Die E-Zigarette gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Popularität. Die Frage der Toxizität ist jedoch noch nicht abschließend geklärt, und es besteht weltweite Unsicherheit bei der Verwendung der E-Zigarette. Die vorliegende Arbeit untersucht menschliche Nasenschleimhautzellen nach Dampfexposition mit Propylenglykol, einem Hauptbestandteil der Liquide, auf mögliche akute Entzündungsreaktionen, zytotoxische und genotoxische Wirkungen. Die Nasenschleimhautzellen von 10 Probanden wurden im Air-Liquid-Interface kultiviert und anschließend verschiedenen Konzentrationen von Propylenglykol ausgesetzt. Die Analyse erfolgte unter Verwendung eines Trypanblau-Tests, eines Comet-Assays, eines Mikrokern-Tests und eines IL-6- und IL-8-Sandwich-ELISAs. Der Trypanblau-Test zeigte keine Reduktion der Vitalität. Im Sandwich-ELISA konnte kein Anstieg der IL-6- und IL-8-Konzentrationen festgestellt werden. Im Comet-Assay zeigte das Olive Tail Moment in allen untersuchten Konzentrationen eine Schädigung im Vergleich zur Negativkontrolle. Es zeigte sich auch eine dosisabhängige Schädigung. Ein Unterschied zwischen der Reinsubstanz und der Negativkontrolle konnte im Mikrokern-Test festgestellt werden. Es wurden reparierbare Schäden im Comet-Assay gefunden. Im Mikrokern-Test konnten diese nur in der Reinsubstanzkonzentration bestätigt werden. Die E-Zigarette sollte restriktiv verwendet werden, bis Langzeitstudien vorliegen. Darüber hinaus sollten die Hersteller die Inhaltsstoffe der Flüssigkeiten eindeutig angeben. / The e-cigarette has become increasingly popular in recent years. However, the question of toxicity has not yet been clarified and there is global uncertainty in the use of the e-cigarette. The present work investigates propylene glycol, a major component of the liquids, for possible acute inflammatory reactions, cytotoxic and genotoxic effects on human nasal mucosal cells. The nasal mucosal cells from 10 volunteers were cultivated in the air-liquid-interface and then exposed to different concentrations of propylene glycol. The analysis was carried out using a trypan blue test, comet assay, micronucleus test and IL-6 and IL-8 sandwich-ELISA. The trypan blue test showed no reduction in vitality. No increase in IL-6 and IL-8 concentrations could be detected in the sandwich ELISA. In the comet assay, the Olive Tail Moment showed damage compared to the negative control in all examined concentrations. There was also a dose-dependent damage. A difference between the pure substance and the negative control could be found in the micronucleus test. Repairable damage in the comet assay have been found. In the micronucleus test these could only be confirmed in the pure substance concentration. The e-cigarette should be used restrictively until long-term studies are available. In addition, the manufacturers should clearly declare the ingredients of the liquids.

Climate change and its effects on our society is a steadily growing problem. In 2010, the industry sector accounted for more than 30% of the global greenhouse gas emissions. The chemical industry is one of the industrial subsectors responsible for the highest emissions of greenhouse gas. To reach the climate goals it is therefore urgent to find more sustainable options for production of chemicals in general. Synthetic biology and microbial cell factories are growing fields that have received much attention for inferring promising sustainable alternative production routes for various compounds. When it comes to microbial cell factories, cyanobacteria infer many advantages over heterotrophs. Cyanobacteria can for instance convert atmospheric CO2 into valuable compounds through photosynthesis using the light reaction and the Calvin-Benson cycle. In the present work, the freshwater cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 is metabolically engineered to produce 1,2-propanediol; an important chemical feedstock for which there is a great interest in finding a sustainable production route as an alternative to the current petrochemical one. Seven different constructs are designed for introduction and expression of a three-step heterologous metabolic pathway for 1,2-propanediol production. Two strains of Synechocystis are successfully engineered, with the heterologous pathway chromosomally integrated at the Neutral Site I through homologous recombination with an integrative plasmid targeting this genomic site. One of the three heterologous genes (mgsA) of the pathway was successfully translated as shown in a Western immunoblot. In a SDS-PAGE a band of 40 kDa was detected, corresponding to the size of both the sADH and YqhD enzymes.

Einleitung: Bei Milchkühen häufen sich Erkrankungen in der Frühlaktation. Sie gehören zu den wichtigsten Ursachen frühzeitiger Merzung und damit der aktuell unbefriedigenden Nutzungsdauer. Ziele der Untersuchungen: Ziel dieser Arbeit war es, den Stoffwechsel von Milchkühen in der kritischen Übergangszeit vom Trockenstehen zur Laktation (Transitphase) durch drei verschiedene prophylaktische Maßnahmen zu stabilisieren: mittels Huminsäuren Belastungen aus dem Darm einschließlich Endotoxinen zu mindern, mit einem Ammoniumpropionat-Propylenglykol- Gemisch die Energieversorgung zu verbessern sowie mit Dexamethason-21-isonicotinat die Stoffwechselfunktion der Leber zu fördern sowie gleichzeitig Entzündungsprozesse infolge der Kalbung zu hemmen. Materialien und Methoden: Die Untersuchungen wurden in einem sächsischen Bestand an 312 Kühen der Rasse „Holstein Friesian“ randomisiert innerhalb eines Jahres durchgeführt. An jeweils 78 Kühe wurden 300 ml Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch(C3) täglich vom 14. Tag ante partum (a.p.) bis zum 14. Tag post partum (p.p.) oral verabreicht; ebenfalls oral wurden 100 g Huminsäure-Fertigpräparat (HS-FP) bzw. 50 g Huminsäuren-Rohstoff (HS-RS) im selben Zeitraum appliziert, und Dexamethason-21-isonicotinat (DEXA21) wurde einmalig am 1. Tag p.p. intramuskulär in der Dosierung 0,02 mg/kg Körpermasse verabreicht. 78 unbehandelte Kühe dienten als Kontrollgruppe. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf Gesundheit, Leistung und Stoffwechsel wurden durch klinische Untersuchungen, durch Blutkontrollen am 14. Tag a.p., am 3. und 28. Tag p.p. (Leukozyten, freie Fettsäuren [FFS], Bilirubin, ß-0H-Butyrat[BHB], Glucose, Cholesterol, Creatinkinase [CK], Aspartat-Amino-Transferase [ASAT], Glutamat-Dehydrogenase [GLDH], gamma-Glutaryl-Transferase [GGT], Protein, Albumin, Mg, Fe, Ca, anorganisches Phosphat [Pi], Na, K) sowie durch die Erfassung von Gesundheitsstatus, Milchleistung und Fruchtbarkeit zu bestimmten Zeitpunkten geprüft. Ergebnisse: Die verschiedenen prophylaktischen Maßnahmen hatten keinen signifikanten Einfluss auf Fruchtbarkeits- und Gesundheitsparameter. Bei den absoluten und fettkorrigierten Milchmengen konnten ebenfalls keine statistisch gesicherten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen und der Kontrollgruppe festgestellt werden. Der Milcheiweißgehalt von C3 28 d p.p. sowie der Milchfettgehalt von DEXA21 und C3 100 d p.p. waren signifikant erhöht. Die Ergebnisse der Blutuntersuchungen ergaben hauptsächlich am 3., aber auch am 28. Tag p.p. gesicherte Unterschiede bei wichtigen Stoffwechselparametern wie Glucose, Cholesterol, Bilirubin, Protein, Albumin, Ca, Fe und CK. Die einmalige Gabe von Dexamethason-21-isonicotinat am 1. Tag p.p. hatte den besten Einfluss auf den Leber- und Energiestoffwechsel. In dieser Gruppe waren am 3. Tag p.p. die Glucose-, Bilirubin-, Cholesterol-, Protein, Ca- und Fe-Konzentrationen sowohl gegenüber der KG wie auch gegenüber allen anderen Versuchsgruppen signifikant günstiger. Für die Albumin- und Na-Konzentrationen sowie die CK-Aktivität traf das gegenüber der Kontroll- sowie der C3-Gruppe zu. Der Einsatz der Wirkstoffe mit HS-RS, HS-FP sowie C3 führte ebenfalls zu positiven Effekten auf die Leistung und den Stoffwechsel gegenüber der Kontrollgruppe, jedoch ließen sich diese nur in wenigen Fällen statistisch sichern. Schlussfolgerungen: Die Applikation von Dexamethason-21-isonicotinat einen Tag p.p. stabilisiert signifikant den Stoffwechsel von Kühen nach dem Partus. Gleichartige Effekte auf Milch- und Fruchtbarkeitsleitung sowie die Morbidität konnten nicht gesichert nachgewiesen werden. Für Huminsäure-Rohstoff, Huminsäure-Fertigpräparat sowie Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch waren solche Effekte tendenziell erkennbar, statistisch aber nicht zu sichern. Auch wenn besonders mit Dexamethason-21-isonicotinat der Stoffwechsel in Belastungssituationen kurzfristig stabilisiert werden kann, müssen generell Haltung und Fütterung analysiert sowie Mängel beseitigt werden. / Problem: In dairy cattle diseases are common in early lactation. They are among the main causes of early culling and the current unsatisfactory productive life. Objective: The aim of this work was to stabilize metabolism of dairy cows in the critical transition period from standing dry to lactation by three different prophylactic applications: using humic acids to minimize strain from the gut including endotoxins, using ammonium propionate mixed with propylene glycol to improve energy supply and dexamethasone-21-isonicotinate to promote metabolic function of the liver and at the same time to inhibit inflammatory processes following parturition. Experimental design: The studies were performed in a Saxon dairy farm on 312 cows of the „Holstein Friesian\" breed, randomly performed within one year. 78 cows were administered orally 300 ml ammonium propionate mixed with propylene glycol (C3) daily from 14 days before parturition (a.p.) to 14 days after parturition (p.p.), another 78 cows 100 g of a humic acid drug (HS-FP) or 50 g of humic acid raw material (HS-RS) were administered orally in the same period and dexamethasone-21-isonicotinate (DEXA21) was applied intramuscularly to another 78 cows on the first day p.p. in a dose of 0.02 mg/kg body weight. 78 untreated cows were used as control group. The impact of these administrations on health, performance and metabolism has been measured by clinical examinations and blood tests on 14. day a.p., on 3. and 28. day p.p. (Leukocytes, free fatty acids [ FFS ], bilirubin, beta-0H-butyrate [BHB] , glucose, cholesterol, creatine kinase [CK], aspartate aminotransferase [AST], glutamate dehydrogenase [GLDH], gamma glutaryl transferase [GGT], protein, albumin, Mg, Fe, Ca, inorganic phosphate [Pi] , Na, K) and was verified by detection of health status, milk yield and fertility. Results: The different prophylactic administrations had no significant effect on fertility and health parameters. The absolute and fat- corrected milk yields also showed no statistically reliable differences between experimental groups and control group. Milk protein content in C3 28 days p.p. and milk fat content in DEXA21 and C3 100 days p.p. were significantly increased. Blood control results showed mainly on 3. and 28. day p.p. important differences in metabolic parameters, such as glucose, cholesterol, bilirubin, protein, albumin, Ca, Fe and CK, which are statistically secured. A single dose of dexamethasone-21- isonicotinate on first day p.p. had the best effect on liver and energy metabolism. Three days p.p. glucose, bilirubin, cholesterol, protein, Ca and Fe concentrations performed significantly better in DEXA21 group compared both to control group and all other treatment groups. For albumin and Na concentrations and CK activity that was true with respect to control and C3 group. The use of a humic acid drug, humic acid raw material and ammonium propionate mixed with propylene glycol had positive impact on performance and metabolism compared with control group too, but could be statistically secured in only a few cases. Conclusions: The application of dexamethasone-21-isonicotinate at the first day p.p. significantly stabilizes metabolism in cows after parturition. Similar effects on milk yield and fertility as well as morbidity could not be observed. For humic acid drug, humic acid raw material and ammonium propionate mixed with propylene glycol such effects tended to be recognizable, but cannot be statistically secured. Metabolism can be stabilized in short term stress situations with dexamethasone-21-isonicotinate, general care and feeding must be analyzed and deficiencies have to be eliminated.

Hudens normalflora består av lågpatogena bakterier där stafylokockerna är de vanligaste förekommande bakterierna. Studier visar att antimikrobiella medel kan förändra hudbakteriepopulationer och att dessa förändringar kan leda till kritiska konsekvenser för hudens försvar. Propylenglykol är en substans som klassas som antimikrobiell och bakteriedödande. Propylenglykol har ett brett användningsområde och används ofta som hjälpmedel i en mängd olika läkemedel. Den finns bland annat i kosmetika såsom hudprodukter där den fungerar som fuktbindande och som konserveringsmedel. Vanliga koncentrationer av propylenglykol som fuktighetsbevarande ämne i topikaler är cirka 15 % och i kosmetika finns propylenglykol i koncentrationerna <0,1 % - >50 %. Det saknas i nuläget forskning om propylenglykols effekt på hudens bakterieflora. Syftet med studien var att med olika koncentrationer av propylenglykol bestämma MIC (minsta hämmande koncentration) och MBC (minsta baktericida koncentration) på vanliga stafylokocker (S. epidermidis, S. aureus, S. hominis och S. capitis) som ingår i hudens normalflora. För att bestämma MIC och MBC användes buljongspädningsmetoden där propylenglykol späddes ut i olika koncentrationer med buljong i en mikrotiterplatta. Sedan tillsattes valda testbakterier och OD600 mättes i 24 timmar. Resultatet visade att MIC och MBC för propylenglykol var 12,5 % respektive 25 % på vanliga stafylokocker som finns på huden. Vid koncentrationer av propylenglykol på 12,5 % hämmades synlig bakterietillväxt av S. epidermidis, S. aureus, S. hominis och S. capitis och vid 25 % uppstod en baktericid effekt på bakterierna. Mer forskning behövs dock för att få reda på hur hudens bakterier påverkas av propylenglykol och konsekvenserna av det. / The normal flora of the human skin is consisting of low pathogen bacteria, where the staphylococci are the most common bacteria. Studies show that antimicrobial substances can alter populations of skin bacteria and that these alterations can lead to critical consequences for the resistance of the skin. Propylene glycol is a substance that is classified as antimicrobial and bactericidal and the substance has a wide area of use and is frequently used as a supportive substance in various pharmaceuticals. Propylene glycol can be found in cosmetics and skincare products where it functions as moisture-binding and preservative. Normal concentrations of propylene glycol as moisture-binding substance in topicals is approximately 15 % and in cosmetics the concentration of propylene glycol is <0,1 % - >50 %. As of today, there are few scientific studies regarding the effects of propylene glycol to the bacterial flora of the human skin. The purpose of this study was to determine MIC (minimum inhibitory concentration) and MBC (minimum bactericidal concentration) for normal staphylococci (S. epidermidis, S. aureus, S. hominis och S. capitis) included in the normal flora of the skin using various concentrations of propylene glycol. To be able to determine MIC and MBC the broth dilution method was used, where propylene glycol was diluted in various concentrations with broth in a microtiter plate. Hereafter, selected test bacteria were added and OD600 was measured during 24 hours. The results implicated that MIC and MBC for propylene glycol were 12,5 % and 25 % for common staphylococci located on the skin. At concentrations of propylene glycol of 12,5 %, visible bacterial growth of S. epidermidis, S. aureus, S. hominis and S. capitis was inhibited and at 25 % a bactericidal effect occurred on the bacteria. It shall be noted that further research is needed to find out how the skin's bacteria are affected by propylene glycol and its consequences.

Einleitung: Bei Milchkühen häufen sich Erkrankungen in der Frühlaktation. Sie gehören zu den wichtigsten Ursachen frühzeitiger Merzung und damit der aktuell unbefriedigenden Nutzungsdauer. Ziele der Untersuchungen: Ziel dieser Arbeit war es, den Stoffwechsel von Milchkühen in der kritischen Übergangszeit vom Trockenstehen zur Laktation (Transitphase) durch drei verschiedene prophylaktische Maßnahmen zu stabilisieren: mittels Huminsäuren Belastungen aus dem Darm einschließlich Endotoxinen zu mindern, mit einem Ammoniumpropionat-Propylenglykol- Gemisch die Energieversorgung zu verbessern sowie mit Dexamethason-21-isonicotinat die Stoffwechselfunktion der Leber zu fördern sowie gleichzeitig Entzündungsprozesse infolge der Kalbung zu hemmen. Materialien und Methoden: Die Untersuchungen wurden in einem sächsischen Bestand an 312 Kühen der Rasse „Holstein Friesian“ randomisiert innerhalb eines Jahres durchgeführt. An jeweils 78 Kühe wurden 300 ml Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch(C3) täglich vom 14. Tag ante partum (a.p.) bis zum 14. Tag post partum (p.p.) oral verabreicht; ebenfalls oral wurden 100 g Huminsäure-Fertigpräparat (HS-FP) bzw. 50 g Huminsäuren-Rohstoff (HS-RS) im selben Zeitraum appliziert, und Dexamethason-21-isonicotinat (DEXA21) wurde einmalig am 1. Tag p.p. intramuskulär in der Dosierung 0,02 mg/kg Körpermasse verabreicht. 78 unbehandelte Kühe dienten als Kontrollgruppe. Die Auswirkungen dieser Maßnahmen auf Gesundheit, Leistung und Stoffwechsel wurden durch klinische Untersuchungen, durch Blutkontrollen am 14. Tag a.p., am 3. und 28. Tag p.p. (Leukozyten, freie Fettsäuren [FFS], Bilirubin, ß-0H-Butyrat[BHB], Glucose, Cholesterol, Creatinkinase [CK], Aspartat-Amino-Transferase [ASAT], Glutamat-Dehydrogenase [GLDH], gamma-Glutaryl-Transferase [GGT], Protein, Albumin, Mg, Fe, Ca, anorganisches Phosphat [Pi], Na, K) sowie durch die Erfassung von Gesundheitsstatus, Milchleistung und Fruchtbarkeit zu bestimmten Zeitpunkten geprüft. Ergebnisse: Die verschiedenen prophylaktischen Maßnahmen hatten keinen signifikanten Einfluss auf Fruchtbarkeits- und Gesundheitsparameter. Bei den absoluten und fettkorrigierten Milchmengen konnten ebenfalls keine statistisch gesicherten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen und der Kontrollgruppe festgestellt werden. Der Milcheiweißgehalt von C3 28 d p.p. sowie der Milchfettgehalt von DEXA21 und C3 100 d p.p. waren signifikant erhöht. Die Ergebnisse der Blutuntersuchungen ergaben hauptsächlich am 3., aber auch am 28. Tag p.p. gesicherte Unterschiede bei wichtigen Stoffwechselparametern wie Glucose, Cholesterol, Bilirubin, Protein, Albumin, Ca, Fe und CK. Die einmalige Gabe von Dexamethason-21-isonicotinat am 1. Tag p.p. hatte den besten Einfluss auf den Leber- und Energiestoffwechsel. In dieser Gruppe waren am 3. Tag p.p. die Glucose-, Bilirubin-, Cholesterol-, Protein, Ca- und Fe-Konzentrationen sowohl gegenüber der KG wie auch gegenüber allen anderen Versuchsgruppen signifikant günstiger. Für die Albumin- und Na-Konzentrationen sowie die CK-Aktivität traf das gegenüber der Kontroll- sowie der C3-Gruppe zu. Der Einsatz der Wirkstoffe mit HS-RS, HS-FP sowie C3 führte ebenfalls zu positiven Effekten auf die Leistung und den Stoffwechsel gegenüber der Kontrollgruppe, jedoch ließen sich diese nur in wenigen Fällen statistisch sichern. Schlussfolgerungen: Die Applikation von Dexamethason-21-isonicotinat einen Tag p.p. stabilisiert signifikant den Stoffwechsel von Kühen nach dem Partus. Gleichartige Effekte auf Milch- und Fruchtbarkeitsleitung sowie die Morbidität konnten nicht gesichert nachgewiesen werden. Für Huminsäure-Rohstoff, Huminsäure-Fertigpräparat sowie Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch waren solche Effekte tendenziell erkennbar, statistisch aber nicht zu sichern. Auch wenn besonders mit Dexamethason-21-isonicotinat der Stoffwechsel in Belastungssituationen kurzfristig stabilisiert werden kann, müssen generell Haltung und Fütterung analysiert sowie Mängel beseitigt werden.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis .I Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung .......................................................................................... 1 2 Literaturübersicht ............................................................................. 3 2.1 Stoffwechsel der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ....................... 3 2.2 Bovine Ketose .................................................................................... 5 2.3 Fettmobilisationssyndrom ................................................................... 7 2.4 Möglichkeiten der Stabilisierung des Stoffwechsels der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ...................................................................... 9 2.4.1 Allgemeines zur Stoffwechselstabilisierung ........................................ 9 2.4.2 Energiereiche C3-Verbindungen ...................................................... 11 2.4.2.1 Propionat .......................................................................................... 12 2.4.2.2 Propylenglykol .................................................................................. 14 2.4.2.3 Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch ................................ 15 2.4.3 Huminsäuren .................................................................................... 16 2.4.3.1 Einsatz, Vorkommen, Aufbau ........................................................... 16 2.4.3.2 Effekte .............................................................................................. 16 2.4.3.3 Wirkungsweise im Organismus ........................................................ 17 2.4.3.4 Anwendungen in der Veterinärmedizin ............................................. 18 2.4.3.5 Huminsäurenpräparate ..................................................................... 20 2.4.4 Glukokortikoide................................................................................. 21 2.4.4.1 Aufbau .............................................................................................. 21 2.4.4.2 Wirkungsweise ................................................................................. 21 2.4.4.3 Effekte .............................................................................................. 22 2.4.4.4 Dexamethason-21-isonicotinat ......................................................... 25 3 Tiere, Material und Methoden ........................................................ 27 3.1 Untersuchte Tiere, Betrieb, Fütterung .............................................. 27 3.2 Versuchsanordnung, Gruppeneinteilung .......................................... 28 3.3 Entnahme, Aufbereitung und Aufbewahrung der Blutproben ........... 30 3.4 Bestimmung der Blutparameter, Referenzbereiche ......................... 31 3.4.1 Bestimmung der Leistungs-, Gesundheits- und Fruchtbarkeitsparameter .................................................................. 33 3.5 Statistische Prüfung der ermittelten Daten ....................................... 35 4 Ergebnisse ...................................................................................... 36 4.1 Methodische Aspekte ....................................................................... 36 4.1.1 Wertung der Untersuchungsergebnisse kranker und selektierter Kühe ................................................................................................ 36 4.1.2 Akzeptanz der verabreichten Futterzusatzstoffe .............................. 37 4.2 Klinische Befunde ............................................................................. 38 4.3 Leistungsparameter .......................................................................... 41 4.3.1 Milchleistung .................................................................................... 41 4.3.2 Fruchtbarkeit .................................................................................... 44 4.4 Labordiagnostische Parameter......................................................... 45 4.4.1 Energie-Fett-Leberstoffwechsel ....................................................... 45 4.4.1.1 Glucose ............................................................................................ 45 4.4.1.2 Cholesterol ....................................................................................... 47 4.4.1.3 Bilirubin ............................................................................................ 48 4.4.1.4 Beta-Hydroxy-Butyrat ....................................................................... 49 4.4.1.5 Freie Fettsäuren ............................................................................... 50 4.4.1.6 Aspartat-Amino-Transferase ............................................................ 51 4.4.1.7 Gamma-Glutamyl-Transferase ......................................................... 52 4.4.1.8 Glutamat-Dehydrogenase ................................................................ 53 4.4.2 Eiweißstoffwechsel ........................................................................... 54 4.4.2.1 Gesamtprotein .................................................................................. 54 4.4.2.2 Albumin ............................................................................................ 55 4.4.3 Mineralstoff- und Spurenelementstoffwechsel .................................. 56 4.4.3.1 Natrium ............................................................................................. 56 4.4.3.2 Kalium .............................................................................................. 57 4.4.3.3 Calcium ............................................................................................ 58 4.4.3.4 anorganisches Phosphat .................................................................. 59 4.4.3.5 Magnesium ....................................................................................... 60 4.4.3.6 Eisen ................................................................................................ 61 4.4.4 Muskelstoffwechsel .......................................................................... 62 4.4.4.1 Kreatinkinase ................................................................................... 62 4.4.5 Leukozyten ....................................................................................... 63 5 Diskussion ...................................................................................... 64 5.1 Klinische Parameter ......................................................................... 64 5.1.1 Morbidität ......................................................................................... 64 5.1.2 Milchleistung .................................................................................... 67 5.1.3 Fruchtbarkeit .................................................................................... 70 5.2 Klinisch-chemische Parameter, Stoffwechsel ................................... 71 5.2.1 Wirkung von Huminsäuren auf den Stoffwechsel ............................. 71 5.2.2 Wirkung einer energiereichen C3-Verbindung auf den Stoffwechsel 71 5.2.3 Wirkung von Dexamethason-21-isonicotinat auf den Stoffwechsel .. 74 6 Zusammenfassung ......................................................................... 83 7 Summary ......................................................................................... 85 8 Literaturverzeichnis ....................................................................... 87 / Problem: In dairy cattle diseases are common in early lactation. They are among the main causes of early culling and the current unsatisfactory productive life. Objective: The aim of this work was to stabilize metabolism of dairy cows in the critical transition period from standing dry to lactation by three different prophylactic applications: using humic acids to minimize strain from the gut including endotoxins, using ammonium propionate mixed with propylene glycol to improve energy supply and dexamethasone-21-isonicotinate to promote metabolic function of the liver and at the same time to inhibit inflammatory processes following parturition. Experimental design: The studies were performed in a Saxon dairy farm on 312 cows of the „Holstein Friesian\" breed, randomly performed within one year. 78 cows were administered orally 300 ml ammonium propionate mixed with propylene glycol (C3) daily from 14 days before parturition (a.p.) to 14 days after parturition (p.p.), another 78 cows 100 g of a humic acid drug (HS-FP) or 50 g of humic acid raw material (HS-RS) were administered orally in the same period and dexamethasone-21-isonicotinate (DEXA21) was applied intramuscularly to another 78 cows on the first day p.p. in a dose of 0.02 mg/kg body weight. 78 untreated cows were used as control group. The impact of these administrations on health, performance and metabolism has been measured by clinical examinations and blood tests on 14. day a.p., on 3. and 28. day p.p. (Leukocytes, free fatty acids [ FFS ], bilirubin, beta-0H-butyrate [BHB] , glucose, cholesterol, creatine kinase [CK], aspartate aminotransferase [AST], glutamate dehydrogenase [GLDH], gamma glutaryl transferase [GGT], protein, albumin, Mg, Fe, Ca, inorganic phosphate [Pi] , Na, K) and was verified by detection of health status, milk yield and fertility. Results: The different prophylactic administrations had no significant effect on fertility and health parameters. The absolute and fat- corrected milk yields also showed no statistically reliable differences between experimental groups and control group. Milk protein content in C3 28 days p.p. and milk fat content in DEXA21 and C3 100 days p.p. were significantly increased. Blood control results showed mainly on 3. and 28. day p.p. important differences in metabolic parameters, such as glucose, cholesterol, bilirubin, protein, albumin, Ca, Fe and CK, which are statistically secured. A single dose of dexamethasone-21- isonicotinate on first day p.p. had the best effect on liver and energy metabolism. Three days p.p. glucose, bilirubin, cholesterol, protein, Ca and Fe concentrations performed significantly better in DEXA21 group compared both to control group and all other treatment groups. For albumin and Na concentrations and CK activity that was true with respect to control and C3 group. The use of a humic acid drug, humic acid raw material and ammonium propionate mixed with propylene glycol had positive impact on performance and metabolism compared with control group too, but could be statistically secured in only a few cases. Conclusions: The application of dexamethasone-21-isonicotinate at the first day p.p. significantly stabilizes metabolism in cows after parturition. Similar effects on milk yield and fertility as well as morbidity could not be observed. For humic acid drug, humic acid raw material and ammonium propionate mixed with propylene glycol such effects tended to be recognizable, but cannot be statistically secured. Metabolism can be stabilized in short term stress situations with dexamethasone-21-isonicotinate, general care and feeding must be analyzed and deficiencies have to be eliminated.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis .I Abkürzungsverzeichnis IV 1 Einleitung .......................................................................................... 1 2 Literaturübersicht ............................................................................. 3 2.1 Stoffwechsel der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ....................... 3 2.2 Bovine Ketose .................................................................................... 5 2.3 Fettmobilisationssyndrom ................................................................... 7 2.4 Möglichkeiten der Stabilisierung des Stoffwechsels der Milchkuh im geburtsnahen Zeitraum ...................................................................... 9 2.4.1 Allgemeines zur Stoffwechselstabilisierung ........................................ 9 2.4.2 Energiereiche C3-Verbindungen ...................................................... 11 2.4.2.1 Propionat .......................................................................................... 12 2.4.2.2 Propylenglykol .................................................................................. 14 2.4.2.3 Ammoniumpropionat-Propylenglykol-Gemisch ................................ 15 2.4.3 Huminsäuren .................................................................................... 16 2.4.3.1 Einsatz, Vorkommen, Aufbau ........................................................... 16 2.4.3.2 Effekte .............................................................................................. 16 2.4.3.3 Wirkungsweise im Organismus ........................................................ 17 2.4.3.4 Anwendungen in der Veterinärmedizin ............................................. 18 2.4.3.5 Huminsäurenpräparate ..................................................................... 20 2.4.4 Glukokortikoide................................................................................. 21 2.4.4.1 Aufbau .............................................................................................. 21 2.4.4.2 Wirkungsweise ................................................................................. 21 2.4.4.3 Effekte .............................................................................................. 22 2.4.4.4 Dexamethason-21-isonicotinat ......................................................... 25 3 Tiere, Material und Methoden ........................................................ 27 3.1 Untersuchte Tiere, Betrieb, Fütterung .............................................. 27 3.2 Versuchsanordnung, Gruppeneinteilung .......................................... 28 3.3 Entnahme, Aufbereitung und Aufbewahrung der Blutproben ........... 30 3.4 Bestimmung der Blutparameter, Referenzbereiche ......................... 31 3.4.1 Bestimmung der Leistungs-, Gesundheits- und Fruchtbarkeitsparameter .................................................................. 33 3.5 Statistische Prüfung der ermittelten Daten ....................................... 35 4 Ergebnisse ...................................................................................... 36 4.1 Methodische Aspekte ....................................................................... 36 4.1.1 Wertung der Untersuchungsergebnisse kranker und selektierter Kühe ................................................................................................ 36 4.1.2 Akzeptanz der verabreichten Futterzusatzstoffe .............................. 37 4.2 Klinische Befunde ............................................................................. 38 4.3 Leistungsparameter .......................................................................... 41 4.3.1 Milchleistung .................................................................................... 41 4.3.2 Fruchtbarkeit .................................................................................... 44 4.4 Labordiagnostische Parameter......................................................... 45 4.4.1 Energie-Fett-Leberstoffwechsel ....................................................... 45 4.4.1.1 Glucose ............................................................................................ 45 4.4.1.2 Cholesterol ....................................................................................... 47 4.4.1.3 Bilirubin ............................................................................................ 48 4.4.1.4 Beta-Hydroxy-Butyrat ....................................................................... 49 4.4.1.5 Freie Fettsäuren ............................................................................... 50 4.4.1.6 Aspartat-Amino-Transferase ............................................................ 51 4.4.1.7 Gamma-Glutamyl-Transferase ......................................................... 52 4.4.1.8 Glutamat-Dehydrogenase ................................................................ 53 4.4.2 Eiweißstoffwechsel ........................................................................... 54 4.4.2.1 Gesamtprotein .................................................................................. 54 4.4.2.2 Albumin ............................................................................................ 55 4.4.3 Mineralstoff- und Spurenelementstoffwechsel .................................. 56 4.4.3.1 Natrium ............................................................................................. 56 4.4.3.2 Kalium .............................................................................................. 57 4.4.3.3 Calcium ............................................................................................ 58 4.4.3.4 anorganisches Phosphat .................................................................. 59 4.4.3.5 Magnesium ....................................................................................... 60 4.4.3.6 Eisen ................................................................................................ 61 4.4.4 Muskelstoffwechsel .......................................................................... 62 4.4.4.1 Kreatinkinase ................................................................................... 62 4.4.5 Leukozyten ....................................................................................... 63 5 Diskussion ...................................................................................... 64 5.1 Klinische Parameter ......................................................................... 64 5.1.1 Morbidität ......................................................................................... 64 5.1.2 Milchleistung .................................................................................... 67 5.1.3 Fruchtbarkeit .................................................................................... 70 5.2 Klinisch-chemische Parameter, Stoffwechsel ................................... 71 5.2.1 Wirkung von Huminsäuren auf den Stoffwechsel ............................. 71 5.2.2 Wirkung einer energiereichen C3-Verbindung auf den Stoffwechsel 71 5.2.3 Wirkung von Dexamethason-21-isonicotinat auf den Stoffwechsel .. 74 6 Zusammenfassung ......................................................................... 83 7 Summary ......................................................................................... 85 8 Literaturverzeichnis ....................................................................... 87

In Flüssigkeitskreisläufen energietechnischer Anlagen sind nahezu immer Gase eingeschlossen. Diese befinden sich im Fluid gelöst, können aber auch als freie Gase in Form von im Medium mittransportierten Gasblasen oder als Gasansammlung an einem Ort des Kreislaufs auftreten. Freie Gase in geschlossenen Fluidkreisläufen können den Betrieb der Anlage in vielfältiger Weise stören. Das Löslichkeitsverhalten von Gasen im Fluid und Bedingungen für die Über- bzw. Unterschreitung der Löslichkeitsgrenzen beeinflussen die Menge und Existenz freier Gase. Damit negative Effekte in Anlagen analysiert und verstanden sowie durch angepasste Konstruktion, Auslegung und Betriebsweise, aber auch durch geeignete Befüllung, Entlüftung und Entgasung der Anlagen, gezielt vermieden werden können, ist die Kenntnis der Löslichkeitsgrenze essentiell und deshalb Kernpunkt dieser Arbeit. Als physikalische Größe zur Beschreibung der Löslichkeit wird der Technische Löslichkeitskoeffizient gewählt. Wichtige energietechnische Anlagen, wie bspw. Solarthermieanlagen, Rückkühlwerke und Erdwärmesonden bzw. -kollektoren nutzen Frostschutzgemische auf Wasser-Glykol-Basis als Wärmeträger. Für Wasser-Glykol-Gemische sind keine temperaturabhängigen Löslichkeitskoeffizienten verfügbar. Oft wird in der Literatur postuliert, dass „für ein in geringer Verdünnung gelöstes Gas bzw. für geringe Drücke“ das vollständig das Phasengleichgewicht beschreibende Gleichungssystem „in guter Genauigkeit“ auf das Henry-Gesetz reduziert werden kann. Insbesondere in Praxis-Anwendungen wird dies ohne Nachweis nahezu immer genutzt. Am Beispiel Stickstoff-Wasser wird gezeigt, dass alle betrachteten Vereinfachungen im fokussierten Druck- und Temperaturbereich summarisch eine Abweichung im ermittelten Gasgehalt von maximal 1,8 % bewirken und damit für praktische Untersuchungen als ausreichend angesehen werden können. Ein deutlicher Genauigkeitsgewinn mit einer resultierenden Abweichung von maximal 0,3 % lässt sich erreichen, wenn die Poynting-Korrektur des Gases berücksichtigt wird. Es ist gelungen ein Verfahren zur Bestimmung von der Löslichkeit umzusetzen, das zu plausiblen Messergebnissen für die gegebenen Anforderungen führt. Ermittelte Löslichkeitskoeffizienten konnten durch vergleichende Versuche mit dem gut beschriebenen Lösungsmittel Wasser kalibriert werden. Es wurden entsprechende Messunsicherheitsalgorithmen entwickelt, die auch mathematisch zeigen, dass vorhandene Messunsicherheiten durch die Kalibrierung stark reduziert werden können. Die Messmethodik zeichnet sich dadurch aus, dass gewisse Mengen an Störgasen bzw. eine gewisse, bereits im Ausgangszustand bestehende Beladung der Flüssigkeit mit Arbeitsgas bei der hier entwickelten differentiellen Ermittlung der Löslichkeitskoeffizienten zwischen zwei Phasengleichgewichten – im Gegensatz zu vielen Verfahren der Literatur – keinen relevanten Einfluss haben. Der Versuchsaufwand lässt sich damit erheblich reduzieren und ermöglicht auch die Bestimmung der Gaslöslichkeit in einem Flüssigkeitsgemisch mit stark flüchtigen Komponenten. Für Stickstoff sind Löslichkeitskoeffizienten für drei Wasser-Proylenglykol- bzw. Wasser-Ethylenglykol-Gemische (25 Gew.-%; 41,84 Gew.-% und 75 Gew.-% Glykol) sowie reines Propylen- bzw. Ethylenglykol bei Temperaturen im Bereich 10 °C bis 110 °C ermittelt worden. Löslichkeitskoeffizienten für Sauerstoff wurden für Wasser-Glykole mit 41,84 Gew.-% Propylen- bzw. Ethylenglykol ermittelt. Es zeigt sich, verglichen mit Wasser, eine grundlegend andere Temperaturabhängigkeit der Löslichkeitskoeffizienten. Ergebnisse von dem sehr häufig in Solarthermieanlagen eingesetzten Wasser-Propylenglykol-Gemisch mit 41,84 Gew.-% Glykol zeigen beispielsweise für Stickstoff und auch Sauerstoff eine deutlich niedrigere Löslichkeit bei geringen Temperaturen und mit steigender Temperatur stark steigende Löslichkeitskoeffizienten. Durch die Bereitstellung von Regressionskurven sind die neuen Erkenntnisse den Anwendern einfach zugänglich. Der Einfluss von in Fertiggemischen zugesetzten Additiven auf die Stickstoff-Löslichkeit der Wasser-Glykole kann als gering eingeschätzt werden. Sauerstoff wird in Tyfocor LS allmählich chemisch gebunden. Die chemische Bindung ist bei einem Versuch bei 49,5 °C noch nicht beobachtbar, bei 78 °C jedoch deutlich sichtbar. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Temperatur. Bei Tyfocor-Wasser-Gemisch sowie beiden reinen Wasser-Glykol-Gemischen mit 41,84 Gew.-% Glykol ist hingegen keine chemische Bindung beobachtbar. Additive des Tyfocor-Wasser-Gemischs haben auch für Sauerstoff keinen signifikanten Einfluss auf die Löslichkeit. Aus den ermittelten Regressionen der Löslichkeitskoeffizienten ist die sich ergebende Löslichkeit im Phasengleichgewicht in sogenannten Henry-Diagrammen dargestellt worden. Auch hier bestätigt sich deutlich von Wasser abweichendes Verhalten der (Wasser-)Glykole. Vereinfachte theoretische Untersuchungen zur Gaslöslichkeit in einigen energietechnischen Anlagen unter Verwendung von statischer Druckhaltung mittels Membranausdehnungsgefäß und weiteren praxisnahen Randbedingungen zeigen die deutlichen Unterschiede im Verhalten zwischen Wasser und Wasser-Glykol, insbesondere bei der Solarthermie. Für die in der Literatur durchgeführten Analysen und beobachteten Phänomene zu Solarthermie-Anlagen mit Fokus Gasbeladung liefern die Erkenntnisse dieser Arbeit zu Wasser-Glykol-Gemischen auf Propylenglykol-Basis plausible Erklärungen. Auch eine durchgeführte umfassende Gasanalyse eines realen Rückkühlkreislaufes lässt sich mit den ermittelten Löslichkeitskoeffizienten für Wasser-Glykole auf Ethylenglykol-Basis logisch darstellen; aufgetretene Phänomene lassen sich schlüssig erklären. Beide Untersuchungen können somit als ergebnisvalidierende Praxisbeispiele gelten. In der Solartechnik wurde vor dieser Arbeit für Belange der Befüllung, Entlüftung, Entgasung und Stagnation aufgrund fehlenden besseren Wissens von einem dem Wasser ähnelnden temperaturabhängigen Löslichkeitsverhalten ausgegangen. In der Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, dass ein Wasser-Glykol-Gemisch ein völlig anderes Löslichkeitsverhalten zeigt (Löslichkeitskoeffizienten, Henry-Diagramm und Löslichkeitsgrenzen in realen Anlagen). Dementsprechend kann die Annahme von wasserähnlichem Verhalten zu völlig falschen Ansätzen in Konstruktion und Betrieb von Wasser-Glykol-Kreisläufen sowie Fehlinterpretationen des Anlagenverhaltens in der Praxis, aber auch in Forschung und Entwicklung führen. Mit den auf dieser Arbeit basierenden Veröffentlichungen konnte v. a. die Solarbranche diesbezüglich sensibilisiert werden. Die Arbeit stellt mit den ermittelten Löslichkeitskoeffizienten, zugehörigen Regressionsgleichungen und Henry-Diagrammen die Grundlagen für die Nutzung der Erkenntnisse in der Praxis bereit. Von dem hier vorgestellten Gesichtspunkt der Löslichkeit sollte eine Wasser-Glykol basierte Solarthermieanlage weniger Gasblasenprobleme aufweisen als eine Anlage mit Wasser. In der Praxis treten jedoch auch bei Wasser-Glykol-Anlagen teils erhebliche Probleme mit Gasen auf. Dort sind folglich v. a. andere Mechanismen, die die Vorgänge bei Befüllung, Entlüftung und Betrieb bestimmen, für die Probleme mit freien Gasen verantwortlich. Das Löslichkeitsverhalten kann aber als direkte Ursache weitgehend ausgeschlossen werden.:1 Ausgangspunkt und Motivation 2 Löslichkeit von Gasen 3 Wasser-Glykol-Gemische 4 Methodik zur experimentellen Bestimmung von Löslichkeitskoeffizienten 5 Durchgeführte Versuche und deren Auswertung 6 Löslichkeit von Stickstoff und Sauerstoff in Wasser-Glykol-Gemischen in Theorie und Praxis (Anwendung auf Anlagen) 7 Zusammenfassung und Fazit 8 Literaturverzeichnis A Anhang

The main purpose of the diploma thesis is the evaluation of the solar system at the BUT FCE and the application of the topic on the specified building. The specified building was the story cellarless kindergarten with flat roof. There were proposed two variants of applications of the solar collectors: the solar heating of warm water or combination of solar heating of warm water with the support of heating.