Neuweltkameliden, Trächtigkeitsdiagnose, Hormone, Speichel, Milch, Urin Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die trächtigkeitsassoziierten Hormone Progesteron (P4), Pregnanediol-Glucuronid (PdG), Östronsulfat (E1S) und Relaxin (RLN) in Spei-chel, Milch und Urin von tragenden und nicht tragenden Alpakas im Vergleich zur je-weiligen Blutkonzentration zu bestimmen, um ihre Eignung zur nicht invasiven Träch-tigkeitsdiagnostik zu untersuchen. Beprobt wurden, über einen Zeitraum von zwei Jahren, 36 Alpakastuten von sechs pri-vaten Züchtern in Sachsen jeweils vor der Bedeckung und in verschiedenen Stadien der Trächtigkeit (verifiziert durch eine transabdominale Ultraschalluntersuchung). Es wurden jeweils Serum-, Plasma-, Speichel-, Urin- und Milchproben gewonnen und die Hormonkonzentrationen mittels Enzymimmunoassay (EIA) bestimmt. Weiterhin wurden einige Milchproben in einem semiquantitativen Progesteron-Schnelltest für Rinder ein-gesetzt. P4-Konzentrationen steigen signifikant von Basalwerten beim nicht tragenden Tier von 0,35 ± 0,04 ng/ml auf 2,94 ± 0,11 ng/ml Plasma (bzw. von 0,26 ± 0,03 auf 2,87 ± 0,10 ng/ml Serum) bei tragenden Tieren an. Auch in Milch und im Urin tragender Alpakas sind signifikant höhere P4-Konzentrationen messbar: Sie steigen von basal 0,83 ± 0,06 ng/ml auf 4,09 ± 0,38 ng/ml Milch bzw. von 0,29 ± 0,04 ng P4/mg Krea auf 0,60 ± 0,06 ng P4/mg Krea im Urin. Die Urin-Konzentrationen von PdG sind signifikant höher bei graviden (152,73 ± 17,37 ng PdG/mg Krea) als bei ingraviden Alpakas (26,70 ± 2,80 ng PdG/mg Krea). Im Speichel sind weder von P4 noch von PdG Konzentrationsunterschiede zwischen den beiden Gruppen nachweisbar. Der P4-Schnelltest erkannte 28 von 31 Milchproben tragender Tiere richtig als tragend, was einem Prozentsatz von 90 % entspricht. Dage-gen wurden 22 von 32 Proben nicht tragender Tiere als nicht tragend identifiziert (69 %), wobei von den falsch positiven Milchproben jedoch 70% auch mit dem labor-gebundenen EIA falsch positive Ergebnisse lieferten. Während Blutkonzentrationen von RLN signifikant nach dem zweiten Trächtigkeitsmo-nat von basal 1,65 ± 0,56 ng/ml auf 11,69 ± 2,31 ng/ml (Plasma) bzw. von 0,95 ± 0,30 ng/ml auf 16,23 ± 3,05 ng/ml (Serum) ansteigen, sind keine Unterschiede in Milch, Speichel und Urin zwischen tragenden und nicht tragenden Tieren nachweisbar. Konzentrationen von E1S steigen erst im letzten Trächtigkeitsmonat signifikant an: Blutwerte steigen von basal 0,59 ± 0,07 ng/ml auf 3,43 ±0,55 ng/ml (Plasma) bzw. 0,32 ± 0,02 ng/ml auf 2,16 ± 0,43 ng/ml (Serum) und Urinwerte von basal 6,14 ± 0,53 ng E1S/mg Krea auf 104,03 ± 24,09 ng E1S/mg Krea. Speichel und Milchkonzentrationen unterscheiden sich nicht signifikant zwischen den beiden Gruppen. Die gemessenen Konzentrationen von P4, E1S und RLN im Blut bzw. PdG und E1S im Urin stimmen mit den Ergebnissen früherer Untersuchungen überein und können somit als Trächtigkeitsmarker bestätigt werden. Dies ist die erste Arbeit, die trächtigkeitsassoziierte Hormone in Speichel und Milch von Alpakas untersucht. Während die P4 Bestimmung in Milch sowie die Bestimmung von PdG und E1S in Urin geeignete Alternativen darstellen, ist Speichel für eine Trächtig-keitsdiagnostik beim Alpaka ungeeignet. Die Nutzung von Milch und Urin zur Trächtigkeitsdiagnose stellt insofern eine Vereinfa-chung der derzeitig gängigen Methoden (u. a. Blutprogesteron) dar, als dass der Besit-zer das Probenmaterial selbst gewinnen kann und dies mit erheblich weniger Stress für die Stuten verbunden ist. Die Bestimmung von P4 in Milch und PdG in Urin stellen so-mit geeignete Alternativen zur Frühdiagnostik im ersten Trächtigkeitsmonat dar, da zu diesem Zeitpunkt eine transabdominale Ultraschalluntersuchung noch nicht aussage-kräftig ist. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag, um die noch vergleichsweise kleine vor-handene Datenbank zur Endokrinologie der Reproduktion bei NWK zu erweitern. / Aims of the present study were the measurement of pregnancy-associated hormones progesterone (P4), pregnanediol-glucuronide (PdG), relaxin (RLN) and oestrone sul-phate (E1S) in saliva, milk and urine of pregnant and non-pregnant alpacas, to compare to their respective blood concentrations and to assess their potential use for pregnancy diagnosis. Samples were obtained over a course of two years from 36 female alpacas of 6 private alpaca breeders in Saxony (Germany) before mating and at different stages throughout pregnancy (confirmed by ultrasonography). Hormone concentrations in serum, plasma, saliva, urine and milk samples were determined using enzyme immunoassays (EIA). Some milk samples were also tested using a commercial on-farm P4 kit which is de-signed for dairy cattle. Concentrations of P4 increased significantly from basal values in non-pregnant alpacas of 0.35 ± 0.04 ng/ml to 2.94 ± 0.11 ng/ml in plasma (and from 0.26 ± 0.03 to 2.87 ± 0.10 ng/ml in serum) in pregnant animals. Milk and urine concentrations of P4 were sig-nificantly higher in pregnant alpacas: Values increased from basal 0.83 ± 0.06 ng/ml to 4.09 ± 0.38 ng/ml in milk and from 0.29 ± 0.04 ng P4/mg Cr to 0.60 ± 0.06 ng P4/mg Cr in urine. While PdG concentrations in urine were significantly higher in pregnant (152.73 ± 17.37 ng PdG/mg Cr) than in non-pregnant animals (26.70 ± 2.80 ng PdG/mg Cr), there were no differences in concentrations of P4 or PdG in saliva. The on-farm milk P4 test kit showed a sensitivity of 90% for diagnosis of pregnancy and a specificity of 69% for non-pregnancy. RLN concentrations in blood increased significantly after the 2nd month from basal 1.65 ± 0.56 ng/ml to 11.69 ± 2.31 ng/ml in plasma and from 0.95 ± 0.30 ng/ml to 16.23 ± 3.05 ng/ml in serum, whereas there were no differences in milk, saliva and urine between pregnant and non-pregnant animals. Hormone concentrations of E1S increase during the last month of pregnancy: Blood concentrations rise from basal values of 0.59 ± 0.07 ng/ml to 3.43 ± 0.55 ng/ml in plasma and from 0.32 ± 0.02 ng/ml to 2.16 ± 0.43 ng/ml in serum; urine concentrations from 6.14 ± 0.53 ng E1S/mg Cr to 104.03 ± 24.09 ng E1S/mg Cr. There were no sig-nificant differences in E1S concentrations in saliva and milk between pregnant and non-pregnant alpacas. Values of P4, E1S and RLN in blood as well as PdG and E1S in urine are comparable to previous reports in alpacas and therefore can be confirmed as an indicator for preg-nancy. This is the first study to include determination of pregnancy associated hormones in saliva and milk of alpacas. However, saliva seems to be unsuitable for pregnancy di-agnosis in alpacas, whereas P4 in milk, as well as PdG and E1S in urine seem to be adequate tools. The use of milk and urine would simplify pregnancy diagnosis in alpacas since, in con-trast to the current methods (e.g. blood P4 concentration and ultrasonography), the owners themselves can take the samples. The avoidance of blood sampling results in a considerable stress reduction for the animals and therefore reduces the risk for potential loss of pregnancies. The measurements of P4 in milk and PdG in urine are useful alternatives to pregnancy diagnosis, especially during the first month of pregnancy, when transcutaneous ultrasonography is not yet reliable. This work adds information to the comparatively small database for camelid reproduc-tive endocrinology.

Eine leistungsfähige und wettbewerbsstarke sächsische Milchwirtschaft ist für den Erhalt einer landwirtschaftlichen Unternehmenskultur essenziell. Langfristig wird der Mengenkonsum von Milch und Milchprodukten stagnieren bzw. zurückgehen. Die Sicherung des Milchabsatzes wird zukünftig auch in Sachsen nur über eine höhere Wertschöpfung möglich sein. Der vorliegende Bericht schafft die erforderliche Datengrundlage. Er setzt sich aus zwei Teilen zusammen: Ein deskriptiver Teil, der den Ist-Zustand der Milchbranche Sachsens beschreibt und ein analytischer Teil, der basierend auf Befragungen von Fachleuten, die Stärken und Schwächen sowie Herausforderungen, Chancen und Potentiale der regionalen Milchwirtschaft aufzeigt und daraus Handlungsempfehlungen ableitet. Redaktionsschluss: 26.02.2021

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Einleitung Der intensive Einsatz von Pflanzenschutzmitteln in der konventionellen Landwirtschaft kann zum Eintrag von Rückständen in die Nahrungskette führen. Milchliefernde Rinder nehmen Pflanzenschutzmittelrückstände mit dem Futter auf, die durch aktive Sekretion in die Milch eine Gefährdung für sensible Bevölkerungsgruppen, wie Kinder, verursachen könnten. Die in nationalen Rückstandskontrollen untersuchten Milchproben unterschreiten zwar in der Regel die gesetzlich festgelegten Höchstgrenzen (Maximum Residue Level, MRL), jedoch kann eine andauernde Belastung mit Pflanzenschutzmitteln die Entstehung chronischer Erkrankungen, wie Morbus Parkinson und Kinderleukämie, fördern. Im Rindereuter stellt der ATP-binding cassette Transporter der Subfamilie G2 (ABCG2) den wichtigsten Transportweg für Fremdstoffe in die Milch dar. Mit seinem breiten Substratspektrum ist der bovine ABCG2-Transporter (bABCG2) in der Lage, unterschiedliche Substrate in die Kuhmilch zu transportieren. Jedoch ist bislang unklar, ob auch Pflanzenschutzmittel bABCG2-vermittelt in die Milch sezerniert werden können und ob die gleichzeitige Aufnahme mehrerer Rückstände die bABCG2-Effluxaktivität beeinflusst. Ziele der Untersuchungen Ziel dieser Arbeit war die Identifikation von Pflanzenschutzmitteln als mögliche Substrate des bovinen Effluxtransporters. Weiterhin wurde untersucht, ob zwischen zwei Wirkstoffen synergistische oder antagonistische Effekte am bABCG2-Transporter auftreten. Material und Methoden Es wurden 14 häufig in der konventionellen Landwirtschaft eingesetzte Pflanzenschutzmittel in 0,1-, 1- und 10-facher MRL-Konzentration, in Bezug auf essbare Gewebe von Rindern, untersucht. Weiterhin wurden sechs Kombinationen aus jeweils zwei Wirkstoffen ausgewählt. Im WST-1 (Water Soluble Tetrazolium 1) Assay wurden MDCKII-bABCG2-Zellen in aufsteigender Konzentration mit den Pflanzenschutzmitteln inkubiert (72 h) und die Zellvitalität ermittelt. Nach Inkubation der MDCKII-bABCG2- und MDCKII-Mock-Zellen mit den ausgewählten Pflanzenschutzmitteln oder den Kombinationen (4 h) wurde der Hoechst 33342-Akkumulationsassay durchgeführt. Dabei führt eine Interaktion des Pflanzenschutzmittels mit dem bABCG2-Transporter zu einer intrazellulären Anreicherung des Hoechst 33342-Farbstoffes. Für die Identifikation signifikanter Unterschiede wurden jeweils mindestens zwölf Monolayer auf Normalverteilung (Shapiro-Wilk-Test) überprüft und eine Einweg-Varianzanalyse mit Holm-Šidák post hoc Test (p ≤ 0,05) durchgeführt. Ergebnisse Nachdem eine Beeinträchtigung der Zellvitalität durch die ausgewählten Pflanzenschutzmittel in 0,1- bis 10-facher MRL-Konzentration ausgeschlossen wurde, konnte im Hoechst 33342-Assay für Chlorpyrifos-methyl und Tebuconazol ab 0,1-facher MRL-Konzentration eine signifikante Zunahme der intrazellulären Hoechst 33342-Gehalte im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle nachgewiesen werden. Für Diflufenican, Glyphosat, Methiocarb, Prochloraz, Rimsulfuron sowie Thiacloprid konnte in 1- und 10-facher MRL-Konzentration und für Iprodion sowie Ioxynil in 10-facher MRL-Konzentration eine signifikant erhöhte Hoechst 33342-Anreicherung detektiert werden. Darüber hinaus führte eine gleichzeitige Applikation von Methiocarb und Chlorpyrifos-methyl in 1-facher MRL-Konzentration, sowie von Glyphosat und Rimsulfuron in 10-facher MRL-Konzentration zu einer synergistischen Steigerung der Farbstoffakkumulation. Schlussfolgerung Es konnte festgestellt werden, dass das MDCKII-Zellmodell in Kombination mit dem Hoechst 33342-Assay eine valide Methode darstellt, um Wechselwirkungen einzelner und kombinierter Pflanzenschutzmittel zu detektieren. Insgesamt konnten unterhalb gesetzlich festgelegter MRL-Werte acht Pflanzenschutzmittel als potentielle bABCG2-Substrate identifiziert, sowie additive Effekte von Wirkstoffkombinationen nachgewiesen werden. Durch die Aufnahme von Pflanzenschutzmitteln mit dem Futter könnten diese aktiv in die Milch sezerniert werden und somit eine Gefahr für den Verbraucher darstellen:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 4 2.1 Überblick über Membrantransporter 4 2.2 ABCG2-Effluxtransporter 5 2.2.1 Überblick 5 2.2.2 Struktur 6 2.2.3 ABCG2-Transportmechanismus 8 2.2.4 Spezifität der ABCG2-Substrate und Inhibitoren 9 2.2.5 Gewebeexpression 11 2.2.6 Bedeutung 12 2.2.7 Regulation der ABCG2-Transportaktivität 14 2.3 Fremdstoffsekretion der bovinen Milchdrüse 16 2.3.1 Funktionelle Anatomie 16 2.3.2 Transportmechanismen 16 2.3.3 Fremdstofftransporter 17 2.3.4 Bedeutung des ABCG2-Transporters 19 2.4 Pestizide 20 2.4.1 Überblick 20 2.4.2 Einsatz von Pflanzenschutzmitteln 21 2.4.3 Rechtliche Regelungen 21 2.4.4 MRL-Wert-Festsetzung von Pestiziden 22 2.4.5 Exposition des Verbrauchers 23 2.4.6 Gesundheitliche Risiken 24 2.4.7 Pestizide als endokrine Disruptoren 25 2.4.8 Mehrfachrückstände 26 2.4.9 Risikobewertung von Mehrfachrückständen 27 2.5 Problemstellung und Zielsetzung 29 3 Material und Methoden 30 3.1 Material 30 3.1.1 Pestizide 30 3.1.2 Chemikalien 32 3.1.3 Kit 32 3.1.4 Puffer und Lösungen 32 3.1.5 Zellkultur 33 3.1.6 Geräte 34 3.2 Methoden 35 3.2.1 Allgemeine zellbiologische Methoden 35 3.2.1.1 Kultivierung 35 3.2.1.2 Passagieren 35 3.2.1.3 Bestimmung der Zellzahl 35 3.2.1.4 Kryokonservierung 36 3.2.2 Bestimmung der Zellvitalität mittels WST-1 Zytotoxizitätstest 36 3.2.3 Quantitative Proteinbestimmung mittels BCA-Assay 38 3.2.4 Ermittlung von Interaktionen am bABCG2-Transporter 38 3.2.4.1 Aussaat und Vorbehandlung 39 3.2.4.2 Durchführung des Hoechst 33342-Assays 40 3.2.5 Detektion von Pestizidwechselwirkungen am bABCG2-Transporter 41 3.3 Statistik 42 4 Ergebnisse 43 4.1 Auswahl der Pestizide und ihrer Konzentrationen 43 4.2 Auswahl der Pestizidkombinationen 46 4.3 Einfluss der Pestizide auf die Zellvitalität 48 4.4 Interaktionen von Pestiziden am bABCG2-Transporter 53 4.5 Pestizidwechselwirkungen am bABCG2-Transporter 56 5 Diskussion 60 5.1 Zellmodell 60 5.2 Zellvitalitätsstudien in MDCKII-bABCG2-Zellen 61 5.3 Pestizide als potentielle bABCG2-Substrate 64 5.4 Wechselwirkungen von Pestiziden am bABCG2-Transporter 75 5.5 Risiken potentieller bABCG2-Substrate 79 6 Zusammenfassung 80 7 Summary 82 8 Literaturverzeichnis 84 9 Anhang 106 10 Danksagung 111

Der vorliegende Bericht schafft die erforderliche Datengrundlage für ökonomische Bewertungen der alternativen Milcherzeugung, -verarbeitung und -vermarktung. Er unterteilt sich in einen ökonomischen und einen analytischen Teil. Im ersten Teil wird die Herstellung von Heumilch, Weidemilch und Bio-Milch als alternative Produktionsweisen ökonomisch bewertet, die Produktionskosten von Trinkmilch, Joghurt und Hartkäse ermittelt sowie die Direktvermarktung und Vermarktung über den regionalen LEH ökonomisch betrachtet. Als Datengrundlage diente hierzu die Erhebung der Produktionskosten auf sächsischen Milchbetrieben. Redaktionsschluss: 30.11.2022

Sogar eine vegetarische Ernährung führt durch den Konsum von Milchprodukten zum Schlachten der nicht mehr produktiven oder ausselektierten Milchkühe sowie der männlichen Nachkommen. Eine Rinderhaltung ohne Schlachtung (ROS) wäre (für Lakto-Vegetarier) hier ein Ausweg. Es wurden narrative und semi-strukturierte Interviews mit Tierhaltern der 5 hier dargestellten Fallbeispiele mit qualitativen Methoden der interpretativen Sozialforschung (Grounded Theory, Biographieforschung und sequentielle Feinanalyse) erhoben und untersucht. Die 5 Fallbeispiele wurden anhand biographischer Entwicklungen, ihrer Ethik und ihrem Tierhaltungssystem sowie anhand ihrer Konventionen verglichen. Der Fallvergleich ergab 5 Grundsätze des Care-Systems einer ROS: 1. Universal, 2. Bedingungslos, 3. Das ganze Leben betreffend - „a lifetime of Care“, 4. Familisierend, 5. Präventiv. Das Agrar-System der Fallbeispiele wurde in drei Betriebsstile differenziert: Reine Sanctuaries (Lebens-/Gnadenhof), Landwirtschaftliche Sanctuaries und Vegetarische Rinderhaltung/Milcherzeugung. Das Care- und das Agrar-System ergeben zusammen ein Agrar-Care-System. Kernelemente des Agrar-Systems der 4 hier untersuchten europäischen Betriebe sind u.a. ein hohes durchschnittliches Abgangsalter der Kühe von 12,5 Jahren und der Ochsen von 10 Jahren, stabile Herden, insg. vielfältige Dungnutzung, eine weitgehend muttergebundene Kälberaufzucht und partielle Ochsenanspannung. Bei dem dritten Fallbeispiel beträgt die Dauer der Laktationen durchschnittlich 2,8 Jahre und es werden dabei 9.055 kg pro Laktation ermolken. Bei Kühen mit sehr langen Laktationen sinken vom ca. 4.-6. Jahr die Leistungen nicht mehr und sind persistent. Die Milchkühe sind für 3,4 Jahre (als Mittel der beiden melkenden Betriebe) „in Rente". Der kostendeckende Milcherlös liegt bei ca. 2,95 bis 3,05 EUR pro kg Milch. Eine gemolkene Kuh trägt dabei die Kosten von 0,63 Kühen „in Rente" sowie von 1,48 Ochsen. Milch und Dung wären hier Beiprodukte des Tierlebens. / Even a vegetarian nutrition, through consumption of milk products, leads to the slaughtering of dairy cows that are no longer productive or have been sorted out, and of their male offspring. A cattle husbandry without slaughtering (here ‘CWS’) could be a solution (for lacto-vegetarians). Narrative and semi-structured interviews with the heads of animal husbandry in a total of five cases have been carried out and reviewed using qualitative methods of interpretive social research (Grounded Theory, biography research and detailed sequential analysis). In a case comparison, the five cases have been compared to each other in terms of their biographical developments, their ethics and their animal husbandry systems and also in terms of their conventions. The following five principles for a care system in CWS were derived: Universality, Unconditionality, A lifetime of care, Familialisation and Prevention. The agri-system of the case studies has been differentiated into three styles of farming: Pure sanctuary, agricultural sanctuary and vegetarian cattle husbandry. The combination of the agri- and care-system becomes the agri-care-system. Core elements of the agricultural system of CWS and of the 4 European farms are: a high average dying age which is 12.5 years for cows and 10 years for oxen, novel dung products, mostly rearing calves with the dam and on some farms the use of oxen for traction. In regard to the third case study, the average duration of lactation is 2.8 years, generating about 9,055 kg milk per lactation cycle. The dairy cows "retire" for a period of 3.4 years as a mean of the two milking case studies. In cows with very long lactation cycles, the milk yield, instead of decreasing from the 4th to the 6th year, rather seems to be constant during this period. The cost-covering milk revenue would be about 2,95 up to 3,05 EUR per kg. Each milked cow carries the cost of ca. 0,63 "retired" cows and 1,48 oxen. Milk and dung are the by-product of the animal life.