696-1706. 21. Soehnlein, O. - Lindbom, L.: Phagocyte partnership during the onset and resolution of inflammation. Nat. Rev. Immunol., 2010. 10. 427-439. 22. Ster, C. - Loiselle, M. C. et al.: Effect of postcalving serum nonesterified fatty acids concentration on the functionality of bovine immune cells. J. Dairy Sci., 2012. 95. 708-717. 23. Stevens, T. L. - Bossie, A. et al.: Regulation of antibody isotype secretion by subsets of antigenspecific helper T cells. Nature, 1988. 334. 255-258. 24. Suriyasathaporn, W. - Heuer, C. et al.: Hyperketonemia and the impairment of udder defense: a review. Vet. Res., 2000. 31. 397-412. 25. Vanselow, J. - Yang, W. et al.: DNA-remethylation around a STAT5-binding enhancer in the alphaS1-casein promoter is associated with abrupt shutdown of alphaS1-casein synthesis during acute mastitis. J. Mol. Endocrinol., 2006. 37. 463-477. 26. Yancey, R. J., JR.: Vaccines and diagnostic methods for bovine mastitis: fact and fiction. Adv. Vet. Med., 1999. 41. 257-273. 27. Zerbe, H. - Schneider, N. et al.: Altered functional and immunophenotypical properties of neutrophilic granulocytes in postpartum cows associated with fatty liver. Theriogenology, 2000. 54. 771-786.

356

Innovative approach to dairy lameness Innovatív megközelítés a tejelő tehenek sántaságának megítélésében Becvar Ondrej* Veterinary Service for Dairy and Beef Farms, Hadrava 18, Nýrsko, 34022, Czech Republic *

e-mail: [email protected]

SUMMARY Dairy cows are experiencing lameness more often than we should accept as farming and veterinary community. In theory, we have one advantage in the battle with lameness in cattle, which is an easy diagnosis and treatment if detected early. However, despite of years of research and practical experience we are still lacking effective lameness prevention in many dairy farms around the world. In this presentation common causes of lameness in large dairy herds will be presented. The focus will be on claw horn lesions, its new theory of pathogenesis and prevention. The economic losses of lameness are caused by three factors: 1) higher culling risk, 2) lower milk production, and 3) poor reproductive performance. The common denominator of these factors is pain, which induces stress response, steroid release and immunosuppression. It is well known that lame cows suffer from higher incidence of multiple disorders, for example mastitis in its clinical and subclinical forms. Lameness as a result of unsuccessful body condition and transition management will be discussed from the practical perspective. Key words: lameness, dairy cow, stress, immunity ÖSSZEFOGLALÁS A tejelő tehenek sokkal gyakrabban szenvednek a sántaságtól, mint sem azt a gazdálkodóknak, állatorvosoknak el kellene fogadnia. Elméletileg egyetlen szerencse a sántasággal kapcsolatban, hogy viszonylag könnyű diagnosztizálni, és hogy korai diagnózis esetén jó eséllyel lehet gyógyítani azt. Világviszonylatban igaz, hogy a kutatással töltött évek és a számos gyakorlati tapasztalat ellenére is, még mindig nélkülözni kell a sántaság kialakulásának hatékony megelőzését lehetővé tévő technikát, módszert. Ebben az előadásban a nagylétszsámú tejelő tehén állományokban jelentkező sántaság főbb okai kerülnek bemutatásra. A figyelem középpontjában a csülökszaru léziók állnak, valamint ezek új megítélése a pathogenezis és a prevenció tükrében. A sántaság okozta gazdasági veszteségek három csoportba sorolhatóak: 1) magasabb a selejtezés kockázata, 2) alacsonyabb tejtermelés és 3) gyenge szaporodási teljesítmény. E tényezőkben fontos szerepe van a fájdalomnak, ami stresszorként hat az állatra, szteroidok felszabadulásával és immunszupresszióval jár. Jól ismert tény, hogy a sánta tehenek esetében gyakrabban fordulnak elő az olyan, összetett kóroktanú betegségek, mint például a szubklinikai- illetve klinikai tőgygyulladás. A sántaság, mint a nem megfelelő kondíció- és ellés körüli menedzsment következtében kialakuló betegség gyakorlati szempontból megítélve kerül bemutatásra. Kulcsszavak: sántaság, tejelő tehén, stressz, immunitás 357

The Vital 90™ Days – Make a Difference Vital 90™ Days – Változtatni kell Zechner Gerhard* Elanco Animal Health, Kölblgasse 8-10, 1030 Vienna, Austria *e-mail: [email protected]

SUMMARY Every Dairy depends on healthy and productive cows. There’s a critical need to help each cow experience a healthy start after calving. Setting her up for a successful lactation begins at dry off, well before the next lactation. Taking action during the 60 days before calving and 30 days after, helps protect the health and consequently the production potential of the entire herd. The critical period from dry-off to early lactation is defined as “The Vital 90TM Days”. The Vital 90 Days are critical. Successful lactations are the result of well-managed energy balance and immune function around calving. During The Vital 90 Days multiple transition periods occur. From dry off through early lactation, numerous physiological and metabolic changes occur, which greatly impact energy balance and immune function, increasing the risk of transition diseases. Helping the cows to manage the negative energy balance and immune suppression during this vulnerable time can reduce risks of diseases around calving. During The Vital 90 Days, efficient management practices and decision making are not only essential for protecting the herd, but protecting investments as well. Dairy veterinarians, nutritionists, and farmers should work together to invest valuable time and money for minimizing the consequences of negative energy balance and immune suppression. Key words: transition period, management, dairy cow, immunity ÖSSZEFOGLALÁS Minden tejtermelő gazdaság léte az egészséges és jó termelőképességű tehenektől függ. Segíteni kell a teheneknek abban, hogy egészségesen tudják megkezdeni laktációjukat az ellés után. A tehenek felkészítése a soron következő, sikeres laktációra a szárazraállítással kezdődik. Az ellést megelőző 60, és azt követő 30 napig tartó időszakban végrehajtott menedzsment intézkedések segítenek megőrizni az állat egészségét, és következésképpen az állomány termelőképességét. A szárazraállítástól a korai laktáció időszakáig tartó kritikus időszakot, a“The Vital 90TM Days” fogalommal határozzuk meg. A „The Vital 90 Days” időszak kritikus jelentőségű. Az eredményes laktáció az ellés körüli időszakban helyesen kezelt energia egyensúly és immunműködés eredménye. Az ellés körüli „The Vital 90 Days” időszak valójában több, jól elkülöníthető szakaszra osztható fel. A szárazraállítástól a laktáció korai szakaszáig terjedő időszakban számos élettani és 358

metabolikus változás éri a tehenet, amelyek nagyban befolyásolják az energiaegyensúlyt és az immunrendszer működését, növelve ezzel a peripartuliális betegségek kockázatát. Ebben a – tehénre nézve rendkívül sérülékeny – időszakban a tehenet támogatva a negatív energia egyensúly és immunszupresszió átvészelésében, jelentősen csökkenthető az ellés körüli időszakban előforduló betegségek kockázata. Kulcsszavak: ellés körüli időszak, menedzsment, tejelő tehén, immunitás

REFERENCES 1. Drackley, J. K. - Dann, H. M. - Douglas, G. N.: Physiological and pathological adaptations in dairy cows that may increase susceptibility to periparturient diseases and disorders. Italian J. Animal Sci., 2005. 4. 323–344. 2. Hoeben, D. – Monfardini, E. et al.: Chemiluminescence of bovine polymorphonuclear leucocytes during the periparturient period and relation with metabolic markers and bovine pregnancyassociated glycoprotein. J. Dairy Res., 2000. 67. 249–259. 3. Duffield, T.: Impact of hyperketonemia in early lactation dairy cows on health and production. J. Dairy Sci., 2009. 92. 571–580. 4. Butler, W.R. - Smith, R.D.: Interrelationships between energy balance and postpartum reproductive function in dairy cattle. J. Dairy Sci., 1989. 72. 767–783. 5. Kimura, K. - Goff, J. P. - Kehrli, M. E.: Decreased neutrophil function as a cause of retained placenta in dairy cattle. J. Dairy Sci., 2002. 85. 544–550. 6. Hammon, D.S. – Evjen, I. M. et al.: Neutrophil function and energy status in Holstein cows with uterine health disorders. Vet. Immunol. and Immunopathol., 2006. 113. 21–29. 7. Sordillo, L. M.: Factors affecting mammary gland immunity and mastitis susceptibility. Livestock Prod. Sci., 2005. 98. 89–99.

359

Hatékonyság a magyar juh- és kecske ágazatban Efficiency in the Hungarian sheep and goat sector Kukovics Sándor1*, Kukovics Ferenc2, Stummer Ildikó3, Tóth Péter,4, Jávor Bence5 1

Juh- és Kecske Terméktanács és Szakmaközi Szervezet, H-8100 Várpalota, Veszprémi út 7. 2 Magyar Juh- és Kecsketejgazdasági Közhasznú Egyesület, H-2053 Herceghalom, Gesztenyés u. 1. 3 Agrárgazdasági Kutató Intézet, H-1093 Budapest, Zsil u. 3-5. 4 Központi Statisztikai Hivatal, H-1024 Budapest, Keleti Károly u.7. 5 Due Gentili Kft. 2040, Budaörs, Kapa utca 9658 hrsz. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A dolgozat keretében megvizsgáltuk a hazai juh és kecske ágazat létszám alakulását, az üzemi méretek megoszlását a 2004- 2014 közötti időszakra vonatkozóan. Elemeztük az ágazat főtermék (vágóállat) előállítási adatait, valamint annak piaci vonzatait. Meghatároztuk az ágazat egy termelő anyaállatra vonatkozó főtermék kibocsátásának hatékonyságát. Megvizsgáltuk milyen hatással volt az EU tagság 10 éve a juh- és kecsketej-, valamint a gyapjútermelésre. Mindezek mellett megvizsgáltuk a különböző méretű és termelési rendszereket alkalmazó juh és kecsketartó gazdaságok költség-bevétel-egyenleg adatait. Az üzemméret kedvezőtlen irányba módosult a vizsgált időszakban (átlag juhlétszám 120-, átlag kecskelétszám 30 egyed). A nagyobb méretű juhászatok jelentős hányada eltűnt, állataikkal együtt. Ez a csökkenő trend a vágóállat kibocsátást jelentősen visszavetette, az egy valódi anyajuhra vetített hasznosult szaporulat 80,73%-ra, egy nőivarú egyedre vetítve pedig 66,75%-ra, az exportált bárányszám pedig 82,25%-ra esett vissza. Az alaptámogatások és a termelési szint együttesen sem tették az ágazatot gazdaságossá, terület alapú támogatás nélkül a z ágazat ráfizetéses. Kulcsszavak: juh, kecske, termékek, piaci adatok, hatékonyság SUMMARY Headcounts of domestic sheep and goat sectors were examined in this study along with the farm size distribution concerning the period of 2004 and 2014. Production data of main product (live slaughter animal) were analysed together with marketing information. The efficiency of main product output calculated for one producing ewe was determined. Effects of ten years EU membership on sheep and goat milk production as well as wool production were also examined. All above the costs – income – balance data of sheep and goat farms with different sizes utilizing various production systems were analysed. 360

Farm size had a negative trend in the studied period (average sheep number is 120, while goat number less than 30 per farm). Significant ratio of big farms disappeared from the sector along with their animals. This tendency pushed back the slaughter animal output. The utilised progeny calculated to one true ewe fell to 80.73%, counted to one adult female sheep reduced to 66.75%, and the number of exported slaughter lambs decreased to 82.25% between 2010 and 2014. The basic subsidies and the production level together could not make the sectors profitable, without the subsidy paid on the base of hectare the sheep sector was uneconomic. Key words: sheep, goat, products, market data, profitability Bevezetés A juh- és kecske ágazat működési hatékonyságát számos tényező befolyásolja, amelyek közül a gazdaságosság a legfontosabb. E tulajdonságnak számos eleme van, amelyek elemzése nem fér bele egy cikk korlátozott terjedelmébe, ezért csak néhányat emelünk ki belőlük. Ezek közül az üzemi méret (tartott egyedek száma), az alkalmazott termelési rendszer, a fajta, a tenyésztési színvonal, a szaporaság, az elérhető takarmány-forrás, az állategészségügyi állapot, az előállított termék és annak eladhatósága (beleértve a minősége), a piaci ár és a piactól való távolság, a képzettség és innováció befogadó képesség, a termelői szervezetben való tagság, stb. a legfontosabbak. A hazai juhágazat egy főtermékűvé vált (élő vágóbárány) az utóbbi két évtizedben, mert a gyapjúból származó bevétel aránya néhány %-nyira (2-4%) zsugorodott, a tejtermelés pedig sok indok miatt korlátozottá vált. A kecskeágazatban a főtermék szektor szinten a tej, bevételi aránya kiteszi a 75-85%-ot, és a hús 15-18%-ra becsülhető. Egy üzem, és ennek következtében egy szektor hatékonyságának legfőbb mérőszáma az általa kibocsátott főtermék mennyisége, valamint annak a teljes termelő létszámhoz való aránya. Ez könnyebben értékelhető a juh-, és némi nehézséget okoz a kecske szektorban. A hazai és a nemzetközi szakirodalomban közöltek szerint az üzem méret talán a legnagyobb hatékonyságot befolyásoló tényező, mert az meghatározza az összes többit. A hazai viszonyokra vonatkozatva az üzemméret (állomány létszám) fontosságát többen (1, 5-7) megállapították, az az utóbbiak azt is meghatározták, hogy a gazdaságos termeléshez legalább 300 termelő anyajuh, és 50 termelő anyakecskére van szükség piaci áru előállítás esetében. De a méret és a létszám meghatározó fontosságát állapították meg görögországi (14, 15), indiai (13), spanyol (11), francia (12), vagy éppen új-zélandi (2, 8), illetőleg észt, angol, flamand, amerikai, ausztrál, holland, kanadai, olasz (3) farmok működésével kapcsolatosan. A fentiekben hivatkozott szerzők az egy anyajuhra vetített szaporulatot ezzel egyenértékű fontosságúnak minősítették, sőt, a Meat and Livestock Australia (10), egyenesen olyan tovább képzést tart a termelő partnereinek, mely szerint „több bárány, több profit”. Mindezek alapján a munka keretében meg kívántuk vizsgálni a hazai juh és kecskeszektor létszám megoszlási jellemzőit, az ezekkel kapcsolatos ágazati főtermék (vágóállat) kibocsátás alakulását a 2004-es EU-hoz történő csatlakozást követő évtizedre vonatkozóan, valamint a két melléktermék (gyapjú és tej) helyzetét. Ennek kiegészítéseként meg kívántuk vizsgálni a 361

különböző méretű és termelési rendszert alkalmazó hazai juh és kecske tenyésztek bevétel – költség – egyenleg alakulását. Kísérleti leírás A juh- és kecske ágazat lehetséges jövőbeli szerepének vizsgálata keretében begyűjtöttük és értékeltük a hazai juh- és kecske szektor termelési és termék kibocsátási adatait. Tekintettel arra a tényre, hogy 2004 évvel új időszak kezdődött Magyarország és ennek következtében e két kiskérődző szektor életében, a 2004 és a 2014 között eltelt időszak adataira alapozva értékeltük a folyamatokat. Az összegyűjtött adatbázisban egyforma jelentőséget kapott minden adatforrás: KSH, Agrárgazdasági Kutatóintézet, Juh Terméktanács és a Magyar Juhtenyésztő Szövetség (2009től Magyar Juh- és Kecsketenyésztő Szövetség), valamint a Magyar Juh- és Kecsketejgazdasági Közhasznú Egyesület. Az adatok az állatok számára, a piacra vitt termékek mennyiségére és arányára, valamint azok áraira terjedtek ki. Az elemzés eredményeinek értékelésében utalunk rá, de jelen vizsgálatunk kereteibe nem fért bele az állategészségügyi helyzet részletes elemzése. Ezek mellett beemeltük az értékelésbe a 2010-ben mintegy 800, valamint 2013-ban 20 különböző méretű és termelési rendszert alkalmazó üzem adatai elemzésének eredményeit. a begyűjtött adatok alapján típusokat és a tendenciákat figyelembe véve készítettük el az egyes üzemi méretekre (100-300-500-1000-5000 anyajuh; illetve 50-100-500 anyakecske) és tevékenységi típusra (hagyományos, sűrítetten ellető, tejtermelést alkalmazó juhászat; illetve legeltető extenzív, fél-intenzív és zárt tartásos kecske gazdaság) vonatkozó kalkulációkat. Természetesen, a legnagyobb számban lévő néhány egyedet tartó juh és/vagy kecsketartó adatai – a nyilvántartás pontatlansága miatt – nehezen vehető figyelembe ilyen elemzésben. Begyűjtött a szaporulati, utánpótlási, selejtezési, gyapjú- és tejtermelési, illetőleg istálló trágya értékesítési adatokat-, valamint az igénybe vehető támogatások képezték a bevételi forrásokat, míg a minimálisan szükséges, üzemi adatokra alapozott költség féleségek adták a valós költségeket, illetve azok szintjét. A kalkuláció elkészítésében bizonyos adatokat (pl. anyaelhullás, 1 liter tej költsége, az anyaállatra vetíthető trágya mennyisége, stb.) standardizáltunk, de a termelési szintek és a létszámok, valamint a termelési adatok és költségek esetében a konkrét üzemi adatokból indultunk ki. A terület alapú támogatásokat nem vontuk be a juh és a kecsketartás egy anyaállatra vetített költség csökkentő elemzésébe – lévén ez nem egyed alapú támogatás. A kapott adatok értékeléséhez Microsoft Excel 15, valamint SPSS for Windows 2010 programot alkalmaztunk. Eredmények 1 A juh és kecske ágazat mérete Az anyajuh létszám egyértelműen visszaesett az EU csatlakozást követő év (2005) adatához (1,430 millió juh és benne 1,164 millió anyajuh) képest, és ez a csökkenés eléri a 300 000 362

egyedet a 2014. év decemberi KSH adatok (1,185 millió összes juh, és 0,855 millió anyajuh) szerint (1. táblázat). Az utóbbi öt évben érzékelhető hullámzás volt a júniusi és a decemberi létszám adatokban (az utóbbiak rendre elmaradtak az előbbiektől a 100 napos gazdaságban tartási kötelezettség miatt). Ez alól a 2013. év számított „üdítő és reménykeltő” kivételnek, amikor is a 2014. elejétől (és az új KAP-tól) várt többlet támogatás reményében több anyajuh maradt meg a gazdaságokban, mint előző évben. A kiábrándulás egyik következménye a 2014-es létszám visszaesés. A juhágazatra alapvetően a családi-, őstermelői gazdálkodási forma a jellemző. A gazdasági szervezetekben 151 ezer juhot (102 ezer anyajuhot) tartottak 2014 decemberében, míg a magán gazdaságokban 1,034 millió juh (754 ezer anyajuh) volt a létszám. Érdekes módon, 2010 és 2013 között 22-vel több gazdasági szervezet tartott juhot, ugyan ezen időszak alatt a juhtartó magán gazdaságok száma több mint 2 200-al csökkent (2. táblázat). Az 1990-e évek közepén mintegy 8 800 juhászat működött az országban, amelynek létszáma 6 600-ra esett vissza 2013-ra, és 2014-ben az ENAR adatok szerint számuk 7 092-re nőtt (3. és 4. táblázat). Bár az utóbbi változás akár pozitív is lehetne, de az egy üzemre vetített létszám a 120 egyedet is alig haladja meg (alapvetően a kis létszámú juhot tartók száma nőtt, és az egységes, jobb minőséget előállító nagyobb gazdaságok aránya és száma, valamint az általuk tartott juhok száma ijesztő mértékben esett vissza). Ettől jelentős eltérést mutat a KSH (2. táblázat) nyilvántartása mely szerint a 10 alatti juhot tartó üzemek töredéke szerepel csak az ENAR-ban. Emellett, az 500 feletti juhot tartók alig harmada található meg a KSH kimutatásában az MJKSZ adataihoz képest.

A kecskelétszámról igazából megközelítő adataink sincsenek az ENAR rendszerben (790 tenyészet, 20 700 kecske), mert itt a létszám fele-, és üzemszám harmada sem szerepel, ugyanakkor a KSH kimutatásában (46 000 kecske 19 400 tartónál) ezt lényegesen meghaladó adatokat vannak (5. és 6. táblázat). Ezen faj esetében is a néhány egyedet tartók hiányoznak alapvetően az ENAR nyilvántartásból.

2. Az ágazat termékei 2. 1. A főtermék (vágóállat és hús) termelése és kereskedelme A juh faj főterméke egyértelműen az élő vágóbárány lett az utóbbi 25 évben, azonban az előállított és értékesített mennyiség, mind összességében, mind egy anyajuhra vetített arányában drasztikusan visszaesett. Az exportra értékesített összes vágóállat mennyisége 2005 és 2013 között csaknem negyed millió egyeddel (246 268) zsugorodott (826 835-ről 580 567 egyedre), de 2014-ben minimális emelkedésre (3 000 egyed) sor került (7. táblázat). Az adatok tartalmazzák a kivitt élő vágókecske és kecskehús adatait is, de azok kis száma (pl. 2014-ben 1 700 egyed) miatt adataikat külön nem szerepeltetjük. A létszám adatok az adatszolgáltató szervezetek értékeinek összesített elemzéséből származnak. Külön hangsúlyt az utóbbi három év adatainak adtunk ezen értékelésben.

363

A kecskelétszám 2012-óta (89 000 egyed, benne 47 000 anya) csökkent, s 2014-ben (70 000 kecske és 34 000 anya) ez a tendencia nem állt meg. Az összes juh létszám mintegy 30 000 egyeddel nőtt 2013-ban, de 2014-ben (1,185 millió egyed) a 2012-es szintre esett vissza. Az anyajuh (anya + fedeztetett jerke) létszám 9 000 egyeddel nőtt 2013-ban (874 000 egyed), de 2014-ben (855 000 anyajuh) visszaesett, és 2015-ben várhatóan meghaladja a 2013-as szintet. Az élőjuh import folyamatosan csökkent 2010 (747 tonna vágott test egyenérték, 57 351 egyed) és 2013 (531 tonna, 46 069 egyed) között, s a folyamat 2014-ben (410 tonna, 33 655 egyed) sem állt meg, viszont a 2015-ös év hozhat némi fordulatot. Az élőjuh export – ami az ágazat fő bevételi forrása – viszont folyamatos csökkenést szenvedett el az utóbbi 5 évben. 2010-ben 7 106 tonna (707 286 egyed), 2011-ben 6 830 tonna (636 954 egyed), 2012-ben 6 774 tonna (605 436 egyed), 2013-ban 6 753 tonna (580 567 egyed) volt az exportált mennyiség. 2014-ben 6 637 tonna (583 423 egyed) viszont a kivitt létszám három ezerrel emelkedett, de ennek súlya viszont (a 2015. április 28.-i elemzés szerint) csökkent. A juhhús import 70 tonnával nőtt 2013-ban (220 tonna), de majd ennyi tonnával csökkent 2014-ben (191 tonna). A juhhús export – aminek részarányát és abszolút mennyiségét is növelni kellene – a 2012-es 37 tonnáról 2013-ban 145 tonnára „ugrott”, de 2014-ben 111 tonnára csúszott vissza. Az országban nyilvántartott juhvágások száma 2010 (59 824 egyed) és 2012 (73 767 egyed) között emelkedett, de visszaesett 2013-ban (60 579 egyed), majd jelentősen nőtt 2014-ben (80 728 egyed). Sajnos, az ország lakosság száma folyamatosan csökken (2010-ben még 9,986 millió fő, de 2014-ben 9,849 millió fő, és 2015 végére 9,824 millió fő várható), s e létszám csökkenés befolyásolja a fogyasztási adatokat is. A 2012-es szinthez képest 2013-ban (3 111 tonna) mintegy 380 tonnával esett vissza az éves belső fogyasztás mennyisége, de több mint 370 tonnával nőtt 2014-ben (3 490 tonna). Az egy főre vetített éves fogyasztási adatokban ez kisebb emelkedést eredményezett (2013-ban 0,31-, 2014-ben 0,35 kg/fő/év), viszont az ország ön-ellátottsági szintjét csökkentette (2012-ben 274%, 2013-ban 298%, 2014-ben 276%,), de Írország után még mindig Magyarország ilyen értéke a legmagasabb az EU-ban. Bár az EU hivatalos adataiban – az ő értékelésük szerint relatíve kis létszáma miatt – nem szerepeltetik, de minden évben jelentősnek tekinthető „nehéz bárány” kategóriába sorolható bárány hagyta el az országot. Ennek megfelelően ezen bárányok éves átlagára fontos tényező. Az átlagár 120 €-t „ugrott” 2010-hez képest 2011-ben (570 €/100 kg vte), de azóta folyamatos a csökkenés (2012-ben 545-, 2013-ban 520-, 2014-ben 507 €/100 kg vte), és ez a tendencia várhatóan 2015-ben (525 €/100 kg vte) változik. A könnyű bárány átlagár 2011 (640 €/100 kg vte) és 2013 (585 €/100 kg vte) között jelentősen visszaesett, de nőtt 2014-ben (590 €/100 kg vte), és 2015-ben (610 €/ 100 kg vte) további emelkedés várható. Az árakban havi szinten 20-35%-os hullámzás is megfigyelhető volt az utóbbi évtizedben. Húsvéti szezont követően évente változó mértékben, de nagyot zuhantak az árak, majd július

364

közepétől az év végéig emelkedő tendenciát mutattak. Egyes években a legnagyobb és a legalacsonyabb havi árak között akár 100 €/100 kg vágott test egyenértékben értékelt különbség is megfigyelhető volt. 2. 1. 1. A főtermék előállítás és kivitel hatékonysága A nyilvántartott nőivarú juhlétszámot és az exportált bárányszámot összevetve (eltekintve az évente exportált egy-két ezer kecske létszámától), az egy egyedre vetített hasznosult főterméket (élő vágóbárány) vizsgálva, meglehetősen lehangoló adatokat kapunk. Vágott test egyenértékben számolva a kivitel 70,22 %-ra zsugorodott a 2005-től számított időszakban. Az élő vágójuh (zömében bárány) kivitel 2010 és 2014 közötti időszakban vetítve 82,25 5-ra zuhant. Ezen időszak alatt a vágott test egyenértékben számított export mennyisége csak 93,34%-ra esett vissza az egyedre vetített átlagsúly emelkedésének következményeként (8. táblázat). A kivitel visszafejlődésének oka alapvetően a vágóállat előállítás hatékonyságának csökkenésében található meg. A 2005 és 2014 közötti időszakban az összes támogatott nőivarú egyedre („anyajuh”) vetített hasznosult szaporulat 72,81%-ról 66,75%-ra-; egy valódi termelő anyajuh esetében pedig 88,01-ről, 80,73%-ra esett vissza! Sajnos, meglehetősen erős kapcsolat van a kis állományok számának emelkedése és a nagy állományok számának csökkenése, és a gyenge hasznosult szaporulati adatok között is. 2. 2. A gyapjú és a tej A gyapjú az 1970-es fordulópontig még fő terméknek számított, de az utóbbi évtizedekben egyértelmű melléktermékké vált, amelynek feldolgozására az 1990-es évek közepétől hazai ipar nincs, ezért nyersanyagként kerül exportra (3,5-3,7 ezer tonna nyers-, illetve 1,3-1,5 ezer tonna mosott gyapjú mennyiségben), s amelynek értékesítéséből származó bevétel 2-4%-ot ér el gazdasági szinten egy anyajuhra vetítve. Az egy átlag anyajuhra vetített mennyisége ugyancsak jelentős hullámzáson ment keresztül az utóbbi negyed században. Értéke 2014-es adata meghaladja a 4 kg-ot (a statisztikai adatok szerint, de a reális érték 3,5-3,8 kg/anyajuh). Az átlagos felvásárlási ára 2014-ben 200-260 Ft/kg között változott. A tej a juh esetében ugyancsak melléktermékké, fejős gazdaságokban társ-termékké vált. Termelése az 1970-es csúcs (22,9 millió liter) után 1985-re emelkedett meg jelentősen (10,5 millió liter), majd drasztikus visszaesés következett be 1995-ig (1,05 millió liter). Az 1997 eleje és 2003 vége között – az első osztályú minőségű tejtermelésének támogatásának eredményeként – mennyisége 1,55 millió literre nőtt. Az EU csatlakozást követően – részben e támogatás elmaradásának következményeként – mennyisége 2014-re 0,72 millió liter (hatóságilag ellenőrzött, feldolgozott) szintre esett vissza. A felvásárlási ára 180-200 Ft/liter volt ebben az évben. A kecske esetében – a hazai körülményeink között – egyértelműen a tej számít főterméknek (kb. 80%, és a hús 15-18%-ot ad), amelynek előállított mennyisége csak becsülhető. Az első osztályú minőségű kecsketej termelésének támogatása miatt (2000 eleje és 2003 vége között) a fehér gazdaságban feldolgozott (és hatóságilag ellenőrzött) tej mennyisége négyszeresére, 365

2,35 millió literre nőtt. E támogatás megszűntének részbeni eredményeként a hatóságilag, minőségileg ellenőrzött kecsketej mennyisége 0,620 millió literre esett vissza 2014-re. A teljes tejmennyiség nagysága 3 és 7 millió liter közöttire tehető, azaz, a kecske termék előállítás döntő hányada visszahúzódott a fekete-gazdaságba, annak minden lehetséges hátrányával együtt. A felvásárlási ár (100-150 Ft/liter) és értékesítési ár (200-400 Ft/liter) meglehetősen tág határok között változott aszerint, hogy feldolgozónak vagy közvetlen fogyasztónak értékesítették a tejet. Az éves gyapjú fogyasztásról nincs adatunk, de a juh- és kecsketej-, valamint tejtermékek egy főre jutó fogyasztása 0,12-0,15 kg-ot ért el az elmúlt években. E mögött az éves szinten 300350 tonna (alapvetően tehéntejből készült) juhtejtermék imitáció (bryndza) fogyasztása is megtalálható. 3. A kiskérődző szektor költség – bevétel elemzése A juh- és a kecske szektor költség – bevétel és jövedelem elemzéséhez többféle kiindulási pontból lehet elindulni. Akár a juhtartó, akár a kecsketartó üzemeket vesszük alapul, gyakorlatilag aligha találunk két teljesen azonos termelési feltételekkel és bevételi-, illetve kiadási arányokkal “bíró” gazdaságot. Nemcsak az állatlétszám, hanem a használható terület (saját és/vagy bérelt) nagysága, a termelési rendszer (fél-intenzív, extenzív, esetleg fejés), a lehetséges bevételek, és az igénybe vehető támogatások, illetve a költségek címszava alatt vannak alapvetően eltérések. Mindezen felül, a számításba vett költségek valódi elszámolása a gazdaságok jelentős hányadában meglehetősen hiányos. Ez a kis üzemi kategóriákban elég általános jelenség (pl. a bérrel és bérköltséggel nem számolnak, stb.), míg a kettős könyvelést folytató vállalkozásokban a költségeket és a bevételeket pontosan követni lehet. Ez a kép látható a juhszektorban, ahol gyakorlatilag az állatállomány 98-99%-a egyedileg megjelölt (ENAR) és nyilvántartott, mert e-nélkül nem lehet állatot értékesíteni. A kecskeszektorban a kép egy kicsit bonyolultabb, mert az állatállománynak alig több mint egy harmada szerepel az ENAR nyilvántartásban (és egyedi jelölésben). Ennek megfelelően az e szektorból a születési és termelés helyét feketén elhagyó termékek (tej, vágóállat, hús) hányada nagyobb, mint ami a fehér gazdaságban nyomon követhető. A két szektor között az igénybe vehető támogatások féleségei is eltérnek. Míg a kecske ágazatban a közvetlen támogatás csak a “de minimis” anyakecske támogatás, addig a juhszektorban a kérődző szerkezet átalakítási támogatás (2012-2014), kiegészítő anyajuh támogatás, anyajuh „de minimis” támogatás, valamint a SAPS TO UP-ból még megmaradt hányad jelenti a közvetlen költség-csökkentést. Ezen felül az agár-környezetgazdálkodási (AKG) és a Natura 2000 támogatás jelenthet kiegészítő költség-csökkentő forrást e két ágazatban, bár üzemenként és fajonként eltérő összegben. A terület alapú támogatás (gyep és szántó) nem kötött állattartáshoz, ami miatt a juh és kecsketartáshoz csak közvetetten köthető. Mindezeken felül, a nyilvántartott juhtartók néhány %-a nem veszi igénybe a lehetséges támogatásokat, mert nem kíván semmilyen hivatallal (NAV, MVH, NÉBIH) a juh- és/vagy kecske tartásával kapcsolatosan kapcsolatba kerülni. A kecsketartók esetében ez az arány sokkal nagyobb ennél. 366

Sok termelő esetében olyan véleménnyel találkozunk (főleg a kecsketartók esetében), hogy a támogatás összege és hatása nem ér el akkora szintet, hogy igénybe vétele a fehér gazdaságba való kerülést megérje. A különböző méretű, és termelési rendszert alkalmazó juh- és kecsketartó gazdaságok termelési-, tevékenységi-, bevételi- és költség-, valamint támogatási adatait a 2013. november 30.-ával véglegesített, Juh Terméktanács által készített elemzésben összesítettük. Az összesített mérlegeket emeltük ki ezekből az elemzésből, amelynek részletes adatai megtalálhatók a tanulmányban (6) és megtalálhatók a www.mjkkhe.hu honlapon. A 9. táblázatban a különböző juhtartó gazdaságok-, a 10. táblázatban a különböző kecsketartó gazdaságok bevételi-, támogatási-, költség adatainak összesítését, valamint az ezekből képzett egyenlegét mutatjuk be. A terület alapú támogatások léte a nulla feletti gazdasági eredmény feltétele volt 2013-ban. A kapott adatokból egyértelműen látható, hogy a különböző méretű és eltérő termelési rendszerben dolgozó gazdaságok bevétel – költség, sőt támogatási adatai között is jelentős, szignifikáns különbségek voltak. Megbeszélés A juh- és kecske ágazatban bár 2005-t követően elindult egy folyamatos csökkenő tendencia a létszámban és a termelésben, de a leginkább meghökkentő fordulópont a 2010. évhez köthető. Ettől kezdve folyamatos és következetes a csökkenés az exportra kivitt vágóállatok létszámában, vágott test egyenértékre kalkulált hús mennyiségben, és az egy termelő anyajuhra jutó termék (hasznosult szaporulat) kibocsátásban, azaz a hatékonyságban. Az ágazat hatékony működését negatívan befolyásolja az a tény, hogy drasztikusan csökkent az egyezer és afeletti juhot tartó gazdaságok és az általuk termelésben tartott juhok száma. Ez a tény, úgy tűnik, egyenes kapcsolatban van a termelésben és hatékonyság romlásban, valamint a kivitel mennyiségében tapasztalható tendenciával. Ezt a folyamatot nem törte meg a 2014. évben tapasztalt 3.000 egyedes 2013-hoz hasonlított export növekedés, csak minimális mértékben javított a hatékonyság alacsony szintjén. • • • • • • •

Az ágazat üzemi adatokra alapozott elemzéséből az alábbi következtetéseket vonhatjuk le: az üzem méret és az alkalmazott termelési rendszer egyértelműen befolyásolta a termelés gazdaságosságát; a juhtartó gazdaságok esetében a jelen feltételek között az egy anyajuhra vetített bevételek a 2013. évi szinten közvetlen támogatásokkal együtt sem fedezték a költségeket; az egy anyajuhra vetített negatív jövedelem 3.599 és 12.832 Ft között változott; a tejtermelő juhtartó gazdaságok tej értékesítésből származó bevétele jelentős mértékben csökkentette a veszteség szintjét; a juhtartó gazdaságok esetében az egyéb támogatások (alapvetően a terület alapú támogatás – gyep és szántó) emelhetik a mérleget a plusz tartományba; a kecske gazdaságok esetében a termelés (és mögötte a tenyésztés) színvonala nagyobb mértékben befolyásolja a tevékenység mérlegét a pozitív irányba;

367

• • •

a kecsketartó gazdaságokat tekintve a lehetséges mintaként bemutatott magasabb tejtermelési szintet elérő üzemek a kisebb hányadot képviselik a kecske szektorban; nem értékeltük a jelen elemzésben azt a lehetőséget, amikor a kecsketartó feldolgozza a saját termelésű tejet, mert ez a tevékenység a fehér gazdaságban tevékenykedő kecsketartók elenyésző hányadára jellemző; általában a kecsketartás – amennyiben tejet termel és értékesít – a pozitív tartományba segíti a tevékenységet, de az országban általános szinten működő gazdaságok egyedre vetített hozama alig haladja meg a költségeket.

Az üzem méretre és a termelés hatékonyságára vonatkozó megállapításaink megegyeznek a szakirodalomban közzé tett eredményekkel (1-3, 6-8, 11-15) függetlenül attól, hogy azokat milyen országok juh és kecske állományaira alapozva állapították meg. A több bárány több bevételre vonatkozó megállapítás (10) a fentieket csak megerősíti. IRODALOM 1. Cehla, B.: Gazdaságilag életképes üzemméret az árutermelő juhászatokban; In: Kukovics, S. – Jávor, A. (szerk.): A fejlesztés lehetőségei a juhágazatban – JUHINNOV Platform, K-OVI-CAP Bt, Érd – Debreceni Egyetem Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma, Debrecen, 2010. 2. Hawkins, B.W.- Wu, S.: Understanding the variability in sheep and beef farm profitability. Proceedings of the New Zealand Grassland Association, 2011. 73. 23-26. 3. Kimura, S. - Le Thi, C.: Cross country analysis of farm economic performance. OECD Food, Agriculture and Fisheries Papers, OECD Publishing, 2013. No. 60. http://dx.doi.org/10.1787/5k46ds9ljxkj-en 4. Központi Statisztikai Hivatal, 2014 5. Kukovics, S. - Jávor, A. – Jávor, B.: A magyarországi juhtartó gazdaságok főbb jellemzői; In: Kukovics, S. – Jávor, A. (szerk.): A fejlesztés lehetőségei a juhágazatban. JUHINNOV Platform, K-OVI-CAP Bt, Érd – Debreceni Egyetem Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma, Debrecen, 2010. 6. Kukovics, S.: A juh- és kecske ágazat helyzete és fejlesztési stratégiája, Juh-és Kecske Terméktanács és Szakmaközi Szervezet, Várpalota, 2013. 1-79. 7. Kukovics, S.: A kecske tenyésztése és termelése a környező országokban, Magyar Juhászat és Kecsketenyésztés, 2014. 24. 20015/1, II-XI. 8. Lee, M. A. - Cullen, N.G. et al.: Analyses of ewe stay ability in flocks New-Zealand. Proc. Assoc. Advmt. Anim. Breed Genet., 2011. 20. 70-73. 9. Magyar Juh és Kecsketenyésztő Szövetség Időszaki Kiadványai, 2005-2015. 10. Meat and Livestock Australia: More lamb, more profit. Meat & Livestock Australia Limited, 2014. 11. Milan, M. J. – Frendi, F. et al.: Cost structure and profitability of Assaf dairy sheep farms in Spain. J. Dairy Sci., 2014. 97. 5239–5249. 12. Shumbuso, F. – Raul, J. et al.: Economic evaluation of genomic selection in small ruminants: A case of French sheep meat breeding program. Proceedings, 10th World Congress of Genetics Applied to Livestock Production, 2011. 152-155. 13. Suresh, A. – Gupta, D. C. – Mann, J. S.: Returns and economic efficiency of sheep farming in semiarid regions: A study in Rajasthan. Agricultural Economics Research Review, 2008. 21. 227-234. 14. Theocharopoulos, A. – Melfou, K. – Papanagiotou, E.: A microeconomic approach for agricultural development: a DEA application to Greek sheep farms. New Medit. N., 2007. 4. 48-53. 15. Theodoritis, A. - Ragkos, A. et al.: Technical indicators of economic performance in dairy sheep farming. Animal, 2014. 8. 133–140.

368

1. táblázat. A juhlétszám változása évenként és félévenként, valamint gazdálkodási forma szerint, 2010-2014 (1.000 egyed) Table 1. The annual and half a year changing of sheep number according to legal status of farms, 2010-2014 (1 000 heads)

Év (1)

2010

2011

2012

2013

2014

Juh(3)

Anyajuh (4)

Juh (3)

Ebből anyajuh (4)

gazdasági szervezet(5)

egyéni gazdaság(6)

gazdasági szervezet(5)

egyéni gazdaság(6)

június (7)

1 200

861

162

1 038

111

750

december (8)

1 181

844

152

1 029

105

739

június

1 167

845

140

1 027

96

749

december

1 120

858

137

984

96

762

június

1 206

863

158

1 048

105

758

december

1 185

865

155

1 030

106

759

június

1 210

842

160

1 050

108

734

december

1 214

874

159

1 055

107

767

június

1 246

866

167

1 079

104

762

december

1 185

855

151

1 034

102

754

Hónap (2)

(Forrás: KSH) (1) year; (2)month; (3)number of sheep; (4)number of ewes; (5)economic organisation; (6) private owned farm Resource: Central Office of Statistics

369

2. táblázat. A juhtartók száma nagyságkategóriák szerint, gazdálkodási formánként, 2010, 2013 (egyed) Table 2. Number of sheep farms according to farm size categories and legal status - 2010-2013 Állatállomány nagyság kategóriája, egyed (1)

Gazdasági szervezetek (2)

Egyéni gazdaságok (3)

Összesen (4)

2010

2013

2010

2013

2010

2013

1

2

1

2 265

1 987

2 267

1 988

2

5

8

4 191

3 560

4 196

3 568

3-5

6

9

6 580

5 783

6 586

5 792

6-9

12

13

3 607

3 420

3 619

3 433

10 - 19

46

35

3 657

3 533

3 703

3 568

20 - 29

23

23

1 329

1 320

1 352

1 343

30 - 49

32

53

1 168

1 025

1 200

1 078

50 - 99

47

50

1 152

1 222

1 199

1 272

100 - 199

45

52

1 071

930

1 116

982

200 - 299

29

20

496

496

525

516

300 - 399

23

25

291

321

314

346

400 - 499

17

16

178

126

195

142

500 - 999

57

57

321

311

378

368

1000 - 1999

24

27

81

75

105

102

2000 - 4999

11

12

5

6

16

18

5000 ≤

2

2

–

–

2

2

381

403

26 392

24 115

26 773

24 518

Összesen

(4)

(Forrás: KSH) (1) farm size categories - number of sheep kept; (4) altogether Resource: Central Office of Statistics

(2)

370

economic organisations;

(3)

private sheep farms;

3. táblázat. A juhtartó gazdaságok megoszlása egyedszám szerint Table 3. Distribution of sheep farms based on the number of heads kept Anyajuh létszám kategóriák (egyed) (2) Évek (1)

201300

301500

501 – 1000

10002000

20015000

1 142 1 712 1 254 1 283

578

546

375

86

17

3

1

7 241

390

1 153 1 531 1 154 1 225

558

487

302

53

6

2

1

6 862

2011

381

1 041 1 489 1 132 1 160

546

422

251

38

5

2

1

6 468

2012

402

1 087 1 544 1 101 1 167

531

464

250

45

5

1

1

6 598

2013

345

1 120 1 621 1 126 1 156

527

465

253

40

5

1

1

6 660

2014

491

1 273 1 666 1 178 1 184

545

456

249

42

7

1

1

7 093

0-9

10-20

2005

244

2010

21-50 51-100

101200

5001- 1000110000 <

Mindösszesen (3)

Forrás: Magyar Juh- és Kecsketenyésztők Szövetségei 10, 15-19. Időszaki tájékoztatói (2005/20102014) alapján, Dr. Kukovics Sándor saját kigyűjtése (1) years; (2)headcount categories (number of heads); (3)altogether Resource: data selected by Sándor Kukovics from the Annual Reports of Hungarian Sheep and Goat Association 10, 15-19; (2005 / 2010-2014); 4. táblázat. A juhtartó gazdaságok által tartott anyajuhok számának megoszlása üzemméret szerint Table 3. Distribution the number of ewes kept by sheep farms according to the size categories of farms

(1)

Évek

Mindösszesen

Anyajuh létszám kategóriák (egyed) (2) 0-9

1020

2150

51100

101200

201300

301500

501 – 1 000

1 0002 000

(3)

2001- 5 001- 10 0015 000 10 000 <

2005 1 417 16 751 59 573 93 908 191 020 144 370 211 676 254 870 112 185 44 324 21 863 11 862

1 163 819

2010 2 085 16 823 53 321 84 153 177 834 137 988 186 202 198 991 69 807 14 460 15 718 11 800

969 182

2011 2 032 15 145 51 177 82 576 169 893 134 607 162 669 163 670 47 376 11 405 15 004 10 920

866 474

2012 1 865 16 058 53 196 80 393 171 324 131 141 179 502 166 547 59 343 13 109 8 988

11 946

893 412

2013 1 633 16 793 56 279 83 489 169 910 131 028 177 898 170 092 55 063 13 476 9 102

11 983

896 746

2014 1 943 18 625 58 055 86 486 174 456 137 184 176 239 164 125 53 732 17 666 9 089

12 147

909 747

Forrás: Magyar Juh- és Kecsketenyésztők Szövetségei 10, 15-19. Időszaki tájékoztatói (2010-2014) alapján, Dr. Kukovics Sándor saját kigyűjtése (1) years; (2)headcount categories (number of heads); (3)altogether Resource: data selected by Sándor Kukovics from the Annual Reports of Hungarian Sheep and Goat Association 10, 15-19; (2005 / 2010-2014);

371

5. táblázat. Az ENAR rendszerben szereplő kecskeállomány változása 2010 és 2014 között Table 5. Change of goat population in ENAR system between 2010 and 2014 Kecsketartók száma üzemméret szerint (2)

Mindösszesen (4) anya 201üzem kecske 300< (5) 300 (6)

Anyakecskék száma üzemméret szerint (3)

Évek / létszám kategória (1)

09

1020

2150

51100

101200

2010

159

152

132

65

27

5

-

823 2 090 4 292 4 510 3 470 1 220

2011

156

153

155

58

20

1

1

739 2 210 5 072 4 172 2 664

2012

198

168

174

70

24

1

1

2013

186

160

188

66

29

4

2014

247

232

209

67

32

3

201300< 300

09

1020

2150

51100

101200

-

540

16 405

215

412

544

15 484

908 2 347 5 603 4 913 2 998

207

317

635

17 293

-

914 2 291 6 168 4 751 3 960

922

0

633

19 006

-

1 108 3 227 6 770 4 775 4 099

732

-

790

20 711

Forrás: Magyar Juh- és Kecsketenyésztők Szövetsége 15.-19. Időszaki tájékoztató, 2010-2014; Dr. Kukovics Sándor saját kigyűjtése (1)

years / farm size categories; (2)number of goat farms according to farm size categories; (3)number of does kept according to farm size categories; (4)altogether; (5)number of goat farms; (6) number of does altogether Resource: data selected by Sándor Kukovics from the Annual Reports of Hungarian Sheep and Goat Association 15-19 (2010-2014); 6. táblázat. A magyarországi kecskeállomány megoszlása 2014. év elején Table 6. Distribution of Hungarian goat population at the beginning of 2014 Kecskelétszám adatok (1)

KSH (6)

AnyaKecske Kevesebb kecske tenyészet mint 10 létszám (2) szám(3) egyed (4)

46 000

19 413

91,1

10–30 egyed(5)

30–50 egyed

50–100 egyed

100–200 egyed

200–500 egyed

7,6

0,9

0,3

0,1

-

(Forrás: Dr. Kukovics Sándor (2014); KSH adatok alapján) (1) (5)

data of goat population; (2)number of does kept; head; (6) Central Office of Statistics

(3)

total number of goat farms;

Resource: Sándor Kukovics, 2014

372

(4)

less than 10 heads;

55 000

55 000

48 000

2003 80 000 48 000

2004 78 000 47 000

2005 78 000 46 000

2006 72 000 37 000

2007 67 000 36 000

2008 65 000 36 000

2009 58 000 44 000

2010 75 000 43 000

2011 80 000 46 000

2012 88 000

36 000

2013 73 000

34 000

2014 70 000

10,523 1,705 9,001 863 195 0,192 0,322 0,30 10 174 386 443 555

9,937

2,613 8,436 859 832 0,115 0,422 0,30 10 200 516

477

541

563

446

1,200 7,539 760 299 0,147 0,482 0,30 10 117 230

9,776

519

395

0,517 7,908 748 995 0,158 0,495 0,30 10 080 376

10,105

568

499,1

0,705 8,461 826 835 0,116 0,161 0,30 10 076 359

10,689

535

483

2,132 8,453 834 163 0,065 0,000 0,30 10 064 304

9,275

1 068 000 1 001 000 1 024 000 1 218 000 1 164 000 1 135 000

535

440

1,109 7,627 732 000 0,148 0,083 0,28 10 045 331

9,245

977 000

542

447

0,885 6,888 663 000 0,226 0,044 0,34 10 031 271

9,221

990 000

523

464

0,575 6,928 679 461 0,162 0,000 0,34 10 014 281

9,603

968 000

555

490

0,746 7,106 707286 0,138 0,104 0,33 9 986 293

9,609

969 000

640

570

0,576 6,830 636 954 0,207 0,037 0,35 9 958 275

9,551

866 000

631

554

0,573 6,774 605 436 0,134 0,042 0,35 9 906 276

9,581

890 000

585

520

0,531 6,753 580 567 0,220 0,145 0,31 9 877 298

9,637

874 000

590

507

0,410 6,.637 583 423 0,191 0,111 0,35 9 849 276

9,200

855 000

1 264 000 1 212 000 1 292 000 1 340 000 1 430 000 1 362 500 1 232 000 1 236 000 1 223 000 1 181 000 1 081 000 1 147 000 1 214 000 1 185 000

2002 86 000

2001 90 000

vte = vágott test egyenérték (17) * vágott test egyenértékben (18) Forrás: Részletek Kukovics Sándornak az „EU Forecast Group for Sheep Meat and Goat Meat”, (EU Juhhús és Kecskehús Előrejelző Munkabizottság) részére készített ágazati jelentésekből (20042015). A jelentések az Agrárgazdasági Kutatóintézet (Stummer Ildikó, Egri Edit) és a KSH (Tóth Péter) munkatársaival való együttműködésben (2006-2015) készültek, a Juh Terméktanács (2004-2015), a Magyar Juhtenyésztő Szövetség és a Magyar Kecsketenyésztők Szövetsége (2004-2008), a Magyar Juh- és Kecsketenyésztők Szövetsége (2010-2015), valamint a KSH és az Agrárgazdasági Kutatóintézet adatai alapján (2006-2015). (1) denomination / years; (2)number of goats; (3)number of does and mated doelings; (4)number of sheep, (5)number of ewes and mated hoggets; (6)gross indigenous production (1 000 tons); (7)imported live animals (1 000 tons); (8)exported live animals (1 000 tons); (9)exported live animals (heads); (10)imported sheep meat (1 000 tons); (11)exported sheep meat (1 000 tons); (12)indigenous consumption (kg/head/year); (13)number of inhabitants (1 000 head); (14)self-sufficiency rate (%);(15)price of heavy lambs (above 13.1kg carcass weight) (100 kg cwe); (16)price of light lambs (=>13.0 kg carcass weight) (100 kg cwe); (17)carcass weight equivalent; (18)in carcass weight equivalent Resource: Items from the annual reports of Sándor Kukovics made for the „EU Forecast Group for Sheep Meat and Goat Meat” 2001-2014. Reports were developed in co-operation with the staff members of Research Institute for Agricultural Economy /AKI/ (Ildikó Stummer and Edit Egri) and the Central Office of Statistics (KSH/ (Péter Tóth) based on the data of Sheep Products” Council (20012015), Hungarian Sheep Breeders Association and Hungarian Goat Breeders Association (2001-2008), Hungarian Sheep and Goat Breeders Association (2009-2015), as well as AKI and KSH (2006-2015).

Megnevezés / évek (1) Kecske létszám (2) Anyakecske és fedeztetett nőivarú növendék létszáma (3) Juhlétszám (4) Anyajuh és fedeztetett nőivarú növendék létszáma (5) Összes belső termelés (1 000 tonna)* (6) Importált élő állat (000 tonna)* (7) Exportált élő állat (1 000 tonna)- (8) Exportált élőállat (egyed) (9) Importált juhhús (1 000 tonna)* (10) Exportált hús (1 000 tonna) (11)* Belső fogyasztás (kg/fő/év) (12) Lakosság (1 000 fő) (13) Önellátottság (%)(14) Nehéz bárányok ára (13.1 kg vágott test felett) (100 kg vte) (15) Könnyű bárányok ára (=>13.0 kg vágott test) (100 kg vte) (16)

7. táblázat. A magyar kiskérődző szektor főbb hústermelési jellemzőinek és fő piaci adatainak alakulása 2001-2014 Table 7. The set of meat production characteristics and market data of the Hungarian small ruminant sectors 2001-2014

1 137 258

1 106 362

1 065 458

1 019 210

969 182

891 799

893 412

896 746

909 747

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

752 197

741 448

738 691

737 357

801 339

842 703

880 942

914 762

940 308

962 269

Valódi anyajuh létszám (82,682%) ***(2)

583 423

23 835

580 567

e

605 436

636 954

707 286

679 461

663 000

732 000

834 163

826 835

Exportált bárány egyed szám ** (4)

20 263

17 869

34 122

46 374

23 000

29 737

8 000

21 000

20 495

Jerke 1 éves kor alatt (3)

6 637

6 753

6 774

6 830

7 106

6 928

6 888

7 596

8 453

8 461

Exportált élőjuh vte+--ben tonna**(5)

607 258

600 830

623 305

671 076

753 660

702 461

692 737

740 000

855 163

847 330

Összes hasznosult szaporulat egyed ***(6)

66,75

67,00

69,77

75,25

77,76

68,92

65,02

66,16

75,19

72,81

Hasznosult bárány / összes anyajuh %***(7)

80,73

81,03

84,38

91,01

94,05

83,36

78,64

80,90

90,94

88,01

Hasznosult bárány / valódi anyajuh % ***(8)

82,25

82,08

85,60

90,01

100,00

96,07

93,74

103,49

117,94

116,90

Exportált élőbárány aránya 2010 = 100,00% ***(9)

93,34

95,03

95,33

96,12

100,00

97,50

96,93

106,90

118,96

119,07

Exportált élőbárány vte+-ben 2010 = 100,00 %***(10)

*Éven felüli nőivarú juh – Forrás: Magyar Juh- és Kecsketenyésztők Szövetségei 10, 15-19. Időszaki tájékoztatói (2005 / 2010-2014) alapján, Dr. Kukovics Sándor saját kigyűjtése (11) +vte = vágott test egyenérték (12) **Forrás 1: Részletek: Dr. Kukovics Sándor az „EU Juhhús és Kecskehús Előrejelző Munkabizottság” értekezletei számára 2004-2015 között készített jelentésekből. Készültek az AKI (Stummer Ildikó, Egri Edit) és a KSH (Tóth Péter) munkatársaival való együttműködésben (2006-2015), a Juh Terméktanács (2004-2015), a Magyar Juhtenyésztő Szövetség és a Magyar Kecsketenyésztők Szövetsége (2004-2008), a Magyar Juh- és Kecsketenyésztők Szövetsége (2010-2014), valamint a KSH, és az Agrárgazdasági Kutatóintézet adatai alapján *** Forrás 2: Kukovics Sándor, saját számítások, 2015 (1) total number of ewes; (2)true number of ewes; (3)number of female yearlings under one year of age; (4)number of exported slaughter lambs; (5)weight of exported lambs in cwe (tons); (6)total number of utilised progenies; (7)number of utilised lambs / total number of ewes; (8)number of utilised lambs / true number of ewes; (9)ratio of exported lambs – 2010 = 100%; (10)exported live lambs in cwe; 2010 = 100.0%; (11)* female sheep above one year of age; Resource: data selected by Sándor Kukovics from the Annual Reports of Hungarian Sheep and Goat Association 10, 15-19; (2005 / 2010-2014); (12) carcass weight equivalent; ** Resource 1: Items from the annual reports of Sándor Kukovics made for the „EU Forecast Group for Sheep Meat and Goat Meat” 2001-2014. Reports were developed in co-operation with the staff members of Research Institute for Agricultural Economy /AKI/ (Ildikó Stummer and Edit Egri) and the Central Office of Statistics (KSH/ (Péter Tóth) based on the data of Sheep Products” Council (2001-2015), Hungarian Sheep Breeders Association and Hungarian Goat Breeders Association (2001-2008), Hungarian Sheep and Goat Breeders Association (2009-2015), as well as AKI and KSH (2006-2015). ***Resource 2: Sándor Kukovics, own calculation, 2015

1 163 819

2005

Év

Összes anyajuh létszám *(1)

8. táblázat. A hasznosult szaporulat aránya Table 8. The ratio of utilised progenies

(Ft/átlag anyajuh)

(8)

(Ft/átlag anyajuh)

Egyenleg (5) -3 599 e

34 251 e

30 652

e

13 949

-6 247 d

37 735 d

31 488

d

13 899

15 741 e

-

16 020 e

300

100

-4 453

42 536 c

38 083

b

13 899

24 261 b

F

300

-11 729 b

43 065 c

31 336

d

13 782

18 313 d

-

500

-8 442

46 127 b

37 685

b

13 832

25 079 b

F

500

-10 482 c

45 338 b

34 856

c

12 965

21 150 c

-

1 000

Anyajuh létszám üzemenként (11)

-10 734 c

41 172 c

30 438

e

13 425

15 006 e

-

1 000

-5 913 d

49 636 a

44 023

a

13 265

34 755a

F

1 000

-12 832 a

43 877 c

31 045 d

12 722

19 865 d

-

5 000

(F- fejés – tejtermelő gazdaság) (1) (Forrás /resource: Kukovics, 2013) A különböző betűk P<5,0% szignifikáns különbséget jelölnek az egyes oszlopok adatai között (1) (F – milking – milk producing sheep farm); (2)number of animals; (3)production system; (4) income – costs – balance; (5) balance, (6)incomings altogether; (7) subsidies altogether; (8)revenues in total; (9)total costs; (10)HUF/average ewe; (11)number of ewes per farm The letters mean P<5,0% significant difference among columns

(Ft/átlag anyajuh)

Költségek mindösszesen (9)

Bevételek mindösszesen

(Ft/átlag anyajuh)

(Ft/átlag anyajuh) (10)

Támogatások összesen (7)

Bevételek összesen(6)

Egyenleg(5)

Létszám (2) Termelés(3) Bevétel – költségek - egyenleg(4)

Table 9. The cost and income balance of sheep farms with different sizes and production systems

9. táblázat. Az eltérő méretű és termelésű juhászatok költség és bevétel egyenlege

10. táblázat. Az eltérő üzemi méretű és termelési rendszert alkalmazó tejtermelő kecsketartó üzemek lehetséges mérlege Table 10. Possible balance of goat keeping farms having different sizes and production systems Anyakecske létszám (13)

(2)

Anyakecske Számítási alapok (3) Termelési rendszer (4) Anyalétszám – mérleg (5) Bevételek (6) (Ft/anya) (12)

Egy átlag anyakecskére vetített adatok (14) L

L

F-I

Z

50

100

100

500

57 745 d

64 334 c

88 747 b

99 600 a

6 422 a

6 422 a

5 301 b

3 000 c

Összes bevétel (8) (Ft/anya)

64 167 d

70 756 c

94 048 b

102 600 a

Költségek (9) (Ft/anya)

54 040 d

61 048 c

75 352 b

73 650 a

10 127 c

9 708 c

18 196 b

28 950 a

3 705 c

3 286 c

12 895 b

25 950 a

Támogatás (Ft/anya)

Egyenleg (Ft/anya)

(7)

(10)

Támogatás nélküli egyenleg (11) (Ft/anya)

(L-legeltetéses; F-I –fél-intenzív; Z - zárt tartás) (1) (Forrás/resource: Kukovics, 2013) A különböző betűk P<1,0% szignifikáns különbséget jelölnek az egyes oszlopok adatai között b

P<1% a többi oszlop adataihoz viszonyítvat

(1)

(L – grazing; F-I – semi-intensive; Z – closed /intensive/ keeping); (2)doe; (3)calculation base; production system; (5)number of does – balance; (6)incomings; (7)subsidies; (8)revenue total; (9)total cost; (10)balance; (11)balance without subsidies; (12)HUF/doe; (13)number of does; (14)data calculated for one average doe (4)

The letters mean P<1,0% significant difference among columns

376

A hazai kecsketenyésztés előtt álló feladatok Tasks of Hungarian goat breeding sector Póti Péter1*, Weidel Walter1,2, Tóth Gábor1, Abayné Hamar Enikő1, Polgár J. Péter2, Pajor Ferenc1 1

SZIE Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar, H-2100 Gödöllő, Páter Károly út 1. 2 Pannon Egyetem, Georgikon Kar, H-8360 Keszthely, Deák Ferenc u. 16. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A magyar parlagi kecske tenyésztése akkor lehet sikeres, ha adott termelési környezetben és piaci viszonyokhoz igazodva értékeljük, és az egyes értékmérő tulajdonságokra történő szelekció egymás hatékonyságát nem gyengíti. A kísérletben résztvevő magyar parlagi anyakecske (n=60) állományokat szakaszos legeltetést alkalmazva, takarmány- és vízfelvétel korlátozása nélkül, ősgyepen és telepített optimális emészthető fehérje és energia tartalmú legelőkön (rét-legelő típusú) értékeltük. A jobb táplálóanyag és energia ellátottságú legelők érdemben nem befolyásolták a magyar parlagi anyakecskék tejtermelését, és ezen tulajdonságok öröklődhetősége (h2) kicsi, ezért feltételezhető, hogy a magyar parlagi anyakecskék átlagos tejtermelése 320-340 l körül alakulhat, kedvező beltartalmi értékek mellett. Az ikret ellett anyakecskék átlagosan több tejet termelnek, kisebb zsírtartalommal és nagyobb szomatikus sejtszámmal, mint az egyet ellettek. Kulcsszavak: magyar parlagi kecske, tejtermelő képesség, környezeti tényez ők, kondíció SUMMARY The criterion of resultful Hungarian Native goat breeding is to consider the actual market conditions and productional facilities. It is also important to make sure that selection for certain traits does not degrade the effectiveness of each other. In case of study participant Hungarian Native goat stocks, ad libitum water and grazing possibility were provided in rotational grazing method on a pasture with sown turf containing optimal amount of degradable protein and energy. Considering the facts that pastures with better nutrition supply did not have significant effect on milk production and that the heritability (h2) of this feature is low, it is presumable that the average lactation milk production of Hungarian Native does develops around 320-340 l, with favourable nutritional value. On average does kidding twins produce more milk with lower fat content and higher somatic cell count than ones with single kids.

377

Keywords: Hungarian Native goat, ability of milk production, environmental factors, condition Bevezetés A magyar állattenyésztésnek olyan része lehet a kecsketenyésztés, amely ugyan sosem válik stratégiai ágazattá, de hozzájárulhat sok száz család megélhetéséhez. Ehhez komplex kecsketenyésztési programok kidolgozására van szükség, vagyis a kecsketenyésztést tágan a fajta, a környezet (természeti és technológiai), és a piac összhangjának megteremtéseként kell értelmezni. Természetesen a szűken értelmezett tenyésztői munka sem nélkülözhető. Napjainkban a legnagyobb létszámban tenyésztett kecskefajta hazánkban a magyar parlagi. A magyar parlagi kecske tejtermelő képességről szóló adatok rendkívül nagy eltéréseket mutatnak. Kukovics (5) napi egy literes hozamhoz tartozó, 300-400 literes laktációs teljesítményről számol be. Vahid (11) kimondottan nagy laktációs termelésről ír, a nemesített fehér kecske átlagos évi tejtermelése közlése szerint 300 nap alatt 700-800 kg. Kukovics és mtsai. (4) kutatásai azt bizonyítják, hogy a magyar kecskeállomány igen alacsony szinten, országos átlagban laktációnként alig 260 kg-ot termel. A magyar parlagi fajtatisztán vagy fajta-átalakító keresztezésben felhasználva alkalmas az intenzív, félintenzív és extenzív tejtermelésre. Cél a 275-300 napos laktációs időszak és a kiegyenlített perzisztenciához tartozó magas tejtermelés elérése, a szaporasági mutatók és a tej beltartalmi értékének javítása mellett (8). A magyar parlagi fajta nemcsak a termelt tej mennyiségében, hanem a tejének beltartalmában, továbbá más értékmérő tulajdonságaiban (tőgy, gépi fejhetőség, súlygyarapodás, takarmányértékesítés, stb.), élősúlyában, küllemében is rendkívül heterogén (9). A fajták értékelésénél nem lehet figyelmen kívül hagyni a tartási és takarmányozási környezetet, amelyben az állatok termelnek. Mindezek alapján vizsgálatunk célja a magyar parlagi kecske termelési (tej, szaporasági, stb.) tulajdonságainak értékelése kizárólag tömegtakarmányra alapozottan, különböző minőségű legelőterületeken (ősgyep, telepített kúszólucerna, és kúszólucerna magyar rozsnokkal vegyes telepítésben) rét típusú hasznosítást alkalmazva, és a tejtermelési tulajdonságainak összefüggés vizsgálata az egyes és ikerelléssel, valamint a tőgymorfológiai tulajdonságokkal. Kísérlet leírása Első és második laktációjú magyar parlagi anyakecskék (n=60) termelési tulajdonságait (laktáció hosszát, a termelt tej, zsír, fehérje, tejcukor mennyiségét), valamint a tőgy morfológiáját és az egyes és ikerellés hatását vizsgáltuk Veszprém megyében. Az anyakecske állományok takarmánybázisa csoportonként (n=20) eltérő volt, tisztatelepítésű kúszólucerna /Medicago sativa varia/, vegyes telepítésű kúszólucerna és magyar rozsnok /Bromus inermis/, valamint ősgyep típusú legelő. Az anyakecskék abrak kiegészítésben nem részesültek, a tömegtakarmány felvétel az egész év folyamán tetszés szerinti (ad libitum) volt. A vegetációs időben szakaszos legeltetés alkalmazására került sor. A szakaszok úgy lettek kialakítva, hogy 3-5 nap alatt le tudják legelni az állatok. Vizsgáltuk a telepített növényzet legeltethetőségét, amelyhez viszonyítási alapot az adott területen megtalálható ősgyep szolgáltatott. A kijelölt 378

területeken termésbecslésre került sor Balázs (1) ajánlása szerint. Meghatározásra került a különböző területek állateltartó képessége (9), valamint az anyakecskék tejének átlagos beltartalma (zsírmentes szárazanyag, tejfehérje, tejzsír, tejcukor) is az FT6000 készülék (Foss Electric, Denmark) segítségével. A kondíció bírálatot az anyakecskék esetében Robinson és mtsai (10) ajánlásának megfelelően végeztük el. Feljegyeztük az anyakecskék ellésenkénti gidaszámát, a gidák választásig történő elhullási %-át, születési és választási alomsúlyát. Az adatok statisztikai értékeléséhez az SPSS 14.0 programot használtuk. Az alkalmazott statisztikai próbák az alábbiak voltak: átlag, szórás, Mann-Whitney teszt, Chi² teszt, kétváltozós ANOVA, korrelációszámítás. Eredmények Az összes termés mennyiségét vizsgálva (széna értékben kifejezve) megállapítható, hogy a tisztatelepítésű kúszólucerna (7,7 t/ha) átlagosan 450 %-kal, a vegyes telepítésű (kúszólucerna és magyar rozsnok) (7,9 t/ha) 464 %-kal meghaladta az ősgyep (1,4 t/ha) termésmennyiségét (P≤0,1). A legeltetési idényben az anyák kondícióját vizsgálva megállapítható (1. ábra), hogy a tiszta telepítésű kúszólucernát és magyar rozsnokkal vegyesen telepített kúszólucernát legelt állatok kondíciója jobb (P<0,05), mint az ősgyepet legelteké. A kedvező kondíció hatása megmutatkozott az állományok szaporulati mutatóiban is (1.táblázat). A választási alomtömeg a kúszólucerna és magyar rozsnok keverékét legelt állományoknál volt a legkedvezőbb, majd közel azonos eredményt mutatott a tisztatelepítésű kúszólucerna esetében. A kecskék tejtermelésére legkedvezőbb (nem szignifikáns) hatást a kúszólucerna magyar rozsnokkal vegyes, majd a tiszta kúszólucerna telepítése mutatta (2. táblázat). Ebben a két esetben nemcsak a tej mennyisége volt több, hanem a laktáció is kiegyenlítettebb volt. A tej beltartalmára statisztikailag igazolható eltérést a különböző legelők nem gyakoroltak. Összességében megállapítható, hogy a magyar parlagi anyakecskék laktációjának hossza a vizsgált állományban átlagosan 218 és 228 nap között változott, ami az irodalmi közlések alsó értékeit közelítik. Az optimális kondíció érdemben nem befolyásolta a laktáció hosszát. A vizsgált magyar parlagi állomány tejtermelése a 218-228 napos laktáció alatt 323±17,68 kg, illetve 341±21,21kg között változik. Az optimális tápláltsági állapot a termelt tej mennyiségét nem befolyásolta statisztikailag igazolható módon. Ennek megfelelően a nagyobb hektáronkénti terméshozam elsősorban nem a tejtermelés színvonalát, hanem az egy hektáron eltartható magyar parlagi anyakecskék számát növeli. Hasonló napi egy literes hozamhoz tartozó 300-400 literes laktációs termelést közölt Kukovics (5), Bedő és Vajdai (2), valamint Kukovics és mtsai (4). A jobb táplálóanyag és energiaellátottságú legelők, mivel érdemben nem befolyásolták a magyar parlagi anyakecskék tejtermelését, és ezen tulajdonságok öröklődhetősége (h2) kicsi, feltételezhető, hogy a magyar parlagi anyakecske állományoktól 320-340 l laktációs tejtermelést, valamint 4,4-4,6 g/100g tejzsír és 3,6-3,7 g/100g tejfehérje tartalmat várhatunk. Az ellés típusa az anyakecskék esetében a kecsketej mennyiségét és beltartalmi értékei közül a szomatikus sejtszámot és a tejzsír mennyiségét statisztikailag igazolható mértékben befolyásolja (3. táblázat). A napi átlagos tej mennyisége az ikreket ellett anyáknál nagyobb, 379

mint az egyet elletteknél. Ezzel szemben a tej zsír- és szomatikus sejtszám tartalma az egyet ellett anyáknál kedvezőbb. A különbség a laktáció folyamán végig megmarad mind a három paraméterben. Montaldo és mtsai (7) és Milerski és Mareš (6) megegyezően eredményeinkkel szignifikáns különbséget találtak az egy, illetve két utódot ellő anyák tejhozamában (P≤0,01), az ikerellők javára. Ezzel szemben Fernandez (3) és Vecerova és Krizek (12) nem találtak különbséget a tejtermelésben ellés típusonként. Megállapítható tehát, hogy az ikret ellett anyakecskék átlagosan több tejet termelnek, de kisebb zsírtartalommal és nagyobb szomatikus sejtszámmal, mint az egyet ellett anyakecskék. Ezért az ikerellésre történő szelekciót újra kell gondolni, különösen akkor, ha nem a tej mennyisége, hanem a beltartalmi mutatók határozzák meg a termelők árbevételét, például közvetlen sajt előállítás esetén. IRODALOM 1. Balázs F.: A gyepek termésbecslése növényszociológiai felvételek alapján. Agrártudomány, Budapest, 1949. 1. 109-118. 2. Bedő S. - Vajdai I.: Állattenyésztési ismeretek gazdálkodóknak. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest, Kecsketenyésztés, 2001. 148. 3. Fernández, G.: Parámetros productivos de cabras Pardo Alpinas y sus cruzas, bajo régimen de pastoreo. Producción Latina, XXV. 2000. 541-544. 4. Kukovics S. - Jávor A. - Sáfár L.: Breeding objectives of Hungarian dairy sheep breeds. Options méditerranéennes. FAO, INRA, Ciheam, 2000. 47-60. 5. Kukovics S.: Az őshonos magyar kecske. Magyar Juhágazat, 2009. 7. 5-8. 6. Milerski, M. - Mareš, V.: Analysis of systematic factors affecting milk production in dairy goat. Acta Univ. Agric. et Silvic. Mendel. Brun (Brno), 2001. 1. 43–50. 7. Montaldo, H. - Martinez-Lozano, F. J.: Phenotypic relationships between udder and milking characteristics, milk production and California mastitis test in goats. Small Rum. Res., 1993. 12. 329-337. 8. Németh, Sz. – Ari, M. – Pajor, F. - Póti P. - Gulyás L.: Három Magyarországon tenyésztett kecskefajta vérmérséklet-vizsgálata egy tejtermelő gazdaságban. AWETH, 2011. 7. 169-170. 9. Pajor, F. – Gulyás, L. – Oroz, V. - Póti P.: Alpesi, magyar parlagi és szánentáli fajtájú kecskék tőgy- és tőgybimbó-tulajdonságok vizsgálata négy tenyészetben. Acta Agronomica Óváriensis, 2013. 55. 39-46. 10. Robinson, J. J. - Russel, A, J. F. et al.: Feeding the ewe. M.L.C. Queensway House, Bletchlay, 1983. 143-161. 11. Vahid, Y.: A világ nevezetesebb kecskefajtái. Gödöllői Agrártudományi Egyetem, Mezőgazdasági Kar, Állattenyésztési Tanszék, Gödöllő, 1981. 12. Vecerová, D. - Krizek, J.: Analyza variance mlécné uzitkovosti koz bílého rátkosrstého plemene. Zivoc. Vyr., 1993. 38. 961-967.

380

3,2 3,0 ősgyep

2,8 2,6 2,4

kúszó lucerna

2,2 kúszó lucerna+magyar rozsnok

2004.09.21

2004.08.21

2004.07.21

2004.06.21

2004.05.21

2,0 2004.04.21

Kondíció pontszám

1. ábra. Különböző területeken legeltetett anyakecskék kondíciójának alakulása Figure 1. Condition of does grazing on different pastures

A kondíció bírálat időpontjai

1. táblázat. A különböző területeken legeltetett anyakecskék gidanevelő képessége Table 1. Milk production of does grazing on different pastures

Ősgyepen

Kúszó lucernán

Kúszó lucerna és magyar rozsnok keveréken

P

Szaporulati arány, %

156

160

164

N.S.

Elhullási %

4,8

4,9

5,0

N.S.

Születési alomtömeg, kg

3,2

3,0

3,5

N.S.

6 hetes választási alomtömeg, kg

11,3

11,9

14,8

<0,05

12 hetes választási alomtömeg, kg

13,1

16,1

20,5

<0,05

381

2. táblázat. Különböző területeken legeltetett anyakecskék tejtermelésének alakulása Table 2. Milk production of Hungarian Native goats according to different pastures Ősgyepen

Tulajdonság

Kúszó lucernán

Kúszó lucerna és magyar rozsnok keveréken

P

tartott anyák tejtermelése Laktáció hossza, nap

218±10,61

228±10,61

226±19,80

N.S.

Tejtermelés, kg

323±17,68

341±21,21

339±12,02

N.S.

Tejzsír, g/100g

4,4±0,07

4,6±0,02

4,5±0,06

N.S.

Tejfehérje, g/100g

3,6±0,03

3,7±0,08

3,6±0,04

N.S.

Tejcukor, g/100g

4,9±0,05

4,9±0,03

4,9±0,07

N.S.

1323±10,61

1325±21,21

1324±5,66

N.S.

Gomolya kinyerési mutató, g/ 10 l tej

3. táblázat. Magyar parlagi kecskék napi tejtermelése és szomatikus sejtszám alakulása ellés típusa szerint (átlag±szórás)(n= 20) Table 3. Milk production and somatic cell count of Hungarian Native goats according to the type of kidding Laktáció első harmad Napi tejtermelés kg

Tejzsír, Tej% fehérje %

Laktáció második harmad TejSzoma- Napi tej- Tejzsír, termelés, % fehérje tikus kg % sejtszám, ezer

Szomatikus sejtszám, ezer

Egyes ellés

1,51** +0,21

3,54** +0,38

3,18 +0,43

312* +142

1,73 +0,42

3,97* +0,57

3,20 +0,42

340* +153

Ikerellés

2,22** +0,48

2,81** +0,37

3,20 +0,45

830* +520

2,01 +0,47

3,18* +0,65

3,15 +0,45

1308* +955

*=P<0,05; **=P<0,01

382

The use of methods and technologies to improve the performances of reproduction and production in goats Különböző módszerek és technológiák alkalmazása a termelési és szaporodásbiológiai mutatók javítása érdekében kecskékben Pascal Constantin1,2*, Nechifor Ionica1,2, CosticaCristian3 1

University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Iași, Romania 2 SCDCOC Popauti-Botosani 3 SCDCOC Bacău, Romania *e-mail: [email protected]

SUMMARY At the end of 2013, the total number of sheep and goats, placed Romania on the fourth place among the member states of European Union, after the United Kingdom, Spain and Greece. With regards to the density of 100 ha, Romania is currently ranked 6th in the European Union after: Greece, United Kingdom, Spain, Portugal, the Netherlands and Italy. The total number of goats in Romania suffered a sharper decrease between 1990 and 2002, and after this time the trend was kept on increase and reached in 2012 the total number of goats higher than 1,2 million individuals. In order to increase the economic efficiency of breeding goats it is very important to be based on the identification and implementation of the most appropriate techniques for reproduction, breeding youth goats for replacement, maintenance, feeding and breeding of goats according to their productive level. Key words: Romanian goat, breeding, reproduction, management ÖSSZEFOGLALÁS Románia 2013-ban, a területén található kecskék és juhok összlétszáma szerinti rangsorban a negyedik helyen állt az Európai Unió országai között az Egyesült Királyság, Spanyolország és Görögország után. Száz hektáronkénti állománysűrűség alapján Románia jelenleg a hatodik az Európai Unióban Görögország, az Egyesült Királyság, Spanyolország, Portugália, Hollandia és Olaszország mögött. Romániában a kecskék összlétszáma 1990 és 2002 között erősen lecsökkent, majd ezt követően folyamatos emelkedés volt megfigyelhető, aminek az eredményeképpen 2012-re a kecskeállomány nagysága elérte az 1,2 millió állatot.

383

Annak érdekében, hogy a kecsketenyésztés gazdasági hatékonysága javuljon nagyon fontos, hogy az állomány ellátása a legmegfelelőbb szaporodásbiológiai technológia kiválasztásán és alkalmazásán, valamint az utánpótlásként használt növendékek tenyésztésbe vételén, az állomány fenntartásán, és a termelési szintnek megfelelő takarmányozásán és tenyésztésbe vételén alapuljon. Kulcsszavak: romániai kecske, tenyésztés, szaporodásbiológia, menedzsment Introduction Worldwide, the interest in the species represented by goats knows new valences, and on this fond in Romania and in other European States goat livestock has increased lately. At the bases of this trend there are the quality of the productions and the interest of the market for them. In these circumstances, the farmer is obliged to identify and apply some technological options so that the management can use them. In defining the technological variants in raising goats will take account of the specific features of the function of reproduction as well as the level proposed for the major productions. In defining the methods and technologies used to improve the performance of reproduction and production shall take account of the biological particularities, whereas the correct delineation of these can give a great capacity of adaptation and a good acclimatization and a high degree of adaptation to new and diverse environmental conditions. That explains why the individuals belonging to these breeds have managed to have a wide spread area. In addition to all this is added the fact that their productive characteristics make it possible to obtain extremely valuable products under the nutritional aspect and economically. Of the productive qualities of goat, lies in first place, the superior lactogenic ability, and from the reproduction characteristics, fecundity and prolificacy, namely this breed have a good capacity for multiplication. After these qualities meat production and commercial productions of hair, lint, or wool income. The secondary productions may be also included the hides, pelts, horns, intestines, manure, etc. Results and discussions In recent years in Romania there have been significant progresses in terms of the field represented by the increase of goats, in particular in areas where this activity is a traditional one. These areas are found in the areas of hills and foothills and offer greater possibilities of exploitation of some large areas of pastures that cannot be recovered in a more efficient way by other breeds of animals. At the same time with the increased number of goats in Romania there are also in progress actions focused on improving the primary production and reproduction characteristics. Also, the development of better technologies represent a very important goal and has the roleto facilitate the recovery, in a more efficient way, of the production potential of goats bred in various operating systems and maintenance.

384

In raising small ruminants, since 2006 major herds have risen from 10.1 million heads in 2009 to over 12 million in 2013. Analyses on the data indicate a slight decline in 2009, after which the trend went towards a positive and was relatively constant in each period of the time. Over the whole period considered and presented in Table 1 it can be seen a slight growth trend of small ruminants in late 2013, the increase in the herd number was with about 25% higher than the overall population recorded at the end of 2010. At the end of 2013, the total number of sheep and goats in Romania was on the fourth place among the member states of the European Union, after the United Kingdom, Spain and Greece. In terms of density per 100 ha, Romania is after: Greece, United Kingdom, Spain, Portugal, the Netherlands and Italy. In terms strictly of goats in evolution in Romania can be seen that after 1990 based on the transformations that have occurred in agriculture and economics, the trend was of reduction, the minimum being recorded in 2001 when the number of goats was very close to 500 thousands (Figure 1). Table 1. Dynamics of population and production in Romania in the period 2001 – 2013

SPECIFICATION

UM

2001

2006

2009

2010

2011

2012

2013

Total sheep and goats

thousands 7.776 head

Total live meat production

thousand tons

114

101

104

100

150.0

107

171

The average weight at slaughter

kg/head

23

18

17

16

21

18

24

8.406 10.059 9.623 11.331 12298 12710

Source: MADR Bucharest Figure 1. Dynamics of goat population in Romania, between 1990-2012 (nr. heads)

1 400 000 1 200 000 1 000 000 800 000 600 000 400 000 200 000 Anul 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

0

385

From the data presented in Figure 1 it can be seen that the total number of goats suffered a sharper drop between 1990-2002 (almost halving the livestock, from 1,017,200 heads in 1990 to 525,100 heads in 2002), and after this year there is rising trend and in 2012 a total of 1.26 million heads were recorded. All this is a consequence of the fact that in Romania the breeding of goats enjoys a real interest among animal producers, trend which was induced by the valuable qualities of specific productions of these breeds. The economic interest granted to the breeding of goats is due to the lactogenic capacity enhancement, but also to some biological features such as: • • •

high prolificacy; precocity; high degree of adaptability to different climate conditions, relief and vegetation.

The performance management depends primarily on the synthesis of information and the methods available to breeders which can provide the financial satisfaction by reducing financial costs and increasing productive and reproductive performance. Methods and technologies applied in the breeding activity. To defining specific activities of breeding will take account of the basic biological material. In the case of breeding improved breeds there can be applied specific reproduction methods of intensive or semiintensive type, and a more efficient reproduction is done by the semitardive and tardive breeds in the natural mating season. The main reproduction season is autumn, when the light decreases until the 1:1 ratio between day and night, and the secondary one is spring when the light increases as length to reach the same report. Goats can be mounted for the first time, starting at the age of 7 to 10 months when the body weight reaches 60-70% of the adult goat. The average length of the oestrous cycle is 20-21 days with a variation between 17 to 24 days. The oestrous manifests itself in a period of time which varies between 24-48 hours (sometimes up to 72 hours). Ovulation occurs at 30-33 hours after the beginning of oestrous. The main measure that it is necessary to be taken in order to raise the profitability of farming of this species is the increase in the number of kid goats resulting from every female of the jelly core, achievable through the intensification activities of reproduction by using at mounting the young goats. The use as early as possible for reproduction of the female goat, without affecting further the body development, a special attention will be given to technologies of growing applied to young offsprings to establish puberty as early as possible knowing that this occurs at the age at which reproduction is possible for the first time, and is due on the following conditions: • • •

ovulation to be present; oocyte to be fertile; the product of conception can be carried to term.

With regard to the optimum age and weight of the young goats at first breeding, there is a wide variation between breeds. The range is between 6-8 months, but it may be delayed for up to 18 months, but there may be also situations in which some young female goats from late kidding, can conceive in the first autumn, meaning at the age of 4 months.

386

In this species, the reproductive activity of the most breeds has a seasonal nature, the scorching heat beginning in the fall, there is a close correlation with the light during the day, the number of females who exhibit sexual cycles when the light is lower, increases. The duration of oestrous is 36-48 hours, these being repeated at 17 (10-23) days. In the case of reproduction based on natural mating, the quality of breeding animals is extremely important in terms of getting some breeding indices with higher values. The male goats reach puberty at the age of 4-6 months and can be used for reproduction at 7-10 months of age. Very young males may breed 10-12 goats/season, youth ones 25-30 goats/season in a year and adults 40-50 goats/season, respectively. The normal developed testicles have a weight of 100-150 grams and a girth to the scrotum of 20-25 cm. The copulatory act has a length of approx. 10 seconds. An adult male goat can perform about10 matchings/day. Young goats under 2 years will be used to a maximum of two mounts per day, morning and evening, to avoid physical and sexual exhaustion, and an increase in the sterility of goats. The use of the service of the young goats may be exhausted and can obtain some mortalities or rendered non-viable products. Male goats without horns, regardless of the reproductive system (natural or artificial), will be carefully checked for quality of breeding and breeding skills. By proceeding in this way, we avoid the cases of sterility and hermaphrodite individuals, etc. For breeds with low productive performance, and where the percentage of returns, of goats which have been mated, record high values it is recommended that the breeding activity rely on a natural reproduction. In the case of an increase of improved breeds and specialized ones, characterized with high values of the basic selection, the pressure exerted by the use of male goats which have proven qualities of improvements and reproduction based on artificial insemination is a more effective way of development. This method provides very important genetic advantages but presents a risk of lower fecundity. A male goat has an ejaculatory volume of 0.5-1.5 cm3 with a high concentration of sperm during mating season, of 3-5 billion sperm cells/cm3. Under normal circumstances an ejaculation is sufficient to inseminate 3-5 goats, with rough sperm using doses of 0.2 cc. Of sperm, each providing a concentration of 600 million to 1.2 billion sperm cells. At body temperature, the rough sperm can be kept up to three hours. If longer store is needed we have two choices: refrigeration (24-48 hours) or freezing. In both cases the sperm must be diluted. Artificial insemination with diluted semen is done with doses of 0.5 cc. The dilution shall be made on the basis of laboratory analysis. If the necessary equipment is not available the dilution must be done accordingly: if the raw fresh sperm has a yellow colour, a dilution of 5 times of its volume is applied, and if the colour is white a dilution of 10 times of the volume is performed. Methods and applied technologies in order to increase productive performance are different and like application techniques, as well as the level of expression. The development of uniform methods is not possible since the variability in genetic material is high and the maintenance and feeding conditions existing in each farm are extremely varied. However the 387

constant application of a plan of technical measures can yield a significant improvement in the productive level. Breeding youth for reproduction is a technical activity which has a permanent character. It is an activity on that the farmers do not often give proper attention, and consequences are seen when the youth is passed on to the basic herd. By applying a more efficient management after the age of 14-16 days post partum, we have to apply a separate breeding technology for the young goats. In this regard, a special compartment is arranged in which the microclimate will be provided at the appropriate level, with clean bedding, separated from the rest of the shelter from a fence/mobile grate. In this compartment only kid goats are who can move from side to side. Here they must feed the best quality, grounded concentrate and drinking water is at discretion. For getting used, for 3-4 days, the separation of the kid goats must be accompanied by a noise to create the reflex. Daily consumption of concentrated nutrients for a kid goat is 20-30 g and will have legume hay at discretion. Doing this it will create extra time to the dams dedicated to a normal behaviour and a better diet, and the consequences can be seen easily by the increasing of the level of milk production. An artificial nursing of the kid goats may represent an effective method by which it can increase the amount of milk harnessed. This method consists in separating kid goats from the mothers after 4 days of birth and their feeding with milk substitutes and mixed feeding. Doing it this way, every breeder will be able,for the whole milk production obtained in the first three months, when the lactation curve reaches the maximum level, to be harnessed. The generalized system in Italy, France, Spain and Switzerland, has many advantages: • • • • • •

closer supervision of the kid goats; eliminate the stress of weaning; boost prolification; recover orphan goats or underweight ones; plan the youth female well developed for an early mount; mechanization and automation of work.

Breast feeding kid goats with placeholders is done with the bucket or bottle, or with the help of automated systems in special cabinets with 10-12 kids, where there can be: alfalfa hay, feed and drinking water at discretion. Figure 2. Artificial feeding and the supplementary feeding of kid goats

388

Specific feeding for goats. Due to the specific biological particularities this breed takes advantage of superior feeding of all categories, as follows: • • •

vegetable-green meal, flour, husk, straw, silage, roots, foliage, concentrates, technical waste etc.; animals-dairy or fish waste, etc.; industrial meal - bran, microbiological residues, etc.;

Feed requirements depend on the production of milk traced by the physiological or maintenance condition of the animals and quality of the feed. The goats are not demanding but are greedy and have a pronounced bias towards certain nutrient sorts and even parts of these very whimsical toward the hygiene state of the feed. Applying different maintenance technologies. According to a number of features of the area, or existing conditions within each holding, the application of maintenance can be accomplished in two technological ways : • •

in permanent sheltered indoors; in seasonal division with summer maintenance on pasture and shelter in winter

Maintenance of permanent keeping hroughout the year can be applied in many technological variations. In the case of breeding goats for milk production the best results are obtained when the breeding technologies are running a maintenance of shelter throughout the year. By doing it this way we can control the ingestion rate, we can develop the fodder rations in relation to production, we can apply breeding of goats in homogeneous groups after the productive performance. In any of the situations in relation to the type of food, the proposed options are described below. Permanent keeping with feeding based on administering a unique blend, is actually an extension of the terms and conditions provided throughout the winter and in the summer. And during this technological variants, depending on the conditions of maintenance, two subvariants may occur: maintenance on the ground in the paddock or in shelter and in the slatted floor sections. The permanent keeping with a nutrition based on green feed during the summer and stock feeding in winter. It can be applied throughout the warm season and consists of mowed green mass management, taking place so during the period of plant vegetation. Of the advantages they confer such variants including: ensure full use of the production of green mass, eliminates the consumption of selective plant; favours an increase in the coefficient of consumable plants; limited parasitic infestations. Using this variant of maintenance presents some disadvantages because they induce an increase in feeding costs and reductions in consumption of food, and thus the possible negative effects in expressing the production potential. Feeding the goats in the grazing period in case of application of traditional technologies. The maintenance of permanent pasture, grasses and foliage on the high peaks and cliffs are the preferred food of goats. However, avoid feed sources from low places, puddled and persistent scents and aqueous residues and too juicy grass.

389

Figure 3. Goats which eat shrubs

According to the extensive exploitation of this species, eating grass ranges between 5-8 kg/day/goat, the plants being used, whether in whole or in part. Depending on their quality, the plants can be selectively eaten or to the root, but only if they are maintained for a long time on the same surfaces. Grazing period can last long and mild autumns until the fall of snow. Improvement of goats. Issues related to improvement of goats have not been performed in Romania, until the year of 1990. The growth and exploitation of goats was empirical with methods and criteria specific to the traditional system. Moreover, neither currently there are not established objectives to improve the structure of the breed or of the productive potential. Currently there are farms which have as their primary objectives also activities to improve local populations of goats. An efficient scheme to increase the productive performance, based on the application of constant improvement programmes is shown in Figure 4. Figure 4.The improvement scheme for goats

390

Constant application of genetic improvement programmes will generate an increasing genetic gain obtained in the following generations. In order to strengthen the cohesion it is enough to remind the fact that this species has very large variability in terms of productive potential. However, in many countries, there are now developed advanced technologies of breeding and exploitation and, year after year, more and more goats participate in the official control of milk production. Thus, in France among the objectives testing male goats for the reproductive activity and the protein fraction content of milk are also involved to enhance the yield in traditional processing, or industrial milk. REFERENCES 1. Pascal, C.: Breeding goats. Editura Fundaţiei “AXIS” Iaşi- Romania, 2000. 2. Pascal, C. – Gîlcă, I. N. et al.: Researches on the carcasses quality by slaughtering young goats on the Carpathian breed raised in Romania.19th International Congress of Hungarian Association for Buiatrics. 2009. 202-207. 3. Pascal, C. – Gilca, I. et al.: Researches regarding the fattening of youth goats from the North-East area population. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine ClujNapoca. Animal Science and Biotechnologies, 2008. 65. 201-206. 4. Pascal, C.:Researches concerning at the quantitative and qualitative milk production at the indigenous goats growned and exploited in the North-Estern area of Romania.Goat in Central and Eastern European Countries: present and future. International Goat Association, 2006. 5. Zaharia, N. – Pascal, C. et al.: Assessment of reproductive and morphological parameters on local populations of goats in North-East of Romania. Lucrari Stiintifice, Seria Zootehnie, 2011. 55. 207212.

391

Epidemiology of endoparasites in sheep in Austria and control of macrocycylic lactone resistance A juhok endoparazitáinak epidemiológiája Ausztriában és a makrociklikus laktonok elleni rezisztencia kontrollja Schoiswohl Julia1*, Hinney Barbara 2, Bauer Karl3, Krametter-Frötscher Reinhild1 1

University Clinic for Ruminants, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, Austria 2 Institute of Parasitology, Department of Pathobiology, University of Veterinary Medicine Vienna, Austria 3 Animal Health Service Styria, Graz, Austria *e-mail: [email protected]

SUMMARY In the last years resistance to benzimidazoles but also to macrocyclic lactones (e.g. ivermectin, doramectin, moxidectin) increased worldwide. The reduced efficacy of anthelmintics in sheep and goats represents a major economic and medical problem. In Austria benzimidazole resistance in sheep were documented locally on a few farms (11). Doramectin resistance was suspected in a sheep (9). However, further studies are needed to evaluate the resistance to macrolids in Austria. Key words: sheep, endoparasites, macrocycylic lactone resistance ÖSSZEFOGLALÁS Az utóbbi években a benzimidazolok és a makrociklikus laktonok (pl. ivermektin, doramektin, moxidektin) elleni rezisztencia egyaránt növekedést mutat világszerte. A juhokban és kecskékben használt anthelmintikumok csökkent hatékonysága jelentős gazdasági és egészségügyi problémát képvisel. Ausztriában juhokban helyileg, egynéhány gazdaságban dokumentáltak benzimidazol-rezisztenciát (11). A doramektin-rezisztencia valószínűsíthető juhokban (9). Azonban a makrolidok elleni rezisztencia felmérésére Ausztriában további vizsgálatok szükségesek. Kulcsszavak: juhok, endoparaziták, makrociklikus lakton rezisztencia Review For several years, reports on resistance against anthelmintic in small ruminants rise across the globe (14, 19, 20). In many European countries recent reports from anthelmintic resistance refer to benzimidazole and the number of cases of resistance to macrocyclic lactones increases (19). Investigations from Germany (8), Denmark (16), France (4) and Great Britain (12) 392

documented also resistance against levamisol. Because of the increased use of macrocyclic lactones in sheep, an increase of resistance to this anthelmintic-group had to be expected (11). Resistance against benzimidazol had been stable for two decades in Slovakia, but a slight increase on ivermectin resistance was confirmed (6). However, there are reports of nematode parasites of small ruminants resistant to ivermectin in Spain (1) and in Denmark (16). Recently, there are also reports that Ostertagia spp. exhibited resistance to benzimidazole, imidazothiazole and macrocyclic lactones on a sheep farm in the United Kingdom (17). In Austria there are no data according the resistance of endoparasites against macrocyclic lactone till now, but from other European countries like Switzerland some cases are documented (2). These reports about resistance against macrocyclic lactones have multiplied lately (13). There are also other studies, which describe an effectiveness of macrocyclic lactones with 100 % (5, 7). Results from an Austrian study provide clues to a reduced effectiveness of the applied anthelmintic groups. A study from Lower Austria shows that 50 % of determined herds are qualified as resistance suspected (guideline W.A.A.V.P.) (10). In Salzburg another examination demonstrated that 13 from 18 determined herds showed resistance against benzimidazole (3). However, in Austria further studies are needed to get more informations about the anthelmintic resistance status of endoparasites of small ruminants (15). The presence of anthelmintic resistance has been reported for the three most important genera of sheep nematodes, Haemonchus, Trichostrongylus and Teladorsagia (18). Experimental methods In the study randomly selected animals of 16 sheep flocks were investigated for endoparasites. Individual faecal samples were prepared by sedimentation/flotation and examined qualitatively and also quantitatively (by McMaster counting with a detection limit of 50 eggs per gram of feces /epg/). Barmann examination for lung worm larvae detection was performed additionally. Moreover these animals were clinically examined and blood samples were collected to determine the hematocrit. Special emphasis was placed on body condition score, mucous membrane color, submandibular edema, auscultation of the lung and fecal consistency. The hematocrit values were compared with the values calculated for FAMACHA® category by FAMACHA®-Eye-Color Map. The aim was to determine the practicability of this card by comparison between FAMACHA® category and the actual hematocrit and thus to evaluate the significance of the FAMACHA®-Eye-Color Map which is used regularly by veterinarians and farmers. In addition a faecal egg count reduction test was performed. Sheep were randomly assigned to a control and a treatment group. The data were compared with a control group when the herd was bigger than 30 animals. All sheep were weighed and sheep from the treatment group were dewormed with macrocycylic lactones based on the determined weight while the control group was left untreated. 14 days after deworming a new parasitological examination (egg count reduction test) was carried out to analyze the effects of the macrocycylic lactone treatment. Animals from the control group were dewormed with macrocycylic lactones at this time. 393

REFERENCES 1. Álvarez-Sánchez, M. A. - Mainar-Jaime, R. C. J. et al.: Anthelmintic resistance in small-ruminant flocks in Spain: extension in the Leon province (NW) Abstracts to the 18th International Conference of the World Association for the Advancement of Veterinary Parasitology, Stresa, Italy, 2001. 155. 2. Artho, R. - Schnyder, M., et al.: Avermectin-resistance in gastrointestinal nematodes of Boer goats and Dorper sheep in Switzerland. Vet Parasitol., 2007. 144. 68–73. 3. Biermayer, W.: Untersuchungen zur Bestimmung der Resistenzsituation von ovinen MagenDarm-Strongyliden im Bundesland Salzburg. Dissertation, Veterinärmedizinische Universität Wien, 1996. 4. Charter, C. - Pors, I. et al.: Prevalence of anthelmintic resistant nematodes in sheep and goats in Western France. Small Rum. Res., 1998. 29. 33–41. 5. Cringoli, G. - Veneziano, V. et al.: Resistance of trichostrongyles to benzimidazoles in Italy: a first report in a goat farm with multiple and repeated introductions. Parasitol Res., 2007. 101. 577–581. 6. Dolinská, M. - Ivanišinová, O. et al.: Anthelmintic resistance in sheep gastrointestinal nematodes in Slovakia detected by in-vitro methods. Veterinary Research, 2014. 10. 1–5. 7. Domke, A. V. M. - Chartier, C. et al.: Prevalence of anthelmintic resistance in gastrointestinal nematodes of sheep and goats in Norway. Parasitol Res., 2012. 111. 185–193. 8. Dorn, H.E.: Untersuchungen zur Resistenz von Magen-Darm-Nematoden des Schafes gegen Anthelminthika auf Levamisol- und Mebendazolbasis. Dissertation, Ludwig-MaximiliansUniversität München, 1997. 9. Feichtenschlager, C. - Hinney, B. et al.: Vorkommen von Helminthen beim kleinen Wiederkäuer in der Steiermark mit besonderer Berücksichtigung der Wirksamkeit von Benzimidazolen und Makrozyklischen Laktonen, Wien. Tierärztl. Mschr.–Vet. Med. Austria, 2014. 101. 251–262. 10. Gergely, A. - Wehowar, A.: Magen-Darm-Strongyliden in ausgewählten niederösterreichischen Schafherden: Vorkommen und Status von Anthelminthika-Resistenzen. Diplomarbeit, Veterinärmedizinische Universität Wien, 2008. 11. Hertzberg, H. - Bauer, C.: Anthelmintic resistance in gastrointestinal Strongylidae in sheep and goats: new data on prevalence, epidemiology, preventive measures and alternatives to anthelmintic drugs. Berl. Munch. Tierarztl. Wochenschr., 2000. 113. 122–128. 12. Hong, C. - Hunt, K. R. et al.: Occurrence of anthelmintic resistant nematodes on sheep farms in England and goat farms in England and Wales. Vet. Rec., 1996. 139. 83–86. 13. Kaplan, R. M. - Vidyashankar, A. N.: An inconvenient truth: Global worming and anthelmintic resistance. Vet. Parasitol., 2011. 186. 70-78. 14. Kaplan, R. M.: Drug resistance in nematodes of veterinary importance: a status report. Trends Parasitol., 2004. 20. 477-481. 15. Klose, S.: Pilotstudie zur Befallsintensität mit Magen-Darm-Strongyliden und zur Abschätzung der Wirksamkeit von Benzimidazolen und Makrozyklischen Laktonen in Schaf- und Ziegenbetrieben in Österreich. Diplomarbeit, Veterinärmedizinische Universität Wien, 2012. 16. Maingi, N. - Bjørn, H. et al.: Anthelmintic resistance in nematode parasites of sheep in Denmark. Small Rumin. Res., 1996. 23. 171–181. 17. Sargison, N. - Scott, P. et al.: Multiple anthelmintic resistance in sheep. Vet. Rec., 2001. 149. 778– 779. 18. Papadopoulos, E. - Gallidis, E. et al.: Anthelmintic resistance in sheep in Europe: A selected review. Vet. Parasitol., 2012. 189. 85–88. 19. Papadopoulos, E.: Anthelmintic resistance in sheep nematodes. Small Rum. Res., 2008. 76. 99103. 20. West, D. M. - Pomroy, W. E. et al.: Estimating the cost of subclinical parasitism in grazing ewes. Small Rum. Res., 2009. 86. 84–86.

394

A clinical outbreak of ovine Herpesvirus 2 infection in a goat Juh Hepesvirus 2 okozta klinikai tünetek megjelenése egy kecskében Krametter-Frötscher Reinhild1*, Klang Andrea2, Turcitu M. A3, Möstl Karin3, Bagrinovschi Gabriela3 1

2

Clinic for Ruminants, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, Institute of Pathology and Forensic Veterinary Medicine, Department for Pathobiology, 3 Institute of Virology, University of Veterinary Medicine, Vienna, Austria *e-mail: [email protected]

Ovine herpesvirus 2 (OvHV-2), a member of the genus Macavirus, family Herpesviridae is worldwide endemic, mainly in sheep but also in goats. In sheep and usually also in goats clinical signs of an OvHV-2 infection are not seen. In clinically susceptible hosts, such as cattle an OvHV-2 infection causes Malignant catarrhal fever (MCF), a disease that usually has a fatal outcome (1). Case and flock report A goat originating from a farm harbouring 11 sheep and 2 additional goats was admitted to the Veterinary Clinic for Ruminants of the University of Veterinary Medicine Vienna with a five-week history of alopecia and crusting dermatitis. The goat described was the only affected animal in the flock. At admission the goat was mildly depressed and dehydrated with an increased body temperature and heart rate. Conjunctivitis, photophobia, keratitis and anterior uveitis were seen in both eyes. The hair coat was generally dull and rough with hairless areas. Patches of the skin were hard, dry, hyperkeratotic, painful and locally fissures and ulcerations were seen. Haematological investigations showed a mild leucocytosis; multiple skin scrapings were negative for ectoparasites and the zinc serum concentration was within normal range. After twelve days the goat developed nervous signs and was euthanized. Pathology, histopathology and virological investigations confirmed the suspected diagnosis OvHV-2 infection. The remaining animals of the flock were clinically healthy. In blood samples of eight sheep and one contact goat OvHV-2 specific nucleic acids were found. Only one of the investigated sheep also gave an OvHV-2 positive result of the conjunctival/nasal swabs. Sequence analysis of positive samples showed a 100% identity between the animals of the flock and the clinically affected goat. Conclusion Clinical cases due to OvHV-2 infections in goats are rarely described. In cases with clinical symptoms observed in the presented goat an infection with OvHV-2 should be included as differential diagnosis (2). REFERENCES 1. Russel, G. C. - Stewart, J. P. - Haig, D. M: Malignant catarrhal fever: A review. Vet. J., 2009. 179. 324-335. 2. Bagrinovschi G. - Klang A. et al.: A case of malignant catarrhal fever in a goat associated with ovine Herpesvirus 2 infection. Veterinary Medicine Austria, 2014. 101. 142-148.

395

Feeding of effective microorganisms (EM) to sheep: effects on haematological, clinical and parasitological parameters Effektív mikroorganizmusok (EM) etetése juhokkal: a hematológiai, klinikai és parazitológiai paraméterekre kifejtett hatás Engeldinger Charel1, Podstatzky Leopold2*, Krametter-Frötscher Reinhild3 1

Clinic for Ruminants, University of Veterinary Medicine Vienna, Veterinärplatz 1, 1210 Vienna, Austria 2 Institute for organic farming, HBLFA Raumberg-Gumpenstein, Austraße 10, 4600 Wels, Austria 3 Clinic for Ruminants, University of Veterinary Medicine Vienna, Veterinärplatz 1, 1210 Vienna, Austria *e-mail: [email protected]

SUMMARY The aim of this study was to find out whether EM has an impact on health and/or faecal nematode egg shedding in clinical healthy sheep treated orally with EM. The study was performed with 24 sheep over a period of 8 weeks. The animals were grouped into three equal groups (EM1, EM2, KO). Routine clinical examination and faeces sampling and examination (McMaster method) was done at the beginning, 3, 4 and 8 weeks afterwards (1). Blood sampling was done at the beginning (1), 4 and 8 weeks afterwards. During the whole study all animals were healthy and no significant differences between the three groups in the clinical and blood parameters measured were found. In contrast to the study of Chamberlain et al. (2), a significant impact according the reduction of faecal egg nematode shedding was not revealed neither in group EM1 nor in group EM2. EM can be improvidently feed to sheep in the given dose and duration, but with the dose described in this study no relevant effects in parasitological management should be expected. Key words: sheep, effective microorganisms ÖSSZEFOGLALÁS A kísérlet célja annak felderítése volt, hogy klinikailag egészséges juhok effektív mikroorganizmusokkal (EM) szájon át történő kezelésekor az EM-ok hatással vannak-e a juhok egészségi állapotára, illetve a nematoda-peték bélsárral való ürítésére. A vizsgálatot 24 állaton végezték, nyolc hétig. A juhokat három egyenlő csoportra osztották (EM1, EM2, KO). Rutin klinikai vizsgálatot és bélsárminta-vizsgálatot (McMaster módszerrel) végeztek a kísérlet kezdetén, illetve 3, 4, és 8 hét elteltével (1). Vérvétel a kísérlet kezdetén, majd 4 és 8 hét múlva történt. A vizsgálat időtartama alatt minden állat egészséges volt, és a sem a klinikai, sem a mért vérparaméterekben nem mutatkozott szignifikáns különbség a csoportok között. 396

Chamberlain és mtsai (2) tanulmányával ellentétben, sem az EM1, sem az EM2 csoportban nem jelentkezett szignifikáns csökkenés nematoda-peték bélsárral való ürítésében. EM-ok adhatók juhoknak a megadott mennyiségben és ideig, de a vizsgálatban leírt dózistól nem várható számottevő hatás a parazitológiai menedzsment terén. Kulcsszavak: juh, effektív mikroorganizmusok Introduction Effective microorganisms (EM) are widely used in agriculture and orcharding. Chamberlain et al. (2) showed that EM spread on pasture leads to a reduction of faecal nematode egg shedding in grazing sheep. Krüger et al. (3) fed EM to dairy cows and detected an increase in constitutional bacteria in faeces, as well as better immune defence in dairy cows. In vitro studies showed an influence of EM to recovery rate of III. larvae of Haemonchus contortus (4). Larval counting of III. larvae on gras samples were lower after application of EM on pasture for two years (5). To the authors knowledge in vivo studies concerning the effect on health and faecal egg shedding of sheep orally given EM are not published. Therefore the aim of this study was to find out whether EM has an impact on health and/or faecal nematode egg shedding in clinical healthy sheep treated orally with EM. Experimental methods The study was conducted with 24 sheep with a daily grazing time of 4-6 hours. The animals were grouped into three equal groups (EM1, EM2, KO) depending on their age, bodyweight, gestation state and fecal nematode egg shedding. The study was performed over a period of 8 weeks. Oral application of EM in trial groups and water in control group is evident from tabl. 1. Routine clinical examination, blood and faeces sampling was done at the beginning, 4 and 8 weeks afterwards (1). On blood samples packed cell volume, Gamma-glutamyl transferase, protein and urea were performed. The McMaster method was done with the collected faeces to reveal the egg shedding of gastrointestinal nematodes. A general linear model test was used to determine the differences between the control and treatment groups over time. Results During the whole study all animals were healthy and no significant differences between the three groups in the clinical and blood parameters measured were found. In contrast to the study of Chamberlain et al. (2) a significant impact according the reduction of fecal egg nematode shedding was not revealed neither in group EM1 nor in group EM2 (fig. 1). Similar results were evident with haematocrit (fig. 2) Discussion Following in vitro studies EM seemed to have some influence in parasite occurrence. In this study no effect neither in clinical nor in parasitological parameter, contrary to Chamberlain et al. (2), could be seen. EM can be improvidently feed to sheep in the given dose and duration, 397

but with the dose described in this study no relevant effects in parasitological management should be expected. REFERENCES 1. Baumgartner, W.: Klinische Propädeutik der Haus- und Heimtiere. 7. vollständig überarbeitete Ausgabe, Parey, Stuttgart, 2009. 2. Chamberlain, T. P. - Daly, M. J. - Merfield, C. N.: Utilisation of effective microorganisms commercial organic agriculture – A case study from New Zealand, 1997. http://www.merfield.com/research/2003/utilisation-of-effective-microorganisms-commercialorganic-agriculture-a-case-study-from-new-zealand.pdf, (15.09.2014) 3. Krüger, M. - Thaens, K.- Schrödl, W.: Mikrobiologische und immunologische Ergebnisse einer einjährigen Untersuchung bei Milchkühen mit Einsatz von EM in der Fütterung, 2004. http://www.multikraft.com/de/aktuelles-service/studien/studien-tierhaltung.html., (15.09.2014) 4. Podstatzky, L. - Gotthalmseder, E.: Mögliche Effekte von Effektiven Mikroorganismen auf Haemonchus contortus-Larven in vitro. 13. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Proceedings, Eberswalde, 2014. 5. Podstatzky, L.: Auswirkungen einer einmaligen Kalkdüngung bzw. reglmäßigen Weidebehandlung mit EM/MK5 bei intensiver Beweidung mit Lämmern. 13. Wissenschaftstagung Ökologischer Landbau, Proceedings, Eberswalde, 2014.

398

New world camelids - a new challenge for veterinarians Újvilági tevefélék – új kihívás az állatorvosi szakma számára Stanitznig Anna*, Wittek Thomas University Clinic for Ruminants, Department for Farm Animals and Veterinary Public Health, University of Veterinary Medicine Vienna, Austria *e-mail: [email protected]

SUMMARY Husbandry and breeding of llamas and alpacas has increased in Europe, Austria included, in recent years. The population size in Austria is now estimated to about 4000 to 5000 NWC, an exact number cannot be determined because there is no mandatory registration. It is very likely that these animals will be kept in Hungary in increasing number in the near future. The vast number of NWC is kept in herds with only a few animals but a tendency to large commercial herds has been seen in recent years. Due to the increasing popularity of llamas and alpacas, veterinarians are increasingly consulted to attend new world camelids. Although general principles of veterinary science are applicable also in New World camelids, there are a number of specific features which require special knowledge and skills. These species, however, have not been included in the veterinary training until a few years ago. Therefore postgraduate training and research is needed to fill the information deficit. The following presentation is a general introduction on llamas and alpacas and will cover their taxonomy, their evolution, the anatomy and physiology, the reproduction and the clinical examination of South American camelids. Key words: alpacas, anatomy, clinical examination, llamas, reproduction ÖSSZEFOGLALÁS Az elmúlt években, Ausztriát is beleértve, Európa szerte növekedés figyelhető meg a lámák és alpakák tartása és tenyésztése terén. Ausztriában az újvilági tevefélék becsült száma 40005000-re tehető, pontos számuk a kötelező nyilvántartás hiánya miatt azonban nem határozható meg. A következő években Magyarországon is várható ezen fajok számának növekedése. Az állatok nagy részét csupán néhány példányt számláló állományokban tartják, de az elmúlt időszak tendenciája a nagy létszámú állományok kialakulás felé mutat. Köszönhetően a lámák és alpakák növekvő népszerűségének, az állatorvosi szakma is egyre többet értekezik az újvilági tevefélék ellátásáról. Bár az alapvető állategészségügyi ismeretek jól alkalmazhatók ezen fajok esetében is, számos olyan speciális tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek specifikus ismereteket és készségeket igényelnek a szakemberek részéről. Mindezek ellenére az újvilági tevefélékkel kapcsolatos ismeretek az elmúlt évekig nem képezték részét az állatorvosi alapképzésnek. Ezért posztgraduális képzések és kutatási projektek szükségesek az 399

információhiány kielégítésére. Jelen dolgozat egy általános bevezetést, áttekintést ad a lámák és alpakák rendszertanába és fejlődéstörténetébe, továbbá ismerteti ezen fajok anatómiáját, élettanát, szaporodásbiológiáját és klinikai vizsgálatát. Kulcsszavak: alpaka, anatómia, klinikai vizsgálat, láma, szaporodásbiológia Taxonomy and Evolution Together with their domesticated ancestors guanaco and vikunja, the llamas and alpacas are members of new world cameldis. Like old world camelids (Dromedary, Bactrian camel), they belong to the family Camelidae, the order Artiodactyla and suborder Tylopoda. Both the llama and the alpaca can be differentiated in two breeds. In alpacas the Huacaya and the Suri can be named, in llamas it can be differed between the Classic-llama and the Lanudallama. According to archaeological findings, the domestication of camelids began 5000-3000 BC in the territory of the Junin lake in the central highlands of the Andes (1). Anatomy As already mentioned, NWC belong to the family of Tylopoda. Their sole cushion, consisting of fat and soft tissue, differ them together with old world camelids from other mammals. Because of their very long palatum durum, llamas and alpacas are obligate nose breathers. For this reason it is not possible to breathe efficient through the mouth for a long time. Regarding the circulatory system of the South American camelids, the common course of the jugular vein and the carotid artery is a notable difference compared to other mammals. To make matters worse, the skin of the animals is very thick (up to 1.5 cm in stallions), and the vessels are protected by the transverse processes of the cervical vertebrae (2). The largest anatomical feature represents the digestive system of the new world camelids. Although they are called pseudo ruminants or even ruminants, they do not belong to ruminants. In contrast to real ruminants, the stomach of new world camelids does not consist of four but of three parts, which are called compartments (C) 1, 2 and 3. The microbial digestion takes place in C1 and C2 and the enzymatic digestion in C3. C1 is the biggest compartment and can be compared with the rumen of cattles, sheeps and goats (3). Reproduction Female alpacas and llamas start with sexual activity at 12-14 month of age but breeders start breeding their animals at 2 or more commonly 3 years of age. In contrast to other farm animals, llamas and alpacas have no oestrus cycle, the follicles develop in waves every 10 to 12 days. In addition to this, NWC do not have a spontaneous ovulation, the ovulation is induced by mating. The pregnancy duration lasts from 340 to 355 days. Males start their sexual activity at 12 months of age but they are not able to erect the penis till 2.5 years. Since then, the glans penis is attached to the prepuce (1).

400

Clinical Examination The basic procedures of clinical examination in new world camelids are similar to ruminants, but anatomical differences must be taken into consideration. In healthy llamas and alpacas the general behaviour of new world camelids is calm and attentive to keen and attentive. The weight of adult llamas is 113-250 kg, of alpacas 55-90 kg. The coat is according to the species, horn formations and skin surface are without abnormalities. Body-temperature varies from 37.5-38.9°C, respiratory rate from 10-30 breaths per minute and heart rate from 60-90 beats per minute. Normal gastric motility is two to four cycles per minute (1). References 1. Fowler, M. E.: Medicine and Surgery of Camelids. Ames, Blackwell Publishing, 2010. 3–16. 2. Gauly, M.: Neuweltkameliden. Ein Leitfaden für Halter, Züchter und Tierärzte. Berlin: Parey, S. 2002. 10–74. 3. Newman, K. D. – Anderson, D. E.: Gastrointestinal surgery in Alpacas and Llamas. Vet. Clin. Food Anim., 2009. 25. 495–506.

401

Tőgybimbó morfológia hatása a kecsketej higiéniai tulajdonságaira Effect of teat morphology on the hygienically properties of goat milk Pajor Ferenc1*, Egerer Anna1, Sramek Ágnes1, Weidel Walter1,2, Polgár J. Péter2, Póti Péter1 1

SZIE Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar, H-2100 Gödöllő, Páter Károly út 1. 2 Pannon Egyetem, Georgikon Kar, H-8360 Keszthely, Deák Ferenc u. 16. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A szerzők a kecskék tőgybimbó formája és a kecsketej higiéniai tulajdonságai közötti összefüggéseket értékelték a laktáció szakaszai szerint. A tejmintákat a laktáció elején, közepén és végén egy árutermelő telepről származó, alpesi fajtájú kecskéktől vették. Az első méréskor az állományból az anyakecskéket a tőgybimbó alakja szerint két csoportba osztották: tölcséres, ill. hengeres, ezekből véletlenszerűen választották ki mintavételezésre 1212 anyakecskét. Megállapították, hogy a tőgybimbó formának (hengeres vagy tölcséres) hatása volt a kecsketej higiéniai tulajdonságainak alakulására, a hengeres tőgybimbójú kecskék mintáinak 25-50%, átlagosan 36%-ából, míg a tölcséres tőgybimbójú állatok mintáiból 42-67%, átlagosan 58%-ból lehetett kimutatni ún. minor tőgypatogén fajokat (koaguláz-negatív Staphylococcusok, Corynebacterium sp.) (P < 0,05). Megállapították, hogy a tölcséres tőgybimbójú kecskék fogékonyabbak lehetnek a bakteriális fertőzésekre, mint a hengeres tőgybimbójúak. Kulcsszavak: kecske, tej, tőgybimbó morfológia, patogén baktérium SUMMARY The aim of this research was to evaluate the relationship between teat form and goat milk hygienically traits by lactation section. The milk samples were taken 1st, 2nd and 3rd thirds of lactation period from Alpine goats on a commercial dairy farm. At the first investigation, the animals were divided to two groups by teat types: cylinder and funnel. 12-12 goats were randomly selected from two groups. Based on our results, the teat form has effect on the hygienic status of goat milk quality. The 25-50%, on average 36%, of the milk samples of goats with cylinder teat form had minor udder pathogen bacteria species (coagulase-negative Staphylococcus, Corynebacterium sp.), while goats with funnel form had mean 58%, with 4267% interval (P < 0.05). In summary, our results suggested the goats have funnel teat type are more susceptible to udder health problems. Key words: goat, milk, teat morphology, pathogen bacteria 402

Bevezetés Napjainkban a kecsketejtermelés erőteljes fejlődésnek indult a világban, köszönhetően a kecsketej széleskörű felhasználhatóságának, valamint kedvező élettani hatásainak. A tej minőségét és összetételét jelentősen befolyásolja a tejelő állatok tőgyegészségi állapota. Ez megfelelő tartási és takarmányozási körülmények mellett, a higiénia betartásával, a tőgytulajdonságokra is irányuló tudatos szelekcióval érhető el. Ennek érdekében ismerni kell a tőgymorfológiai tulajdonságok és a termelt tej minőségének összefüggéseit, a tőgy és tőgybimbók alakulása, valamint a kinyert tej beltartalmi összetevőinek, minőségi mutatóinak kapcsolatát. A korábbi vizsgálatok eredményei rámutatnak a megfelelő alakú tőgy és tőgybimbó előnyére és a tudatos szelekció fontosságára. A tőgybimbó típusa is meghatározó a tej minőségének szempontjából: a hengeres tőgybimbó szomatikus sejtszáma a kedvezőbb az egyéb tőgybimbó típusokkal (tölcséres, átmeneti) szemben (5). Sajnálatosan, a tőgyalakulásnak a kecsketej bakteriális minőségére gyakorolt hatásáról kevés adat áll rendelkezésre. Célunk volt a tőgybimbó morfológia hatásának értékelése a kecsketej ezen higiéniai tulajdonságára a laktáció szakaszai szerint. Anyag és módszer Vizsgálatainkat egy árutermelő kecsketenyészetben végeztük. A vizsgált állatok 2013. januárban ellett, február közepétől fejt vegyes laktációszámú, de azonos laktációszakaszú, klinikai tőgygyulladás jeleit nem mutató alpesi fajtájú anyakecskék voltak. A vizsgált állományt mélyalmos istállóban tartották, takarmányként lucernaszénát [NEl: 4,74 MJ/kg szárazanyag (sza.); nyersfehérje: 183 g/kg sza.] kaptak ad libitum, emellett tejelő kecske takarmánykeverék [NEl: 7,1 MJ/kg (sza.); nyersfehérje: 180 g/kg sza.] kiegészítésben részesültek napi 300 g/egyed mennyiségben. Az állomány fejése naponta kétszer, reggel és este, 2x12 állásos SAC típusú fejőházban történt (vákuumnagyság: 48kPa, ütemarány: 60:40, ütemszám: 90 min-1). A fejt állományból (n=414) az anyakecskéket a tőgybimbó alakja szerint két csoportba osztottuk: tölcséres és hengeres. A vizsgált kecskék 65%-a tölcséres, 35%-a hengeres tőgybimbójú volt. Ezekből véletlenszerűen választottunk ki mintavételre 1212 anyakecskét. A tejminták gyűjtése 3 alkalommal, a laktáció első (az állatok kiválasztásakor), középső és utolsó szakaszában (1. mérés: 56. nap, 2. mérés: 118. nap, 3. mérés: 196. nap) történt az esti fejések során. Összesen 72 tejmintát gyűjtöttünk. Az első tejsugarak kifejése után anyánként egy 50 ml-es és egy 10 ml-es tégelybe mintákat gyűjtöttünk. Az 50 ml-es (bronopolt és natamycint tartalmazó) tejmintából tejzsír, tejfehérje, tejcukor és szomatikus sejtszám meghatározása történt. A tej beltartalmának (szárazanyag, tejfehérje, tejzsír, tejcukor) meghatározása LactoScope™ készülékkel (Delta Instruments Ltd., Netherlands) történt. A szomatikus sejtszám meghatározását fluoreszcenciás optoelektronikai technikát alkalmazó célműszerrel (Bentley FCM) végeztük (ÁT Kft, Gödöllő). A 10 ml-es tejmintákból felületi szélesztési módszerrel a tőgygyulladás előidéző baktériumfajok [CNS (koaguláz-negatív Staphylococcusok); Corynebacterium sp.; Staphylococcus aureus; Streptococcus uberis; Streptococcus dysgalactiae] kimutatását végeztük el (ÁT Kft, Gödöllő). Az adatok statisztikai kiértékelését az SPSS 21.0 programcsomaggal végeztük (átlag, szórás, Chi2 teszt). 403

Eredmények és értékelés A vizsgálat során gyűjtött tejminták összetételét, valamint a szomatikus sejtszám nagyságát az 1. táblázat tartalmazza. 1. táblázat. A vizsgált kecsketej beltartalmi összetevői, egyes fizikai és higiéniai jellemzői (n=72) Table 1. Some ingredients and physical and hygienic parameters of goat milk samples (n=72) Átlag

Szórás

Terjedelem (min.-max.)

Tejzsír (g/100g)

3,05

0,98

1,29–5,75

Tejfehérje (g/100g)

3,11

0,43

2,20–4,27

Tejcukor (g/100g)

4,36

0,20

3,86–4,80

Szomatikus sejtszám (log sejt/ml)

5,69

0,41

4,76–6,60

Vizsgált jellemző

A mért értékeink hasonlóak voltak mások (3, 6) eredményeihez. Az átlagos szomatikus sejtszám értéke kedvezőnek tekinthető, mivel kisebb volt, mint mások eredményei (4, 5). Továbbiakban a laktáció szakaszai és a tőgybimbó morfológia szerint értékeltük a kapott eredményeinket. A tőgypatogén baktériumok előfordulási arányát tőgybimbó típusonként és laktáció szakaszaiként a 2. táblázat mutatja be. 2. táblázat. Tőgypatogén baktériumok előfordulási aránya tőgybimbó típus és laktáció szakasza szerint (%) Table 2. Percentage distribution of udder pathogen bacteria species by teat form and lactation section (%) Tulajdonság

Laktáció eleje

Laktáció közepe

Laktáció vége

H

T

H

T

H

T

Negatív

75,0a

33,3b

50,0

58,3

66,7a

33,3b

Pozitív

25,0a

66,7b

50,0

41,7

33,3a

66,7b

CNS

8,3a

41,7 b

41,7a

25,0b

16,7a

41,7b

Corynebacterium sp

16,7

25,0

8,3

8,3

16,7

25,0

0

8,3

Pozitív mintán belül

Staphylococcus sp.

H: hengeres; T: tölcséres tőgybimbó típus; ab=P<0,05 – szignifikáns eltérés H és T oszlopok között A vizsgálat során az összes gyűjtött tejminta 52%-ban nem találtunk tőgyegészségre káros baktériumfajokat, a pozitív minták közül legnagyobb arányban az ún. minor tőgypatogén fajokat tudtuk kimutatni. Csak egy mintában találtunk igen veszélyes tőgypatogént, Staphylococcus aureus baktériumokat. Vizsgálatunkban leginkább koaguláz-negatív Staphylococcusokat és Corynebacterium fajok találtunk, az eredményeink hasonlóak voltak más szerzők (1, 2) megállapításaihoz. 404

A laktáció szakaszai között az egyes baktérium fajok aránya között kisebb eltérések kimutathatóak, de lényegi eltérések a két tőgybimbó forma között nem voltak. A hengeres tőgybimbójú állatok a laktáció szakasza szerint 50-75%-ban voltak negatív minták, átlagosan a minták 64%-ában nem mutattunk ki semmilyen tőgyegészség szempontjából káros kórokozót. A minták 36%-ban volt jelen az említett baktériumfajok valamelyike. Ezzel szemben a tölcséres tőgybimbójú állatok mintáinak csak 33-58 %-ából, átlagosan 42 %-ából, nem tudtunk kimutatni tőgyegészségre káros kórokozót a tejmintákból. A hengeres tőgybimbójú kecskék tejében csak a CNS és a Corynebacterium sp. voltak jelen, a tölcséres tőgybimbójú minták közül egy mintában kimutatható volt a Staphylococcus aureus is, amely jelentős a tőgygyulladás kialakulására. A pozitív mintákban, a tőgybimbó formától függetlenül, legnagyobb arányban a koaguláz-negatív Staphylococcusok kórokozókat találtuk (62 %), majd ezt követték Corynebacterium fajok 35%-kal (Staphylococcus aureus 3% volt). A tőgybimbó alakja jelentős mértékben befolyásolta a tőgyegészség szempontjából káros baktériumok megtelepedését. Következtetések és javaslatok A hengeres tőgybimbójú kecskék tejében kisebb arányban fordultak elő a tőgyegészség szempontjából káros baktériumfajok. A laktáció szakasza kismértékben befolyásolta a tőgypatogén fajok előfordulási arányát. A tölcséres tőgybimbójú állatok fogékonyabbak lehetnek a bakteriális fertőzésekre, így nagyobb eséllyel alakulhatnak ki tőgyegészségügyi gondok, mint hengeres tőgybimbójú társaiknál. Javasoljuk a hengeres tőgybimbó típusra történő szelekció alkalmazását, amellyel higiéniai szempontból kedvezőbb minőségű nyerstej termelése érhető el. Köszönetnyilvánítás Köszönjük a Fuchs-Tej Kft munkatársainak a vizsgálatunkhoz nyújtott segítségüket. Munkánkat a KTIA_AIK_12-1-2012-0012 és az Emberi Erőforrások Minisztériuma által biztosított "Kutató Kari Kiválósági Támogatás – 9878/2015/FEKUT" pályázatok támogatták. IRODALOM 1. Bergonier, D. – De Crémoux, R. et al.: Mastitis of dairy small ruminants. Vet. Res., 2003. 34. 689-716. 2. Delano, M. L. – Mischler, S. A. – Underwood, W. J.: Biology and Diseases of Ruminants: Sheep, Goats and Cattle. In: Fox, J.G. – Anderson, L.C. et al. (szerk.): Laboratory Animal Medicine - A volume in American College of Laboratory Animal Medicine. Academic Press. New York, USA, 2002. 555. 3. Koop, G. – Dik, N. et al.: Repeatability of differential goat bulk milk culture and associations with somatic cell count, total bacterial count, and standard plate count. J. Dairy Sci., 2010. 93. 2569-2573. 4. Olechnowicz, J. – Sobek, Z.: Factors of variation influencing production level, SCC and basic milk composition in dairy goat. J. Anim. Feed Sci., 2008. 17. 41-49. 5. Pajor, F. – Németh, Sz. – Barcza, F. – Gulyás, L. – Póti, P.: Néhány tőgy és tőgybimbó tulajdonság kapcsolata a szomatikus sejtszámmal magyar parlagi kecske fajtában. Állatteny. Takarm., 2009. 58. 4. 369-378. 6. Pajor, F. – Weidel, W. – Németh, Sz. – Gulyás, L. – Bárdos, L. – Polgár, J. P. – Póti, P.: A szomatikus sejtszám és a tejtermelés, a beltartalmi összetétel, valamint egyes fizikai tulajdonságok közötti összefüggések vizsgálata magyar parlagi kecskefajtában. Magy. Állatorv. Lapja, 2012. 134. 265-270.

405

Diszbakteriózis kimutatása hidrogén kilégzési teszt segítségével szopós bárányokban Bacterial overgrowth can be detected by breath hydrogen measurement before clinical manifestations in suckling lambs Jávor András1, Nagy Anikó1,2, Papp-Bata-Ágnes3, Vass Nóra1*, Oláh János1, Csiki Zoltán2 1

Debreceni Egyetem Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Kar, Állattudományi, Biotechnológiai és Természetvédelmi Intézet, 4032 Debrecen, Böszörményi u.138. 2 Debreceni Egyetem Általános Orvostudományi Kar, Belgyógyászati Intézet, 4032 Debrecen, Nagyerdei körút 98. 3 Debreceni Egyetem Gazdaságtudományi Kar, Marketing és Kereskedelem Intézet, 4032 Debrecen, Böszörményi u.138. *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A hidrogénkilégzési teszt rutinvizsgálatnak számít a humán orvoslásban, sikeresen alkalmazzák a gasztrointesztinális állapot felmérésére. Kizárólagosan tejjel táplált bárányok esetében alkalmaztuk a módszert a bélrendszer baktériumtömegének illetve annak aktivitásának feltérképezésére, még mielőtt az állatok a diszbakteriózis bármilyen klinikai tünetét mutatták. Az éhomi (0’) mérést követően az etetés után 30’ 60’ és 90’ perccel történtek a mérések. A vizsgálat utáni nyomonkövetési időszak alatt 6 bárányban alakult ki hasmenés. Az A csoportban (egészséges) az éhomi ürített hidrogénkoncentráció mediánja 1 ppm volt, amely 60 perccel etetés után nőtt szignifikánsan (p=0,004). A B csoportban (hasmenéses) az éhomi kilélegzett hidrogénkoncentráció 7,5 ppm, amely 90 perccel az etetés után emelkedett szignifikánsan (p=0,0046). A két csoport éhomi értékei között szignifikáns különbség mutatkozik (p≤0,001), amely megtalálható mindegyik mérési pontnál (p≤0,001). A kilélegzett hidrogén mennyiségének mérése szopós bárányok esetében tehát egy olcsó, non-invazív eljárás, lehetőség arra, hogy már a szubklinikai stádiumban detektálható legyen a bélflóra egyensúlyának felborulása. Kulcsszavak: hidrogén kilégzési teszt, bárány, diszbakteriózis SUMMARY Hydrogen breath test is routinly used in human medicine for estimating gastrointestinal function. The aim of our study was to assess the patterns of breath hydrogen excretion in suckling lambs for estimating the amount and activity of bacteria in the intestines, before the animals' show any signs of disbacteriosis. Breath hydrogen was measured after overnight fasting and at 30, 60 and 90 minutes after the start feeding. During the follow-up period, 406

clinical signs of diarrhea developed in six lambs. In Group A (healthy lambs), the median level of baseline breath hydrogen was 1.00 parts per million. We observed a significant elevation in breath hydrogen levels 60 minutes after feeding (P=0.004). Regarding Group B (the lambs in which clinical signs of diarrhea developed), the baseline breath hydrogen level was 7.5 ppm, which was elevated 90 minutes after feeding (P=0.0046). We found significant difference between the baseline levels of Group A and B (P≤0.001), and this significancy is present at all measure points (P≤0.001). Hydrogen breath test in suckling lambs may be a cheap and non-invasive tool for indicating potential bacterial overgrowth before any clinical signs of diarrhea. Key words: Hydrogen breath test, lamb, disbacteriosis Bevezetés A hidrogén kilégzési teszt egy könnyen kivitelezhető, non-invazív és olcsó diagnosztikai módszer a gasztrointesztinális állapot felmérésére. Rutinvizsgálatnak számít a humán orvoslásban, sikeresen alkalmazzák a vékonybél szénhidrát malabszorpció, (1) a vékonybélben kórosan elszaporodott baktériumok indirekt detektálására (7) és az orocoecalis tranzitidő megállapítására (2). Működési elve azon alapul, hogy a bélrendszerben élő baktériumok fermentációja által termelt H2 gáz diffundál a vérbe, ami a tüdőn keresztül ürül, tehát a kilélegzett levegőben mennyisége mérhető (3). A kilélegzett levegőben megjelenő hidrogén csak anaerob anyagcsere útján keletkezhet, tehát a H2 mennyisége utalhat a bélben lévő anaerob baktériumok mennyiségére és metabolikus aktivitására (6). Kutyák (10), macskák (8) és borjak (4, 5, 9) esetében az állatorvosi szakirodalom említ a fentiekkel kapcsolatos eredményeket, azonban kiskérődzőknél nem végeztek még hasonló vizsgálatokat, holott a kizárólagos tejtáplálás időszaka lehetővé tenné az eszköz használatát. A vizsgálat célja az volt, hogy újszülött/néhány hetes (kizárólagosan tejjel táplált) bárányok esetében alkalmazzuk a módszert a bélrendszer baktériumtömegének illetve annak aktivitásának feltérképezésére, még mielőtt az állatok a diszbakteriózis bármilyen klinikai tünetét mutatnák. Feltételezzük, hogy a bélflóra egyensúlyának eltolódása már a szubklinikai fázisban befolyásolni fogja a kilélegzett hidrogén mennyiségét. Kísérleti leírás A vizsgálatba 52 darab, 15,4±1,6 napos, 6,59±1,74 kg tömegű, egészséges (antibiotikum kezelés alatt sem a vizsgálat alatt, sem az azt megelőző két hétben nem álló), közepes kondíciójú dorper bárányt vontunk be. A bárányokat és az anyaállatokat a Debreceni Egyetem Kismacsi Kísérleti Telepén azonos környezeti feltételek között tartottuk, az anyaállatokat az etetésük idejére szeparáltuk, így a bárányok nem jutottak hozzá a takarmányhoz, csak tejjel táplálkoztak. A hidrogénkilégzés mennyiségét Gastro+„Gastrolyzer” hidrogén monitorral határoztuk meg (Gastro+Gastrolyser, Bedfont Scientific Ltd., Rochester, Kent, ME1 3QX, Anglia). A vizsgálatba bevont állatok H2 kilégzési mintavétele szájmaszkkal történt. A humán orvoslásban csecsemőknél használt szilikon alapanyagú szájmaszkot alakítottuk át a bárányok számára, melynek segítségével az állatok által szájon és orron át ürített hidrogént egyidejűleg 407

tudtuk mérni. Az állatok 30 másodpercig lélegeztek a maszkba. A vizsgálatot megelőző napon a bárányokat elválasztottuk az anyáktól éjszakára, így 12-14 órás táplálékmegvonás után mértük az éhomi, kiinduló hidrogénmennyiséget. Ezután az anyaállatokat odaengedtük a bárányokhoz 30 percre, ez idő alatt a szoptatás megtörtént. Majd újból elzártuk az állatokat és megtörtént a második mérés. A második mérést 30 perces intervallumokkal követte a harmadik és negyedik hidrogénszint-detektálás, tehát éhomi (0’), és az etetés után 30’ 60’ és 90’ perccel történtek a mérések. A vizsgálati nap után két hetes nyomonkövetés történt, melynek során minden nap ellenőriztük a bárányok egészségi állapotát. A nyomonkövetési időszak alatt 6 bárányban alakult ki hasmenés. A statisztikai elemzést SPSS szoftver 20.0 verzió (Chicago, IL, USA) segítségével végeztük. Az adatok eloszlásának feltérképezéséhez Kolmogorov-Smirnov tesztet alkalmaztunk. Normál eloszlás esetén meghatároztuk az adatok átlagát ± szórását (SD, standard deviation), ebben az esetben ANOVA, független mintás és páros t-tesztet futattunk le, az adatoknak megfelelően. Nem normál eloszlás során medián, minimum és maximum értékeket határoztunk meg, Kruskal-Wallis tesztet és Mann-Whitney tesztet alkalmaztunk. A kategorikus adatokat eloszlásnak megfelelően páros t-tesztet illetve Wilcoxon tesztet használtunk. A különbséget p<0,05 értéknél tekintettük szignifikánsnak. Eredmények A statisztikai analízis során az egészséges (A=46 bárány) és a hasmenést mutató (B=6 bárány) bárányokat két külön csoportként kezeltük. Az „A” csoportban az éhomi ürített hidrogénkoncentráció 1,00 ppm volt (minimum: 0,00 ppm, maximum: 2,00 ppm). Ezt az eredményt összevetettük az etetés után 30 perccel [medián: 1 (0,00-6,00) ppm], 60 perccel [medián: 1 (0,00-7,00) ppm] és 90 perccel [medián: 4 (0,00-7,00) ppm] kapott értékekkel. Eredményeink alapján megállapíthatjuk, hogy a kilélegzett hidrogén koncentrációja 60 perccel etetés után nőtt meg szignifikánsan az egészséges bárányoknál (p=0,004). A „B” csoportban (bárányok hasmenéssel) is összehasonlítottuk az éhomi [medián: 7,5 (7,008,00) ppm], a 30 perccel [medián: 7,5 (7,00-8,00) ppm], 60 perccel [medián: 8 (7,00-9,00) ppm] és 90 perccel etetés utáni hidrogénkoncentrációt a kilélegzett levegőben [medián: 9 (7,00-10,00) ppm]. Eredményeink azt mutatják, hogy a hidrogén mennyisége 90 perccel az etetés után emelkedett meg ebben a csoportban szignifikánsan (p=0,046). Fontos eredménye a vizsgálatnak, hogy a két csoport éhomi értékei között már szignifikáns különbség mutatkozik (p<0,001) és ez a különbség stabilan megtalálható mindegyik mérési pontnál (p<0,001). Az A és B csoport bárányainak eredményeit az 1. ábra mutatja be.

408

1. ábra. Az egészséges (A) és a későbbiekben gasztrointesztinális (GI) tüneteket mutató bárányok hidrogén kilégzési értékei Figure 1. Hydrogen measurement results of healthy lambs (Group A) and lambs with subsequent gastrointestinal symptomes (Group B)

Az eredmények értékelése során megállapítottuk, hogy az egészséges bárányok éhomi hidrogénkilégzési értéke 1,00 ppm, amely megegyezik az egészséges borjak eredményeivel (9). Diagnosztikai és prognosztikai értékkel bír, hogy az egészséges és a későbbiekben (2 héten belül) hasmenéses tüneteket produkáló állatok hidrogénkilégzése szignifikánsan eltér minden mérési pontnál (p<0,001), és az éhomi értékek is statisztikai különbséget mutattak (p<0,001) már a hasmenés klinikai manifesztációja előtt. A kilélegzett hidrogén mennyiségének mérése szopós bárányok esetében tehát egy olcsó, noninvazív eljárás, lehetőség arra, hogy már a szubklinikai stádiumban detektálható legyen a bélflóra egyensúlyának felborulása. A módszer alkalmazása a megfelelő állategészségügyi kezelés elkezdése mellett megelőzheti egy súlyosabb, legyengüléssel és hasmenéssel járó állapot kialakulását. Ugyanakkor fontos megjegyezni, hogy további, nagyobb állatlétszámmal elvégzett kísérletek és parazitológiai/mikrobiológiai stb. vizsgálatok szükségesek még a módszer kidolgozásához, és gyakorlati alkalmazhatóságához.

409

IRODALOM 1. Bond, J. H. − Levitt, M. D.: Quantitative measurement of lactose absorption. Gastroenterology, 1976. 70. 1058-1162. 2. Bond, J. H. − Levitt, M. D. et al.: Investigation of small bowel transit in man utilizing pulmonary hydrogen (Hz) measurements. J. Lab. Clin. Med., 1975. 85. 546-555. 3. D'angelo, G. − Di Rienzo, T. A. et al.: Tricks for interpreting and making a good report on hydrogen and 13C breath tests. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci., 2013. 17. Suppl 2. 90-98. 4. Holland, R. E. − Herdt, T. H. et al.: Breath hydrogen concentration and small intestinal malabsorption in calves. Am. J. Vet. Res., 1986. 41. 2020-2024. 5. Holland, R. E. − Herdt, T. H. et al.: Pulmonary excretion of H2 in calves with cryptosporidiuminduced malabsorption. Dig. Dis. Sci., 1989. 34. 1399-1404. 6. Mastropaolo, G. − Rees, W. D.: Evaluation of the hydrogen breath test in man: definition and elimination of the early hydrogen peak. Gut., 1987. 28. 721-725. 7. Metz, G. − Gassul, M. A. et al.: Breath hydrogen test for small intestinal bacterial colonisation. Lancer, 1976. 1. 668-669. 8. Muir, P. − Papasoutiotis, K. et al.: Evaluation of carbohydrate malassimilation and intestinal transit time in cats by measurement of breath hydrogen excretion. Am. J. Vet. Res., 1991. 52. 1104-1109. 9. Nappert, G. − Hamilton, D. et al.: Determination of lactose and xylose malabsorption in preruminant diarrheic calves. Can. J. Vet. Res., 1993. 57. 152-158. 10. Washabau, R. J. − Strombeck, D. R. et al.: Use of pulmonary hydrogen gas excretion to detect carbohydrate malabsorption in dogs. J. Am. Vet. Med. Assoc., 1986. 189. 674-679.

410

A benzimidazol-rezisztencia vizsgálata molekuláris diagnosztikai módszerrel, tenyésztett gímszarvasból izolált Haemonchus contortus fonálférgekben Benzimidazole resistance detection by molecular diagnostic method in Haemonchus contortus recovered from farmed red deer Nagy Gábor1*, Csivincsik Ágnes2, Zsolnai Attila3, Sugár László4

1

Kaposvári Egyetem, Agrár- és Környezettudományi Kar, Takarmányozástani Tanszék, H-7400 Kaposvár-Guba S. u. 40. 2 Kaposvári Egyetem, Egészségügyi Centrum Diagnosztikai és OnkoradiológiaiIntézet, H-7400 Kaposvár-Guba S. u. 40. 3 Kaposvári Egyetem, Agrár- és Környezettudományi Kar, Biokémiai Tanszék H-7400 Kaposvár-Guba S. u. 40. 4 Kaposvári Egyetem, Agrár- és Környezettudományi Kar, Vadbiológiai és Etológiai Tanszék H-7400 Kaposvár-Guba S. u. 40. *

e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS Kutatásunkban 20 – növendék, kerti gímszarvasokból származó – hím Haemonchus contortus PCR-RFLP vizsgálatát végeztük el. A férgekben az 1. izotípusú ß-tubulin gén 200. kodonján előforduló pontmutáció (SNP) előfordulását kerestük. A vizsgált állományban a homozigóta rezisztens (RR) genotípusú férgek aránya – 95% konfidencia intervallum figyelembevételével – 37,2–79,1%-nak bizonyult; a féregpopuláció a vizsgált tulajdonságra nézve Hardy–Weinberg egyensúlyban volt. Eredményeink alapján valószínűsíthető, hogy a benzimidazol folyamatos használata megnöveli a gyógyszer-rezisztenciát okozó allél frekvenciáját az érintett féregpopulációban. Kulcsszavak: gímszarvas, albendazol, rezisztencia, Haemonchus contortus SUMMARY We examined 20 male Haemonchus contortus derived from farmed red deer yearlings. The study was carried out to determine the proportion of single nucleotide polymorphism (SNP) at codon 200 of isotype 1 ß-tubulin gene. The calculated proportion of homozygous resistant specimen (RR) proved 37.2–79.1% (confidence interval 95%). By these results the worm population was in Hardy–Weinberg equilibrium. Our findings suppose that continuous albendazole usage could increase the proportion of resistant allele frequency in the worm population. 411

Keywords: red deer, albendazole, resistance, Haemonchus contortus Bevezetés A féreghajtó-szerekkel szembeni rezisztencia világszerte jelentős gazdasági és állategészségügyi problémát okoz a legeltetett kérődző-állományokban (5). Nem háziasított kérődző fajok tartása során külön kihívást jelent a megfelelő gyógykezelési módszer, a hatóanyag és az adagolás megválasztása. Tekintettel arra, hogy az anthelmintikumok szokásos engedélyezési eljárása során a vadon élő kérődzőkben történő alkalmazás lehetőségeit nem vizsgálják, így a gyógyszerkészítmények használati utasításának szigorú követése sem jelent egyértelműen hatékony alkalmazást e fajokban. A farm körülmények között tartott gímszarvas egyik legnagyobb gazdasági kárt okozó állategészségügyi problémáját éppen a nehezen kezelhető helmintózisok jelentik. Anyag és módszer A vizsgálathoz felhasznált férgeket a szarvasfarm vadfeldolgozójában gyűjtöttük, növendék állatok (n=7) vágása során. Az oltókból kiemelt férgeket alkoholban tároltuk a vizsgálat megkezdéséig. Ismerve a farmon folytatott parazitológia védekezési stratégiát, feltételezésünk az volt, hogy a rezisztens férgek aránya a H. contortus populáción belül eléri a 20%-ot. Ennek igazolásához legalább 13 férget kellett megvizsgálnunk (6). A molekuláris vizsgálat során PCR-RFLP módszert alkalmaztunk, amellyel a vizsgált féregegyedekben az 1. izotípusú ß-tubulin gén 200. kodonján előforduló pontmutáció (SNP) jelenlétét kerestük (9). A kapott eredmények statisztikai értékelése Sterne-féle egzakt próbával (8), illetve az R-statistics statisztikai program (3.1.1) ’HardyWeinberg’ 1.5.4 verziószámú csomagjának segítségével (3) történt. Eredmények A vizsgálat során kapott genotípus és allélgyakoriságok adatait az 1. Táblázat tartalmazza. A elvégzett statisztikai számítás alapján a vizsgált tulajdonságra nézve a populáció Hardy– Weinberg egyensúlyban volt (p=0,55). Az RR genotípus Sterne-féle egzakt módszerrel becsült valós prevalenciája a parazita-populáción belül 37,23–79,10% (CI 95%). Megvitatás Vizsgálatunkban az R allél (80 %) és az RR genotípus (60 %) magas arányát, ezzel a benzimidazol-rezisztencia egyértelmű jelenlétét bizonyítottuk az érintett gímszarvasállományban. Feltételezésünk, hogy a rezisztencia kialakulását lassító anthelmintikum rotációt teljesen mellőző, 17 éve tartó albendazol-használat olyan szelekciós nyomást okozott az érintett féregpopulációban, mely az R allél nagyarányú elterjedését eredményezte (2). Véleményünk szerint a tapasztalt, jelentős mértékű rezisztencia kialakulását számos tényező, így a takarmányozás hibái, a természetestől eltérő tartásmód és a hatóanyag szarvasfélékre jellemző farmakokinetikája gyorsíthatta (4, 7). Ezekben a fajokban az albendazol lebontását végző májenzimek gyorsabban és másféle metabolitok képződése mellett bontják le a szert, 412

mint a házi kérődző fajok, ezáltal az azokra kidolgozott adagolási útmutatók a szarvasfélék kezelése során korlátozottan használhatók (1, 10, 11). Eredményeink és a fent ismertetett élettani sajátosságok alapján javasoljuk a tenyésztett szarvasfélék féregellenes kezeléséhez fajspecifikus adagolási útmutató kidolgozását, valamint szélesebb látókörű, összetett védekezési stratégia alkalmazását, mely magába foglalja a faj élettani sajátosságait figyelembe vevő tartást és takarmányozást is. IRODALOM 1. Delatour, P. – Garnier, F. et al.: Chiral behaviour of the metabolite albendazole sulphoxid in sheep, goats and cattle. Res. Vet. Sci., 1991. 50. 134-138. 2. Dobson, R. J. – Hosking, B. C. et al.: Preserving new anthelmintics: A simple method for estimating faecal egg count reduction test (FECRT) confidence limits when efficacy and/or nematode aggregation is high. Vet. Parasitol., 2012. 186. 79-92. 3. Graffelman, J.: The number of marker sin the HapMap Project: Some notes on Chi-square and exact tests for Hardy–Weinberg equilibrum. Am. J. Hum. Gen., 2010. 86. 813-823. 4. Křížová-Forstová, V. – Lamka, J. et al.: 2011. Factors affecting pharmacokinetics of benzimidazole anthelmintics in food-producing animals: The consequences and potential risks. Res. Vet. Sci., 2011. 91. 333-341. 5. Papadopoulos, E. – Gallidis, E. – Ptochos, S.: Anthelmintic resistance in sheep in Europe: A selected review. Vet. Parasitol., 2012. 198. 85–88. 6. Pfeiffer, D. U.: Veterinary Epidemiology – An introduction. Royal Veterinary College, North Mymms, UK. 2002. http://ww3.panaftosa.org.br/Comp/MAPA/431857.pdf 7. Prichard, R. K.: Interaction of host physiology and efficacy of antiparasitic drugs. Vet. Parasitol., 1985. 18. 103-110. 8. Reiczigel J.: Confidence intervals for the binomial parameter: some new considerations. Stat. Med., 2003. 22. 611-662. 9. Tiwari, J. – Kumar, S. et al.: Detection of benzimidazole resistance in Haemonchus contortus using RFLP-PCR technique. Vet. Parasitol., 2006. 138. 301–307. 10. Velík, J. – Baliharová, V. et al.: Liver microsomal biotransformation of albendazole in deer, cattle, sheep and pig some related wild breeds. J. Vet. Pharmacol. Ther., 2005. 28. 377-384. 11. Virkel, G. – Lifschitz, A. et al.: Comperative hepatic and extrahepatic enantioselective sulfoxidation of albendazole and fenbendazole in sheep and cattle. Drug. Metab. Dispos., 2004. 32. 536-544.

413

Brucellosis in Kosovo: a challenge for the development of the sheep industry and consequences to public health Brucellózis Koszovóban – a juhtenyésztés fejlesztése szempontjából kihívás, valamint annak népegészségügyi következményei Hamidi Afrim1*, Sylejmani Driton1, Robaj Avni1, Noci Bardhyl1, Ramadani Naser2, Melzer Frank3, Mayer-Scholl Anne4, Al-Dahouk Sascha4, Noeckler Karsten4 1

Department of Veterinary Medicine, Faculty of Agriculture and Veterinary, Prishtina, Kosovo 2 National Public Health Institute, Prishtina, Kosovo 3 Friedrich Loeffler Institute, Jena, Germany 4 Federal Institute for Risk Assessment, Berlin, Germany *e-mail: [email protected]

Sheep and goat Brucellosis in Kosovo has been reported in the last years and human brucellosis infections have mostly been in association with sheep and goat brucellosis. The aim of this study was the determination of the brucellosis immune status in three sheep herds with a small number of goats from two endemic regions in Kosovo due to high abortion rates in these herds. The possible association of sheep and goat brucellosis with human brucellosis cases from these households was aimed. The disease is endemic in Kosovo and surrounding countries. In the first herd out of 49 sheep and goats, 11 animals resulted positive using Rose Bengal Test (RBT) and Complement Fixation Test (CFT). 12 corresponding milk samples resulted positive using PCR and only one milk sample (goat) using horizontal method for isolation was confirmed as Brucella melitensis. A Brucella strain isolated from a goat’s milk sample was classified as Brucella melitensis biovar 3. In the second herd all of the 4 examined aborting sheep resulted brucella positive using both RBT and CFT. Out of 240 sheep in the third herd, 48 sheep resulted positive for brucellosis using RBT and 94 sheep resulted positive using CFT, showing a difference between both methods. This study shows the endemicity of brucellosis in Kosovo and the probably unknown brucella status of animals and the low vaccination efficacy as well as the economic impact of brucellosis in sheep industry, taking in consideration the consequences of animal disposal after an outbreak confirmation and sustainability of the business (1). Key words: animal and human brucellosis, endemic, B. melitensis REFERENCE 1. Hamidi, A.- Mayer-Scholl, A. et al.: Isolation and identification of Brucella melitensis biovar 3 from vaccinated small ruminants: a public health threat in Kosovo. Transboundary and Emerging Diseases, 2015. doi:10.1111/tbed.12336, 2015.

414

Diversity of parasitosis in sheep in the Republic of Moldova Juhok prazitózisainak változatossága a Moldovai Köztársaságban Nafornita Nicolae* Institute of Zoology of Academy of Sciences of Moldova Academiei str, 1, Chişinău, MD – 2028, Republic of Moldova *e-mail: [email protected]

Within the animal world parasites represent a permanent component of the natural and anthropic ecosystems, inhabiting various biocenosis terrestrial or aquatic (Fuehrer et al., 2011). The recent researches done in the Republic of Moldova show a wide prevalence (90,0-98,0%) in both animals and humans causing great social (Lungu, 2013) and economic losses (Zgardan, 1985- 2008, Erhan,2005-2013, Cercel,1997-2010). The study of parasitosis was carried out on 1495 adult sheep (36-60 months) and 557 young sheep (3-18) from different zones of Moldova during the period 2013-2015. The parasitological laboratory investigations were used ovohelminthoscopic (Fullborn) and larvohelminthoscopic (Baerman) methods. The results of the research denote a high prevalence of parasitic invasions (90-100%) in both groups of age in all three zones of the country (the North, the Centre and the South). In adult sheep, the prevalence of Trematodosis (fasciolosis, dicroceliosis) constitutes 51.5%, of Nematodosis – 100% (strongyloidosis, trichostrongylidosis, strongylosis, nematodirosis, dictiocaulosis, haemonchosis), of Cestodosis imaginalis (monieziosis) – 37.0% and Protozoosis (coccidiosis) – 88.0%. While in young sheep, the prevalence of Trematodosis constitutes 54.0%, of Nematodosis-94.0%, of Cestodosis imaginalis – 38.5% and Protozoosis – 85.0%. The study, show the identified parasites are included in the same correlations and inhabit in both adult and young sheep. This fact denotes a large circulation of parasitic agents within the infected flock of sheep on the polluted pastures and contaminated sheepfolds.

415

Cystic echinococcosis in sheep from Republic of Moldova Moldovai juhok cisztás echinococcosisa Chihai Oleg1*, Umhang Gérald3, Erhan Dumitru1, Boué Franck3, Tălămbuţă Nina2, Rusu Ştefan1, Melnic Galina1, Mereuţă Mihai4 1

Institute of Zoology of the Academy of Sciences of Moldova, Chisinau, Moldova 2 Free International University of Moldova, Chisinau, Moldova 3 ANSES, Nancy Laboratory for Rabies and Wildlife, National Reference Laboratory for Echinococcus spp., wildlife surveillance and eco-epidemiology unit, France 4 National Agency for Food Safety, Chisinau, Moldova *e-mail: [email protected]

The aim of the study was to assess the epidemiology of cystic echinococcosis in slaughtered sheep, from January to February, 2012, in the Republic of Moldova. The carcasses and internal organs of the slaughtered animals were examined morphopathologically in order to detect hydatid cysts. The animals were divided into three groups according to their age (1-2, 2-5, >5 years old). The infection level was described as low if a quarter of the organ was affected, moderate if a half of the organ was affected, and severe if almost the entire organ was infected. By microscopic examination, cysts were classified as fertile (viable cysts with protoscolices), sterile (apparently viable acephalocysts), and degenerated (calcified or caseous). The sterile or degenerated cysts were classified as infertile. From the total of 5580 of the examined sheep, 3454 heads (61.89%) were infected. The prevalence was higher for sheep breed in collective farms (80.00%) compared to private households (45.03%). In 36.88% of cases, hydatid cysts were found in the animals’ liver, in 11.87% in their lungs, and in 51.24% of cases in both liver and lungs (mixed). The infection was more observed as severe for both liver (68.42%) and lungs (49.38%) in private households compared to collective farms, where the infection was generally moderate (48.84) in liver and low in lungs (47.37%). The prevalence is increasing according to the increase of the age: 86.01% in the oldest (>5 years) animals, 71.00% middle-aged (2-5 years), and 15.13% of younger (1-2 years) animals. A fertility rate of 47.6% was observed in sheep with very similar values in both organs. In order to elucidate the causes of high hydatidosis prevalence in the Republic of Moldova, it is strictly necessary to continue this research.

416

Különböző genotípusú bárányok hízlalási és vágási eredményei The results of fattening and slaughtering lambs of different genotypes Vigh Zoltán*, Kecskés Borbála, Rádli András Pannon Egyetem, Georgikon Kar, Állattudományi és Állattenyésztéstani Tanszék, 8360 Keszthely, Deák F. u. 16. *e-mail: [email protected]

A juhok hústermelő képessége az adott fajtára jellemző növekedési és fejlődési paraméterektől jelentős mértékben függő tulajdonság. A magyar merinó állományból véletlenszerűen kiválasztásra került 210 olyan vemhes anya, melyek közül korábban 70-et Hampshire, másik 70-et Charollais, ill. a fennmaradó 70-et magyar merinó fajtájú kosok fedeztek. A vizsgálatba kontrollként bevonásra került 70 vemhes német húsmerinó anya is, amiket korábban a fajtájukba tartozó kosok termékenyítettek. A pároztatás csoportos módszerrel 2013 őszén, a bárányok születése 2014 májusában történt. Egy német húsmerinó anya a vemhesség alatt elhullott, így a telepen összesen 279 ellés zajlott le, melyekből 393 bárány született A juhok növekedését, tömeggyarapodását a bárány korának, illetve fejlődési fázisának függvényében eleinte legjelentősebb mértékben a genotípus, később az ivar befolyásolta. A genotípus elsősorban megtermelt hús mennyiségére és minősségére volt hatással, míg az ivar elsősorban a növekedés ütemét és a takarmányhasznosítást befolyásolta. A választási súlyra, és a vágás előtti súlyra jelentős befolyást gyakorolt a bárányok kora, melynek eltérése az egyes egyedek esetében remek összehasonlítási alapot teremtett. A fajták vizsgálatánál kiderült, hogy a kísérleti jelleggel alkalmazott Hampshire genotípus előnyös hatást gyakorolt a bárányok születési és vágási súlyára, ugyanakkor növekedési erélyére, súlygyarapodására negatívan hatott. Ennek köszönhetően a fajta csak kevéssel tudott jobb eredményt produkálni a többinél. A választási életkor vizsgálatánál a 70-85 napra választott bárányok mutatták a legjobb értéket, meghaladva a később választott egyedek súlyát. A hízlalás vizsgálatánál kiderült, hogy az első 40 nap alatt nagyobb napi súlygyarapodás volt tapasztalható, később a gyarapodás lelassult, és így akár gazdaságtalanná is válhat.

417

A körmözés rövid- és hosszú-távú hatásai tejelő tehenek vegetatív idegrendszeri működésére Short- and long-term effects of claw trimming on autonomic nervous system activity of dairy cows Kézér Fruzsina Luca1,2*, Kovács Levente1,2, Jurkovich Viktor1,3, Tőzsér János2, Szenci Ottó1,4 1

2

MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, H-2225 Üllő-Dóra major SZIE-MKK Állattenyésztés-tudományi Intézet, H-2100, Gödöllő, Páter Károly u. 1. 3 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Állathigiéniai, Állományegészségtani és Állatorvosi Etológiai Tanszék H-1078, Budapest, István u. 2. 4 SZIE Állatorvos-tudományi Kar, Haszonállat-gyógyászati Tanszék és Klinika, H-2225 Üllő – Dóra major *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A tejtermelő gazdaságokban az állatjóllét és a termelés növelése érdekében gyakran alkalmaznak időszakos kezeléseket. Vizsgálatunkban a sántaságot megelőző körmözés rövidés hosszú-távú stresszélettani hatásait vizsgáltuk szívritmus-változékonyság egyes mutatóival. A szimpatikus idegrendszeri hatást tükröző szívritmust (heart rate, HR) és a paraszimpatikus aktivitás jelzőszámát (root mean square of successive differences between R–R intervals, RMSSD) a következő időszakokban határoztuk meg: 1) a körmözés során és az azt követő 15 perces időszakban, 2) a körmözést követően 3-5 órával, 3) a körmözést követő 4. napon. A körmözés a HR és az RMSSD értékek jelentős növekedését okozta, azonban mindkét mutató esetében a körmözést követő 10. percre visszaállt a nyugalmi értékre. A kezelés napján és az azt követő 4. napon a fekvő testhelyzetben regisztrált értékek között tapasztaltunk különbséget (nagyobb RMSSD a körmözés napján), állás közben azonban nem. Eredményeink alapján a körmözés rövidtávon megterhelést okoz az állatok számára, hosszabb távú hatásainak vizsgálatára további állatok bevonása és gyakoribb mintavételezés szükséges. Kulcsszavak: szívritmus, szívritmus-változékonyság, körmözés, tejelő szarvasmarha SUMMARY On commercial dairy farms, temporal husbandry procedures are often used for the improvement of welfare and production. We investigated heart rate variability parameters for the assessment of short- and long term- physiological effects of functional claw trimming (CT) preventive for lameness. Besides sympathetic measure heart rate (HR), vagal parameter root mean square of successive differences between R–R intervals (RMSSD) was calculated for the following periods: 1) during claw trimming and 15 min thereafter, 2) 3–5 hours after 418

CT, 4 days after CT. During the treatment a parallel increase in HR and RMSSD was observed, however, after 10 min, both parameters returned to the baseline levels. RMSSD was higher on the day of CT compared to the fourth day after treatment, but only when measure in lying posture. No differences were observed in HR. Based on the results, CT means high stress for cows in short-term. The evaluation of long-term effects of CT on cardiac activity requires further investigation involving larger number of animals and a more often sampling. Key words: heart rate, heart rate variability, claw trimming, dairy cattle Bevezetés Tejtermelő gazdaságokban a leggyakoribb kezelések egyike a sántaságot megelőző körmözés, amely bár nem invazív beavatkozás, mégis, számottevő stresszel járhat. Az élettani és viselkedési változókat tenyésztési eljárások állatjólléti értékelésében gyakran alkalmazzák. A vegetatív idegrendszer működésében bekövetkező gyors változások megfelelő információt adnak a stresszválasz intenzitásáról (8). A szívritmus-változékonyság (heart rate variability, HRV) elemzése olyan stresszvizsgálati módszer, amellyel a vegetatív idegrendszeri működés nyomon követhető haszonállatokban (1). A HRV mutatóinak értékelésével több széleskörű kutatást is folytattak tejelő teheneken (2). Borjakban a szarvtalanítás és ivartalanítás okozta stressz szívműködési vonatkozásait vizsgálták (6, 7). E kutatások célja a fájdalom élettani hatásainak feltárása volt, csakúgy, mint tehenek esetében a rektális vizsgálat (3), és a szülészeti segélynyújtás nélküli ellés (4). Vizsgálatunk során az egyik időszakos, mégis rutin beavatkozásnak mondható kezelés, a körmözés, rövid-, és hosszú távú szívműködési hatásait tártuk fel. Anyag és módszer A vizsgálatot márciusban végeztük egy kisüzemi tehenészetben, holstein-fríz teheneken (n=12, életkor 5,2±1,3 év; ellésszám 2,7±0,9; kondíció 2,6±0,4). Az adatokat az állatok körmözésének napján, valamint az azt követő negyedik napon vettük fel. Az EKG R–R-távolságainak rögzítését a Polar Equine RS800 CX (Polar, Kempele, Finnország) műszerekkel végeztük. A szívműködési értékek rögzítését egy órás hozzászokási idő után kezdtük meg, a körmözés előtt fél órával. A nyugalmi értékek felvételéhez kizárólag az álló, valamint fekvő testhelyzetben rögzített R–R-adatsorokat használtuk fel. A körmözés körüli időszakot 7 fázisra osztottuk 1) a körmözés előtt 20 perccel (nyugalmi érték), 2) a kezelés első harmada, 3) a kezelés második harmada, 4) a kezelés harmadik harmada, 5) a kezelés utáni 5 percben, 6) a kezelés utáni 5–10. percben, 7) a kezelés utáni 10–15. percben. Az elemzésre alkalmas programok közül a Kubios 2.1 HRV szoftverét alkalmaztuk (5). Az adatsorokat 5 perces jelszakaszokon elemeztük. A HRV mutatói közül a szívritmust (heart rate, HR), az R-R-görbe spektrális felbontásával kapott HF mutatót (paraszimpatikus jelzőszám) valamint az egymást követő szívverések közötti távolságok különbségének négyzetgyökét (root mean square of successive differences of R–R-intervals, RMSSD) választottuk. A körmözés fázisai során számított HR- és HRV-értékeket lineáris kevert modellel elemeztük, paraméterenként. Az egyes értékek páronkénti összehasonlítását Bonferroni-féle post-hoc teszttel végeztük. A körmözés napján, valamint a körmözést követő negyedik napon fekvő és 419

álló testhelyzetben mért szívműködési értékeket a szórások és a varianciák egyezőségének vizsgálatát követően (Levene’s teszt) a Mann-Whitney-teszttel hasonlítottuk össze. Eredmények és értékelésük A HR a körmözés első, második, és harmadik harmadában (P<0,0001), valamint a körmözést követő 5 percben szignifikánsan nagyobb volt (P = 0,009) a nyugalmi értéknél (1/a. ábra). Az RMSSD-értékek a körmözés második harmada és a körmözést követő első 5 perc során nagyobbak voltak a nyugalmi értéknél (P = 0,015, P = 0,004, sorrendben, 1/b. ábra). Eredményeink alapján a körmözés, különösen annak első és második harmada erős stresszt okoz az állatok számára, amely a szimpatikus és paraszimpatikus idegrendszeri tónus együttes növekedését okozza. Ez a nagymértékű stressz a kezelést követő 10 percben mérséklődik. 1. ábra. A körmözés rövid - távú hatásai a szívritmus (HR), és az egymást követő szívverések közötti távolságok különbségének négyzetgyökében (root mean square of successive differences of R–Rintervals, RMSSD) kifejezve. Figure 1. Short-term effects of claw trimming (CT) on heart rate (HR) and root mean square of successive differences of R–R-intervals (RMSSD) ***

*** *** *** **

***

Magyarázat: 1: a körmözés előtt 20 perccel, 2: a kezelés 1. harmada, 3: a kezelés 2. harmada, 4: a kezelés 3. harmada, 5: a kezelés utáni 5 percben, 6: a kezelés utáni 5–10. percben, 7: a kezelés utáni 10–15. percben. Explanation: 1: 20 mins before claw trimming (CT), 2: first part of CT, 3: second part of CT, 4: third part of CT, 5: 0–5 min after CT, 6: between 5–10 min after CT, 7: between 10–15 min after CT.

Álló testhelyzetben mérve a HR értékeiben nem találtunk jelentős különbséget a kezelés napját és a kezelést követő negyedik napot összehasonlítva (1. táblázat). Az RMSSD értékeiben tapasztalt enyhe növekedés a vágusz tónus helyreállító működését és a körmözés napján állás közben fellépő nagyobb fájdalmat egyaránt tükrözheti, azonban e különbség – feltehetően a nagy szórásértékekből adódóan – nem volt statisztikailag alátámasztható. A HR fekvő testhelyzetben sem különbözött a két időszakot összehasonlítva. Az RMSSD értékei a körmözés délutánján nagyobbak voltak, mint a körmözést követő 4. napon (1. táblázat). Ez az eredmény – azaz nagyobb vágusz tónus a körmözés napján, mint 4 nappal 420

később – ellentétes az álló testhelyzetben tapasztalttal, mely azt jelentheti, hogy az állás a fekvéssel ellentétben jelentős fájdalommal jár a körmözést követő 3–5 órával. 1. táblázat: A körmözés napján, valamint a körmözést követő negyedik napon számított HR és RMSSD értékek állás és fekvés közben. Table 1. HRV parameters during standing and lying on the day of claw trimming and four days later. Átlag ± SD HRV mutatók A körmözést követő 3–5 órában

A körmözést követő 4. napon

Állás

HR

1/min

72.8 ± 8.1

79.2 ± 16.6

RMSSD

ms

17.9 ± 15.9

24.1 ± 40.2

HR

1/min

64.9 ± 7.3

66.5 ± 8.1

RMSSD

ms

35.4 ± 17.0**

20.5 ± 13.1

Fekvés

Statisztikailag igazolható különbség (statistical significance): *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001. HR: szívritmus (heart rate), szívverés/perc; RMSSD: az egymást követő szívverések közötti távolságok különbségének négyzetgyöke (root mean square of successive differences of R–Rintervals), ms=milliszekundum

Összességében megállapítható, hogy a körmözés folyamata és a körmözést követő néhány órás időszak igen megterhelő a tehenek számára. A körmözés hosszú-távú vegetatív idegrendszeri hatásai egyelőre tisztázatlanok. Ennek vizsgálata további állatok bevonásával és gyakoribb mérésekkel megbízhatóbb és pontosan magyarázható eredményekhez vezethet. IRODALOM 1. Borell Von, E. – Langbein, J. et al.: Heart rate variability as a measure of autonomic regulation of cardiac activity for assessing stress and welfare in farm animals: a review. Phys. Behav., 2007. 92. 293-316. 2. Kovács, L. – Jurkovich, V. – Bakony, M. – Póti, P. – Tőzsér, J.: Welfare assessment in dairy cattle by heart rate and heart rate variability – Literature review and implications for future research. Animal, 2014. 8. 316-330. 3. Kovács, L. – Tőzsér, J. – Szenci, O. – Póti, P. – Kézér, F. L. – Ruff, F. – Gábriel-Tőzsér, Gy. – Hoffmann, D. – Bakony, M. – Jurkovich, V.: Cardiac responses to palpation per rectum in lactating and nonlactating dairy cows. J. Dairy Sci., 2014. 97. 6955-6963. 4. Kovács, L. – Tőzsér, J. – Kézér, F. L. – Ruff, F. – Aubin-Wodala, M. –Albert, E. – Choukeir, A. – Szelényi, Z. – Szenci, O.: Heart rate and heart rate variability in multiparous dairy cows with unassisted calvings in the periparturient period. Phys. Behav., 2015. 139. 281-289.

421

5. Niskanen, J. P. – Tarvainen, M. P. et al.: Software for advanced HRV analysis. Comp. Meth. Prog. Biomed., 2004. 76. 73-81. 6. Stewart, M. – Stafford, K. J. et al.: Eye temperature and heart rate variability of calves disbudded with or without local anaesthetic. Phys. Behav., 2008. 93. 789-797. 7. Stewart, M. – Verkerk, G. A. et al.: Noninvasive assessment of autonomic activity for evaluation of pain in calves, using surgical castration as a model. J. Dairy Sci., 2010. 93. 3602-3609. 8. Task Force of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology: Heart rate variability: Standards of measurement, physiological interpretation and clinical use. Circulation, 1996. 93. 1043-1065.

422

Jersey, alternatíva a tejtermelésben Jersey, as an alternative in milk production Turi Róbert1*, Szenci Ottó2 1

2

Magánállatorvos, Fehérgyarmat MTA-SZIE Nagyállatklinikai Kutatócsoport, 2225 Üllő – Dóra Major *e-mail: [email protected]

ÖSSZEFOGLALÁS A tanulmány célja a Jersey fajta laktációs, szaporodásbiológiai, tőgyegészségügyi és egyéb állategészségügyi tulajdonságainak feltárása, előnyeinek és hátrányainak meghatározása a Holstein-fríz fajtával szemben egy több éven át zajló fajtaváltás tapasztalatai alapján. Eredményeink azt mutatják, hogy a vizsgált időszakban csökkent ugyan a termelt tej mennyisége (átl. 20,9 kg), de beltartalma (átl.: tejzsír 6,44%, tejfehérje: 4,48%) jelentősen emelkedett, az átlag milliliterenkénti szomatikus sejtszám tartósan 400.000 alatt volt, nőtt a spontánivarzások aránya, javult a fertilitás, a legfeltűnőbb azonban a két ellés közti idő csökkenése volt (109 nappal). A tejtermelés gazdaságosságát tekintve az árutej mennyiségén túl telepenként egyedileg vizsgálandóak az éves selejtezések, elhullások arányai, a takarmányköltségek, kiegészítők költségei, a szaporodásbiológiai paraméterek, a felhasznált gyógyszermennyiség, a hőstressz okozta kiesések, mindezek tükrében pedig a Jersey fajtával történő tejtermelés is létjogosultságot nyerhet hazánkban. Kulcsszavak: Jersey, koncentrált tej, szaporodásbiológia, tőgyegészségügy SUMMARY The aim of the present study was to present the Jersey’s lactational, reproductive biological, udder-health and other animal health properties, and to determine its advantages and disadvantages comparing with Holstein-Friesian breed according to our experiences obtained during changing the breed in the last years. Our results confirmed that even though the quantity of the produced milk decreased in the examined period (average was 20.9 kg), meanwhile the milk quality (mean milk fat: 6.44 %, mean milk protein: 4.48 %), significantly increased and the somatic cell count was under 400.000 permanently, the rate of spontaneous heats was increased, fertility was improved, but the greatest progress occurred in the decrease of calving interval (with 109 days). Considering the economy of milk production, beside quantity of the milk produced it is necessary to examine the annual culling rate, the costs of forage, the supplementary costs, the losses caused by the increase in reproductive biological parameters, the quantity of applied medicine and the losses caused by heat stress. By taking all of these facts into consideration milk production by Jersey cattle may gain legitimacy also in Hungary. 423

Keywords: Jersey, concentrated milk, reproduction-biology, udder-health Bevezetés A tejátvételi árak ingadozó szintjei mellett az emelkedő, esetenként extrém napi tejmennyiségeket produkáló Holstein-fríz tehenek tartási, takarmányozási és állategészségügyi téren történő kiszolgálása egyre költségesebbé válik, miközben a beltartalmi értékek szerényebbek. A növekvő termelés és az éghajlatváltozás következtében a nyári időszakok termelési és szaporodásbiológiai kiesései egyre nagyobb terhet jelentenek a telepek számára. Ilyen körülmények között a tejipar részéről növekvő igény merülhet fel a beltartalom pótlására, ezáltal a termelési költségek mérséklése tekintetében a Jersey fajta megfelelő alternatíva lehet. Jersey szigetén a világtól többnyire elzártan végzett kiváló tenyésztési munka eredménye a mai Jersey szarvasmarhafajta. Egyöntetű, őzre emlékeztető, kecses küllemüket a tenyésztés során használt kis populációnak köszönhetik. Finom csontozatú, szilárd szervezetű, kifejezetten tejelő jellegű, 400 kg körüli testtömegükhöz viszonyított nagymennyiségű takarmányfelvételre alkalmas fejlett emésztőszervek jellemzik. Teknő alakú, mirigyes tőgyszerkezetük gépi fejésre kiváló, a Holstein-fríz teheneknél vékonyabb tőgybimbók szűkebb kehelygumikat igényelnek. A Holstein-fríz fajtához viszonyítva kevésbé érzékeny a hőstresszre, így annak a szaporodásbiológiai (2), és a tejtermelésre gyakorolt káros hatásai kevésbé érvényesülnek (4). Ugyanakkor egy 2012-ben készült összehasonlító vizsgálat eredménye szerint a Holstein-fríz, a Jersey és ezek keresztezéseiből származó tehenek között a Jersey fajtánál jelentkezett leggyakrabban tőgygyulladás (1). Élénk vérmérsékletű, de szelíd, kíváncsi természetű állatok. Egyedülállóan korán 13-14 hónapos korban válnak tenyészéretté. Könnyen ellenek, a borjak átlagosan 25 kg-mal kerülnek a külvilágra. A többi szarvasmarhafajta viszonylatában kissé fejletlenek, így az életük első 1-2 hetében fokozott figyelmet és törődést igényelnek. Tejtermelésben az USA területén tartott állományok emelkednek ki (7726 kg) (5), az általunk vizsgált nagyobb részben import, kisebb részben átkeresztezett dán Jersey állomány számára a dán termelési adatok adhatnak támpontot (6787 kg) (5). A Jersey fajta nem ismeretlen a magyar tejtermelésben, criss-cross keresztezésben alapot adott a hungarofríz fajtának, de a világ számos országában sikerrel alkalmazzák mind tisztán, mind keresztezésben, mivel kedvező tulajdonságait jól örökíti. Kísérleti leírás Vizsgálatunkban egy 450 tehénből álló Holstein-fríz állomány több éven át tartó fajtaváltását követtük végig. A Jersey állomány kialakítása során változó paramétereken keresztül próbáltunk következtetni a fajta egyes adottságaira és gyengeségeire. 2009-ben a 438 tehénnel termelő, többségében Holstein-fríz állományban összesen 9807 anyagforgalmi, szaporodásbiológiai és tőgyegészségügyi kezelést végeztünk, ami jelentős gyógyszerköltséget

424

és munkaórát jelentett a gazdaságnak. Ugyanezen kezelések száma 2014-ben 429 tehénnél 5157 volt. A vizsgált időszak kezdetén a fejt állomány 4,6%-ban tartalmazott Holstein*Jersey keresztezett F1, ill. fenotípusosan már tiszta Jerseynek tekinthető R1-es állatokat. Az állomány igen gyenge termelési mutatóiban (átl. 20.56 kg, 4,66% tejzsír, 1.184 ezer/ml szomatikus sejtszám) már felfedezhető volt a Jersey tehenekre jellemző magas tejzsírszázalék, de a tejelő állomány Staphylococcus aureus-sal való fertőzöttsége 38%, míg a paratuberkulózissal fertőzött egyedek száma 36% volt. Mintegy 25%-ban megfigyelhető sántaság miatt a telep nagy kihívást jelentett az ott dolgozó szakemberek számára. Az az elhatározás, hogy a teljes állomány Jersey fajtából álljon csak 2010-ben született meg és további két-három év kellett a fajtaváltás nagy ütemű lebonyolításához. Előzetesen tapasztalatszerzés céljából két Jersey nagyüzemmel vettük fel a kapcsolatot. A teleplátogatások során kiderült, hogy az átkeresztezésből származó tehenekkel és borjakkal lényegesen kevesebb probléma adódott, míg a gyorsabbnak tűnő, importra alapozott fajtaváltás mind a borjaknál, mind a teheneknél nagyobb áldozatokkal járt. Az import üszőktől származó borjak akár 70%-os elhullást is mutattak, míg az átkeresztezésből származóknál néhány százalék alatt maradt az elhullottak aránya. Fontos kiemelni azonban, hogy az átkeresztezésből született borjak tartási, takarmányozási körülményei sokkal kedvezőbbek voltak. A vizsgált telep akkori vezetői a meglévő terheltségek miatt az importra alapozott fajtaváltást választották. A fajták aránya 2012-ben fordult meg, majd 2013 közepétől a Jersey fajta aránya meghaladta a 95%-ot (1. ábra). 1. ábra. A Jersey fajta arányának alakulása

Jersey arány

ili s áp r

15

ób er ok t

14

20

ili s áp r 20

14

ób er ok t

13

20

ili s áp r 20

13

ób er ok t

12

20

ili s áp r

425

20

12

ób er ok t

11

20

ili s áp r 20

11

ób er ok t

10

20

ili s áp r 20

10

ób er ok t

09

20

ili s áp r 20

09 20

20

08

ok t

ób er

100,00% 90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00%

A Holstein-fríz állomány Staph. aureus fertőzöttségétől a Jersey állományt a SZIE-AOTK Állathigiéniai, Állomány-egészségtani és Állatorvosi Etológiai tanszék segítségével, Dr. Kovács Péter szakmai támogatásával védtük meg. Eredmények Mivel tejelő állományról van szó, elsőként a vizsgált időszak egy tehénre vetített átlagos napi tejtermelésének alakulását ábrázoljuk. A 2015-ben eddig zárt laktációk átlagtermelése 6459 kg volt, ami megközelíti a dán Jersey referencia adatait. Mivel a zárt laktációk számának telepi átlaga 1,96, a fenti termelési adat további emelkedése várható. Megfigyelhető, hogy a többszörösen terhelt, korábbi Holstein-fríz tejelő állomány 2008-ban mért napi átlagtermelését 2015-ben már kilogrammban (0,36 kg) kissé (2. ábra), míg tejzsírszázalékban (1,8%) jelentősen meghaladta a Jersey tehenek napi átlagos tejtermelése (3. ábra), míg a tejfehérje koncentráció 0,96 fehérjeszázalékkal emelkedett (4. ábra). 2. ábra. Az átlagos napi tejtermelés alakulása Átlag napi tejtermelés 27,00 25,00 23,00 21,00 kg

19,00 17,00

tó

20

ili s

20

15

ok 14

áp r

be r

ili s áp r

be r 20

14

ok

20

20

13

13

tó

áp r

ili s

be r tó ok

12 20

20

12

ok

tó

áp r

ili s

be r

ili s 11 20

20

20

11

áp r

be r tó ok

10

10 20

09

ok

tó

áp r

ili s

be r

ili s áp r

09

20

20

20

08

ok

tó

be r

15,00

3. ábra. A termelt tej tejzsír koncentrációjának alakulása Tejzsír 7,00% 6,00% 5,00% 4,00%

426

is r il

20

15

áp

tó ok

14 20

20

14

áp

tó ok

be r

r il is

be r

is 13 20

20

13

áp

tó ok

12 20

r il

be r

is áp 12

20

11

ok

tó

r il

be r

is 20

11

áp

tó 20

20

10

ok

áp 10

r il

be r

is r il

be r tó 20

20

09

ok

áp 09 20

20

08

ok

tó

be r

r il is

3,00%

4. ábra. A termelt tej tejfehérje koncentrációjának változásai Tejfehérje 5,00% 4,50% 4,00% 3,50%

20 08

ok tó be 20 r 09 áp ril 20 is 09 ok tó be 20 r 10 áp ril 20 is 10 ok tó be 20 r 11 áp ril 20 is 11 ok tó be 20 r 12 áp ril 20 is 12 ok tó be 20 r 13 áp ril 20 is 13 ok tó be 20 r 14 áp ril 20 is 14 ok tó be 20 r 15 áp ril is

3,00%

A Staph. aureus mentesítés fajtaváltás alatti alkalmazása sikeresen alakult, mivel a befejések alapján számolt átlagos szomatikus sejtszám évről évre csökkenést mutatott és tartósan 400 e/ml alá csökkent (5. ábra), miközben a tőgygyulladások száma 2009-től 2014-ig 51,14%-kal (2522->1232) csökkent. Jelenleg 6 vemhes Staph. aureus pozitív állatunk van, ezek selejtezésével és további mintavételekkel a mentesítést befejezzük. 5. ábra. A szomatikus sejtszám alakulása

r il is

be r

is

15

áp

tó 20

ok 14

20

20

14

áp

tó

r il

be r

is

ok 13

20

13

áp

tó 20

ok

r il

be r

is r il 12 20

12

áp

tó 20

ok 11

20

11

áp

tó 20

ok

be r

r il is

be r

is r il 10 20

10

áp

tó 20

ok 09

20

09

áp

tó 20

ok 08 20

be r

r il is

1400 1200 1000 800 600 400 200 0 be r

ezer/ml

Szomatikus sejtszám

Tapasztalatunk szerint a Jersey állomány szembetűnő hátránya a jelenlegi, átlagos nagyüzemi körülmények között az időszakosan 20-30%-ban jelentkező enyhébb-súlyosabb sántaság. A fajta lábszerkezete vélhetően könnyebben sérül betonpadozaton. Az ellések lefolyását vizsgálva arra jutottunk, hogy a többségében fríz állomány 2009 évi 17 szaktechnikai beavatkozást igénylő ellésével szemben a hasonló esetek száma 2014-ben 5-re mérséklődött. A szaporodásbiológiai ellátás az ellést követő 24-48. órában, a 4-5. és a 15. napon végzett involúciós vizsgálatokon alapszik, majd a 80. naptól a még nem termékenyített tehenek esetében ultrahangvizsgálat segítségével döntjük el, hogy be kell-e avatkoznunk az ivarzás elősegítése érdekében. Jellemzően egyszeri prosztaglandin-kezelést, ov-synch programot vagy a petefészek elváltozások kezelését végezzük ilyenkor. Intrauterin antibiotikum alkalmazása a 20. nap után 427

5,3%-ban volt szükséges, ehhez jellemzően cephapirin tartalmú készítményt használtunk. 35,3%kal (5416->3504) kevesebb szaporodásbiológiai kezelés mellett tartósan 35% fölé emelkedett az elsőre termékenyült tehenek aránya (6. ábra) és közel két éve 75-86% között mozog a produktivitási százalék (7. ábra). A szaporodásbiológiai paraméterek közül legmarkánsabban a két ellés közötti idő változott, a vizsgált időszakban 2008-tól 2015-ig 109 nappal rövidült (8. ábra). 6. ábra. Az első termékenyítésre vemhesült állatok arányának alakulása Elsőre vemhes 55,00% 45,00% 35,00% 25,00%

áp r

ili s

be r

20

20

14

15

ok

tó

áp r

ili s

be r

20

20

13

14

ok

tó

áp r

ili s

be r

20

20

12

13

ok

tó

áp r

ili s

be r 20

20

20

11

12

ok

tó

áp r

ili s

be r

11

ok

20

20

10

10

tó

áp r

ili s

be r tó ok

09 20

20

20

08

09

ok

tó

áp r

ili s

be r

15,00%

7. ábra. Az állomány szaporodásbiológiai produktivitásának alakulása Produktivitás

is r il áp

tó

15

ok 20

20

14

14 20

20

be r

is r il áp

tó ok

13

13 20

20

be r

is r il áp

tó ok

12

12 20

20

be r

is r il áp

tó ok

11

11 20

10 20

be r

is r il áp

tó ok

áp 10 20

09 20

be r

is r il

be r tó ok

áp 09 20

20

08

ok

tó

be r

r il is

90,00% 80,00% 70,00% 60,00% 50,00%

8. ábra. A két ellés közötti idő változása Két ellés közötti idő 550 500 450 nap

400

20

ili s

15

tó ok

áp r

be r

ili s 14 20

20

14

tó ok 13

áp r

be r

ili s 20

20

13

tó ok

áp r

be r

ili s 12 20

20

12

tó ok

428

áp r

be r

ili s 11 20

11

tó 20

ok

áp r

be r

ili s 10 20

20

10

tó ok 09

áp r

be r

ili s áp r 20

09 20

20

08

ok

tó

be r

350

Megbeszélés A fenti esetleírásban a fajtaváltás során egy alacsony termelési szinten működő, több állategészségügyi problémával terhelt Holstein-fríz szarvasmarhatelep jelentett kiindulópontot, amiből 98%-ban Jersey állományt alakítottak ki. A szükséges tőgykezelések száma szignifikánsan csökkent, ami nem támasztja alá Brown és mtsai (1) 2012-ben közölt összehasonlító vizsgálati eredményét. A szaktechnikai beavatkozást igénylő ellések számának alakulása alapján elmondható, hogy a Jersey fajta valóban könnyebben ellik. A szaporodásbiológiai paraméterek, mint a két ellés közti idő és a produktivitás kedvezően alakultak, miközben a kezelések száma 35,3%-kal mérséklődött. A 2015-ben eddig zárt laktációk termelési eredményei a dán értékek közelébe kerültek. Az újszülött borjak életük első két hetében fokozott odafigyelést igényeltek, a felnőtt állatok szükséges kezeléseinek száma létszámarányosan azonban 46,3%-kal elmaradt a korábban megszokottól, ami számottevő költség- és kiesés megtakarítást okozott. A zárt laktációk számának emelkedése és a Jersey fajta hőstresszel szembeni viszonylagos rezisztenciája további vizsgálatot igényel. IRODALOM 1. Brown, K. L. – Cassel, B. G. Et al.: Hormones, metabolites, and reproduction in Holsteins, Jerseys, and their crosses. J. Dairy Sci., 2012. 95. 698-707. 2. Garcia-Peniche, T. B.- Cassel, B. G. et al.: Comparisons of Holsteins with Brown Swiss and Jersey cows on the same farm for age at first calving and first calving interval. J. Dairy Sci., 2005. 88. 790-796. 3. Koncentrált tejű fajták tenyésztő egyesületének honlapja: www. http://koncentraltteju.hu/main.htm 4. Smith, D. L.- Smith, T. et al.: Short communication: comparison of the effects of heat stress on milk and component yields and somatic cell score in Holstein and Jersey cows. J. Dairy Sci., 2013. 96. 3028-3033. 5. www.icar.org

429

430

Tartalomjegyzék Control of Johne´s disease (paratuberculosis) in European cattle A paratuberkolózis (Johne-betegség) kontrollja az európai szarvasmarha állományokban .......................................... 15 Szubklinikai Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis fertőzöttség hatása tejelő tehenek egészségére és teljesítményére – előzetes eredmények – The effects of subclinical M. avium ssp. paratuberculosis infection on the health and production parameters of dairy cows – preliminary results ............................................................... 21 Current status of BVD control in Germany and in other European countries A BVD kontroll jelenlegi helyzete Németországban és más európai országokban ....................................................... 26 A szarvasmarha vírusos hasmenése vírusának (BVDV) szero- és vírusprevalenciája Magyarországon Serological and virological prevalence of bovine viral diarrhoea virus (BVDV) in cattle herds in Hungary ................. 35 Nagyüzemi tejelő szarvasmarha-állományok BVD fertőzöttsége Magyarországon Seroprevalance of BVDV in large dairy cattle herds in Hungary ................................................................................... 40 Anaplasma marginale fertőzöttség szeroprevalenciája és az életkor, mint rizikófaktor vizsgálata hazai nagy létszámú tejelő tehenészetben – The apparent seroprevalence and the odds of Anaplasma marginale infection in a Hungarian large scale dairy cattle herd ..................................................................................................... 46 Cow Compass: a Dutch monitoring system of risk factors for the production process of milk Cow Compass: holland módszer a kockázati tényezők és a tejtermelés folyamatának monitorozására ......................... 51 A kérődzés intenzitása mint az állati jóllét fontos indikátora nagy tejtermelésű tehén-állományokban Rumination intensity as an important indicator of animal welfare in high-yielding dairy herds .................................... 60 Risk management of mycotoxins in ruminants – Mikotoxinok rizikó menedzsmentje kérődzőkben ............................ 64 Etiology, diagnosis and treatment of digital dermatitis in dairy cows A dermatitis digitalis kórfejlődése, felismerése és kezelése tehenekben ....................................................................... 69 Evaluation of a simple surgical treatment regime for bovine digital dermatitis-associated white line lesions and sole ulcers (“non-healing” bovine hoof disorders) in dairy cows – A dermatitis digitalis által fertőzött fehérvonal elválás és nem gyógyuló talpfekély egyszerű sebészi kezelése ..................................................................................... 74 Lábvég-egészségügyi állomány vizsgálatok tejtermelő tehenészetekben Assessment of claw health and lameness in dairy cattle herds ....................................................................................... 77 Methods an point of time for emergency killing in cattle A szarvasmarhák vészhelyzetben való elaltatásának módszerei és időpontja ................................................................ 84 Tenyészállatok automatizált citogenetikai szűrővizsgálatai flow citometria és DNS-hisztogram analízis alkalmazásával – Automatized cytogenetic screening tests of breeding animals with flow cytometry and DNA histogram analysis .......................................................................................................................................... 87 Szarvasmarhák neosporózisának előfordulása a Kárpát-medencében Incidence of bovine neosporosis in the Carpathian Basin............................................................................................... 91

431

Eprinex the volume of evidence, now in Hungary Eprinex a nyilvánvaló bizonyitékok sokasága, most Magyarországon ........................................................................... 95 Differences in observable traits during veterinary treatment in dairy and beef cattle Viselkedésbeli különbségek állatorvosi vizsgálat közben tejhasznú és húshasznú szarvasmarhában.......................... 100 A bal oldali oltógyomor-helyzetváltozás műtéti megoldásának gazdasági elemzése egy nagy létszámú tehenészetben Decision analysis of the surgical correction of left displaced abomasum in a large-scale dairy herd... 103 A rektális vizsgálat okozta stressz értékelése vér- és nyál-kortizol koncentrációk és a szívritmus-változékonyság meghatározásával – Evaluation of stress caused by transrectal examination by means of plasma and saliva cortisol concentrations and heart rate variability ................................................................................................ 105 Fiatal borjak hasmenéses megbetegedése – Irodalmi összefoglaló – Diarrhoea in young calves – a review............... 107 The economic effect of rumen lesions detected at slaughter in South-African feedlot cattle A vágáskor észlelt bendőbeli sérülések gazdasági hatása a dél-afrikai hízómarha telepeken ...................................... 108 Schmallenberg virus: relationships between bulk milk and blood antibody values in exposed dairy herds Schmallenberg vírus: az érintett tehenészetekben az elegytej és a vér ellenanyagtartalma közötti összefüggés ......... 109 Is their evidence of Schmallenberg virus circulation in exposed regions? Bizonyítható-e a Schmallenberg vírus fennmaradása a veszélyeztetett területeken? ................................................... 110 A novel approach to the epidemiology of paratuberculosis – Social network analysis (SNA) Paratubekulózis járványtanának újszerű megközelítése – szociális hálózat analízis (SNA) ........................................ 111 Prevalence of Cryptosporidiosis on selected farms in Poland Cryptosporidiosis előfordulása kiválasztott lengyel gazdaságokban ............................................................................ 112 The impact of parasitosis on the result of the allergic test for detecting tuberculosis in bovines Parazitózis hatása a tuberkulózis kimutatására használt allergiás teszt eredményére szarvasmarhában ....................... 113 Epidemiological situation of anthrax in Republic of Moldova A lépfene járványügyi helyzete a Moldovai Köztársaságban ....................................................................................... 114 Bovine herpesvirus infections in dairy Friesian cows – diagnostics and therapy (preliminary observations) Szarvasmarha Herpexvírus okozta fertőzés tejelő Holstein tehenekben – diagnózis és kezelés (előzetes megfigyelések)............................................................................................................................................... 115 Effect of inflammatory diseases on blood haptoglobin in dairy cows A gyulladásos betegségek hatása a vér haptoglobin-szintjére tejelő szarvasmarhákban.............................................. 116 Mastitis of dairy cattle and immune system – Tejelő tehenek tőgygyulladása és az immunrendszer .......................... 120 Isolation, identification and antibiotic susceptibility profiles of bovine mastitis pathogens from Ningxia, China Kínai Ningxia tartományból származó tőgygyulladást okozó kórokozók izolálása, azonosítása és antibiotikumérzékenység profil meghatározása ................................................................................................................................ 126 Outbreak of subclinical mastitis due to Streptococcus (Sc.) dysgalactiae subsp. equisimilis in an Austrian dairy herd – Streptococcus (Sc.) dysgalactiae subsp. equisimilis okozta szubklinikai mastitis járvány egy ausztriai tehenészetben ................................................................................................................................................. 134

432

A tőgyfertőtlenítés és a fejőberendezések tisztítása a magyarországi tejelő tehenészetekben Udder disinfection and cleaning of milking machines in the Hungarian dairy herds................................................... 138 Diagnosis of subclinical mastitis of dairy cows by using quick test, Californian mastitis test and somatic cell count Tejelő tehenek szubklinikai mastitis diagnosztikája gyorsteszttel, California mastitis teszttel és szomatikus sejtszámlálással ............................................................................................................................................................. 142 Prevalence of mastitis in dairy cows with claw diseases Mastitis előfordulása tejelő szarvasmarha lábvégbetegségei esetén ............................................................................. 145 The latest insights on Startvac® studies – A legfrissebb kutatási eredmények a Startvac® vakcináról ......................... 149 A mastitis elleni vakcinázás 5 éves eredményei egy nagyüzemi tejelő tehenészetben Results of 5 year vaccination against mastitis in a Hungarian large-scale dairy farm ................................................. 152 Egy új, flunixin meglumint tartalmazó transzdermális ráöntő (pour-on) oldat hatékonysága és biztonságossága a szarvasmarha légzőszervi betegségének kezelésében ................................................................................................ 156 Molecular and phenotypic characterization of Aerococcus viridans associated with subclinical bovine mastitis Szarvasmarha szubklinikai tőgygyulladásával kapcsolatos Aerococcus viridans molekuláris és phenotipusos jellemzése ..................................................................................................................................................................... 161 Phenogenetic properties of Staphylococcus aureus isolated from mastitis at two dairy herds in China Két kínai tehenészetben izolált Staphylococcus aurues fenogenetikai tulajdonságai................................................... 162 Pregnancy losses after embryo transfer in dairy cows, as characterized by plasma levels of progesterone and bovine pregnancy-associated glycoprotein-1 – Embrióátültetést követő vemhességi veszteségek jellemzése tejelő tehekenben a progeszteron és PAG-1 vérplazma koncentráció meghatározása alapján ...................................... 163 A vemhesség alatti magzati veszteségek megelőzése tejelő szarvasmarhákban gyógyszeres kezeléssel Pharmacological control of pregnancy loss in dairy cow ............................................................................................. 168 Ovarian dynamics in cows with ovarian cysts Tüszőfejlődés dinamikája petefészek ciszták esetén szarvasmarhában ........................................................................ 175 Influence of increase of usage of animal models as replacement of alive animals in teaching artifitial insemination of cows on non-return rate of cows and heifers in Croatia – A mesterséges termékenyítés oktatásában az élő állatok helyettesítésére szolgáló állati modellek egyre növekvő alkalmazásának hatása a tehenek és üszők visszaivarzására Horvátországban ................................................................................................................................ 181 A borjúmagzat ultrahangvizsgálata: lehetőségek és korlátok Fetal ultrasonography in cattle: advantages and limitations ......................................................................................... 189 Intrauterine use of ozone in domestic ruminants – Ózon intrauterin használata kérődző háziállatokban .................... 193 Hormonal protocols vs heat detection – is the debate concluded or should we still be concerned? Hormon protokollok vs. ivarzásmegfigyelés – a vita eldőlt vagy még mindig van okunk nyugtalankodni? ................ 207 Negative energy balance and follicular development in transition dairy cows Negatív energia egyensúly és a tüszők fejlődése az előkészítés időszakában .............................................................. 220 Oxidative processes in cow ovarian follicle layer granulose cells at cultivation Oxidatív folyamatok tehenek petefészektüszőinek granulosa sejttenyészetében ......................................................... 241

433

Catalase activity, respiration intensity and spermatozoa survival in bull ejaculates A kataláz aktivitásnak, a sejtlégzés intenzitásának és a spermiumok életképességének a vizsgálata .......................... 245 The activity of carbohydrates in the composition of mediums for cryopreservation of bull’s gametes A szénhidrátok szerepének vizsgálata a bika spermiumok mélyfagyasztása során ...................................................... 249 Identifying of opportunities to maintenance reproductive health as a result of the study of lipid spectrum of sperm A spermiumok sejtmembrán lipid tartalmának és ennek a termékenyítő képességre kifejtett hatásának a vizsgálata ................................................................................................................................................................... 253 Development of a tail-mounted calving alarm – phase 2 of a pilot study Farokra rögzíthető ellés előrejelző fejlesztése – kísérleti vizsgálat második fázisa ...................................................... 257 Case of oestrus synchronization and artificial insemination of Highland Cattle in Poland “Highland” szarvasmarha ivarás szinkronizálása és mesterséges termékenyítése Lengyelországban ......................... 258 Use of liposomal preparations of silver nanoparticles with different composite agents for treatment of bovine endometritis – Ezüst nanorészecskéknek liposzomális készítményekben való használata különböző kompozit anyagokkal szarvasmarha endometritis kezelésére ....................................................................................... 260 Occurrence, etiology and significance of hypokalemia in cows Hypokalaemia előfordulása, kóroktana és jelentősége szarvasmarhában .................................................................... 261 Metabolic and production responses to xylanase enzyme preparation feeding in dairy cows Xylanáz tartalmú enzimkészítményekre adott metabolikus és termelési válaszreakciók tejelő tehenekben ................ 271 Incidence rate of subclinical metabolic disorders in Hungarian dairy herds during the last two decades Szubklinikai anyagforgalmi zavarok előfordulási gyakorisága magyarországi tejhasznú tehénállományokban az utóbbi két évtizedben ............................................................................................................................................... 280 Monitoring and managing of energy metabolism in transition dairy cows Az energia-anyagcsere monitorozása és menedzselése tejelő tehenekben az ellés körüli időszakban ......................... 291 The use of an innovative tool to assess the body condition score Innovatív eszköz használata a testkondíció pontozásában ............................................................................................ 296 Management factors affecting dairy cows’ health and performance during periparturient period. Relevance and tools for herd-level monitoring – A tejelő tehenek egészségét és teljesítményét befolyásoló menedzsment tényezők az ellés körüli időszakban. Az állomány monitoring jelentősége és eszközei ............................................... 302 A ketolakciában megnyilvánuló szubklinikai ketózis prevalenciájának felmérése Keto-TestTM szemikvantitatív istállópróbával hazai tejelő tehénállományokban – Prevalence of subclinical ketosis manifested in ketolactia detected by Keto-TestTM semiquantitative cow-side test in Hungarian dairy herds ..................................................... 309 A ketózis diagnosztikája és szaporodásbiológiai következményei egy hazai nagyüzemi tejtermelő tehenészetben Diagnostics and reproductive consequences of ketosis in a Hungarian large-scale dairy farm .................................... 317 A takarmányadag ásványianyag-tartalma hazai tejelő tehenészetekben (2014-2015) The content of certain minerals in the dairy diet in Hungary (2014-2015) .................................................................. 321 Kevesebb takarmány – Több hús - Több tej: a fenntartható fejlődésért Less Fodder – More Meat – More Milk: at sustainable way......................................................................................... 324

434

A drench alkalmazása tejelő szarvasmarháknál: irodalmi összefoglaló Using drenching in dairy cattle: literature review ......................................................................................................... 328 Hormonal status in the affected cows with ketosis A hormonháztartás változásai ketózisban szenvedő tehenekben .................................................................................. 331 Correlation between products of lipid peroxidation and level of enzymatic activity of antioxidant system in high-producing lactating cows – A lipidperoxidáció termékei és a antioxidáns rendszer enzimaktivitási foka közötti összefüggés nagy tejtermelésű tejelő tehenekben ............................................................................................. 335 Szubklinikai ketózis kezelése tejhasznú szarvasmarhákban cianokobalamin és butafoszfán (Catosal®) tartalmú készítménnyel – Treatment of subclinical ketosis in dairy cattle with a product containing cyanocobalamin and butaphosphan (Catosal®) ........................................................................................................................................ 339 Control of mineral metabolism in a Hungarian Holstein-Friesian dairy farm in the periparturient period Ásványi anyagforgalom ellenőrzése a peripartális időszakban egy magyarországi Holstein-fríz tehenészetben ................................................................................................................................................................ 340 Evaluation of calcium, phosphorus concentration and alkaline phosphatase activity in the blood of cows with hypocalcaemia – Kalcium, foszfor koncentráció és alkalikus foszfatáz aktivitás meghatározása hipocalcémiás tehenek vérében ............................................................................................................................................................ 341 Evaluation of phosphorus and calcium concentration in the blood of dairy Friesian cows during the transition period Foszfor és calcium koncentráció meghatározása tejelő Holstein tehenekben az átmeneti időszakban ........................ 343 Effects of electrolyte bolus (J farm) on mineral profile in the blood of calves Elektrolit tartalmú bólusz (J farm) hatása a borjak vérének ásványi profiljára ............................................................ 345 Effect of growth promoter on SOD activity in the blood of dairy cows Növekedést serkentők hatása a SOD aktivitásra kérődzők vérében .............................................................................. 347 Egyes biokémiai paraméterek összefüggése az involúció során jelentkező szövődményekkel, szaporodásbiológiai és termelési mutatókkal egy nagyüzemi Holstein-fríz tehenészetben – Correlation between some biochemical parameters and the complications of involution as well as the efficiency of production and reproduction in a Holstein-Friesian dairy farm ......................................................................................................................................... 348 Factors affecting immunity around calving and its impact on disease incidence and preventive strategies Az immunitást befolyásoló tényezők az ellés körüli időszakban és hatásuk az egyes betegségek előfordulására és a megelőzési stratégiákra .......................................................................................................................................... 349 Innovative approach to dairy lameness Innovatív megközelítés a tejelő tehenek sántaságának megítélésében.......................................................................... 357 The Vital 90™ Days – Make a Difference – Vital 90™ Days – Változtatni kell ........................................................ 358 Hatékonyság a magyar juh- és kecske ágazatban – Efficiency in the Hungarian sheep and goat sector ..................... 360 A hazai kecsketenyésztés előtt álló feladatok – Tasks of Hungarian goat breeding sector .......................................... 377 The use of methods and technologies to improve the performances of reproduction and production in goats Különböző módszerek és technológiák alkalmazása a termelési és szaporodásbiológiai mutatók javítása érdekében kecskékben .................................................................................................................................................. 383

435

Epidemiology of endoparasites in sheep in Austria and control of macrocycylic lactone resistance A juhok endoparazitáinak epidemiológiája Ausztriában és a makrociklikus laktonok elleni rezisztencia kontrollja ... 392 A clinical outbreak of ovine Herpesvirus 2 infection in a goat Juh Hepesvirus 2 okozta klinikai tünetek megjelenése egy kecskében ......................................................................... 395 Feeding of effective microorganisms (EM) to sheep: effects on haematological, clinical and parasitological parameters – Effektív mikroorganizmusok (EM) etetése juhokkal: a hematológiai, klinikai és parazitológiai paraméterekre kifejtett hatás ......................................................................................................................................... 396 New world camelids - a new challenge for veterinarians Újvilági tevefélék – új kihívás az állatorvosi szakma számára ..................................................................................... 399 Tőgybimbó morfológia hatása a kecsketej higiéniai tulajdonságaira Effect of teat morphology on the hygienically properties of goat milk ........................................................................ 402 Diszbakteriózis kimutatása hidrogén kilégzési teszt segítségével szopós bárányokban – Bacterial overgrowth can be detected by breath hydrogen measurement before clinical manifestations in suckling lambs ........................... 406 A benzimidazol-rezisztencia vizsgálata molekuláris diagnosztikai módszerrel, tenyésztett gímszarvasból izolált Haemonchus contortus fonálférgekben – Benzimidazole resistance detection by molecular diagnostic method in Haemonchus contortus recovered from farmed red deer .......................................................................................... 411 Brucellosis in Kosovo: a challenge for the development of the sheep industry and consequences to public health Brucellózis Koszovóban – a juhtenyésztés fejlesztése szempontjából kihívás, valamint annak népegészségügyi következményei ............................................................................................................................................................ 414 Diversity of parasitosis in sheep in the Republic of Moldova Juhok prazitózisainak változatossága a Moldovai Köztársaságban .............................................................................. 415 Cystic echinococcosis in sheep from Republic of Moldova Moldovai juhok cisztás echinococcosisa ...................................................................................................................... 416 Különböző genotípusú bárányok hízlalási és vágási eredményei The results of fattening and slaughtering lambs of different genotypes ....................................................................... 417 A körmözés rövid- és hosszú-távú hatásai tejelő tehenek vegetatív idegrendszeri működésére Short- and long-term effects of claw trimming on autonomic nervous system activity of dairy cows ........................ 418 Jersey, alternatíva a tejtermelésben Jersey, as an alternative in milk production ................................................................................................................. 423 Tartalomjegyzék ........................................................................................................................................................... 431

436