In den vorliegenden Studien wurde der Fragestellung nachgegangen, wie sich unterschiedliche Fütterungsprotokolle während der Aufzuchtperiode auf den peripartalen Energie- und Fettstoffwechsel und die Insulinsensitivität von Färsen auswirken. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Frage, ob der „Revised Quantitative Insulin Sensitivity Check Index“ (RQUICKI) bei Färsen sinnvoll angewendet werden kann, um eine Aussage hinsichtlich der Insulinsensitivität zu treffen. Auch mögliche Auswirkungen auf das Konzeptionsalter, den Kalbeverlauf, die Milchleistung und die postpartale Morbidität wurden untersucht. Aus 46 Kälbern der Rasse Deutsche Holstein wurden drei Fütterungsgruppen gebildet. Gruppe 1 (n = 18) wurde gemäß den Richtlinien der GfE energetisch optimal gefüttert (Kontrollgruppe), Gruppe 2 (n = 14) wurde intensiv und Gruppe 3 (n = 14) restriktiv gefüttert. Im Abstand von zwei Wochen wurden die Tiere jeweils gewogen. Aus den vorliegenden Daten wurde die durchschnittliche tägliche Körpermassezunahme berechnet. Außerdem wurde zehn, sechs, drei und eine Woche vor der Kalbung sowie zwei Wochen nach der Kalbung die Rückenfettdicke (RFD) sonografisch bestimmt. Weiterhin wurden das Alter bei erfolgreicher Konzeption, Kalbeverlauf sowie Daten der Kälber, Milchleistungsprüfungsdaten und Rastzeit erfasst. Vor und nach der Kalbung wurde aus der Vena caudalis mediana Blut entnommen. Aus dem Serum wurden die Konzentrationen der folgenden Parameter bestimmt: Insulin, Insulin-like growth factor 1 (IGF-1), Glukose, freie Fettsäuren (FFS), Bilirubin, Cholesterol, Harnstoff, Betahydroxybutyrat (BHB) sowie Gesamteiweiß. Erkrankungen im postpartalen Zeitraum, wie Endometritis, Mastitis, Stoffwechselstörungen, Erkrankungen des Bewegungsapparates sowie Zyklusstörungen wurden ebenfalls in die Studien miteinbezogen. Zur Bestimmung der Insulinsensitivität wurde das Rechenmodell „Revised Quantitative Insulin Sensitivity Check Index“ (RQUICKI) verwendet. Unter Einbeziehung der Serumkonzentrationen von Glukose, Insulin und FFS lautete die Formel RQUICKI = 1/[log (Glukose) + log (Insulin) + log (FFS)]. Ein niedriger Index-Wert bedeutet eine verminderte Insulinsensitivität. Die intensiv aufgezogenen Tiere der Gruppe 2 zeigten mit 13,3 ± 1,0 Monaten ein signifikant (p = 0,003) früheres Konzeptionsalter im Gegensatz zu den Tieren der beiden anderen Gruppen (Gruppe 1: 16,0 ± 1,5 Monate; Gruppe 3: 17,7 ± 1,4 Monate). Eine Woche ante partum wiesen die Tiere der Gruppe 2 eine signifikant (p = 0,022) höhere RFD auf als die Tiere der beiden anderen Gruppen. Der RQUICKI korrelierte eine Woche ante partum signifikant negativ mit der RFD (r = -0,573; p = 0,003). RQUICKI war bei den Tieren der Gruppe 2 eine Woche ante partum signifikant (p < 0,05) niedriger als bei den Tieren der anderen Gruppen. In allen drei Gruppen konnten am dritten Tag post partum die niedrigsten Index-Werte nachgewiesen werden. Aus den errechneten Index-Werten lässt sich für Färsen für die Zeitpunkte eine Woche ante partum sowie vier Wochen post partum ein Referenzbereich von RQUICKI = 0,40 ± 0,04 ableiten. Um den dritten Laktationstag liegt bei Färsen der Referenzbereich von RQUICKI = 0,34 ± 0,02. Die intensiv aufgezogenen Färsen zeigten insgesamt mit 85,7 % die höchste Anzahl an Komplikationen bei der Kalbung, der Unterschied war statistisch allerdings nicht zu sichern. Die unterschiedliche Fütterung wirkte sich weder auf das Geschlecht der Kälber noch auf deren Geburtsgewicht aus. Signifikante Unterschiede (p < 0,05) ergaben sich bei den Serumkonzentrationen von Insulin, IGF-1, FFS und Cholesterol ante partum sowie den Bilirubin- und FFS-Konzentrationen 28 Tage post partum. Es konnten keine statistisch signifikanten Unterschiede bei den Konzentrationen von Glukose, Harnstoff, BHB und Totalprotein ermittelt werden (p > 0,05). Beim Vergleich der 305-Tage-Milchleistung wiesen die Tiere der Gruppe 2 die niedrigste Milchleistung auf. Eine signifikant (p = 0,039) höhere Inzidenz von postpartalen Zyklusstörungen war bei den Tieren der Gruppe 2 erkennbar. Eine Woche ante partum korrelierte RQUICKI signifikant negativ (r = -0,509, p = 0,008) mit dem Auftreten von Zyklusstörungen post partum. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Fütterungsintensität während der Aufzuchtperiode die Zuchtreife, der peripartale Energie- und Fettstoffwechsel einschließlich der Insulinsensitivität, die Milchleistung sowie die postpartale Fertilität beeinflusst werden. Aus der intensiven Aufzucht resultieren eine frühere Zuchtreife, höhere Rückenfettdicken, eine gesteigerte peripartale Lipolyse einschließlich reduzierter Insulinsensitivität, eine verminderte Milchleistung und eine schlechtere Fertilität. / The aim of these studies was to investigate how different diets during the rearing period influence peripartal energy and fat metabolism as well as insulin sensitivity of heifers. Special attention was paid to the question if the „Revised Quantitative Insulin Sensitivity Check Index“ (RQUICKI) could be used to estimate insulin sensitivity in heifers. Possible influences on age at first breeding, calving, milk yield and postpartal morbidity were analysed as well. Furthermore, the aim of this investigation was to prove, if different diets at rearing influence the peripartal insulin sensitivity of heifers. 46 German Holstein calves were randomly divided in three groups. Group 1 (n = 18) was fed with an optimal diet (control group) based on recommendations of the German Society of Nutrition Physiology, group 2 (n = 14) was fed with a highly-concentrated diet and group 3 (n = 14) got a low-concentrated diet. In intervals of two weeks the heifers were weighed. With the obtained data the averaged daily weight gain was computed. In addition, ten, six, three and one week ante partum as well as two weeks post partum the backfat thickness (BFT) was measured ultrasonographically. Age at first breeding, calving, data of the calves, milk yield and interval to first service post partum were recorded, too. Before and after calving blood samples were taken from the Vena caudalis mediana. The concentrations of the following parameters were measured in blood serum: Insulin, insulin-like growth factor 1 (IGF-1), glucose, free fatty acids (FFA), bilirubin, cholesterol, urea, betahydroxybutyrat (BHB) as well as total protein. Furthermore, postpartal diseases like endometritis, mastitis, metabolic disorders, limb diseases and fertility disorders were included. To determine insulin sensitivity a mathematic model called “Revised Quantitative Insulin Sensitivity Check Index” (RQUICKI) was used. Serum concentrations of glucose, insulin and FFA were included in the formula RQUICKI = 1/[log (glucose) + log (insulin) + log (FFA)]. A low index value represents a decreased insulin sensitivity. Intensive reared heifers of group 2 reached age at first breeding (13.3 ± 1.0 months) significant (p = 0.003) earlier than heifers of the other both groups (group 1: 16.6 ± 1.5 months; group 3: 17.7 ± 1.4 months). One week ante partum heifers of group 2 showed significant (p = 0.022) higher BFT than heifers of the other groups. At the same timepoint, RQUICKI correlated significant negative with the BFT (r = -0.573; p = 0.003). In heifers of group 2, RQUICKI was significant lower (p < 0.05) one week ante partum than in heifers of the other groups. In all groups, the index values were lowest three days post partum. Based on the received index values reference ranges for RQUICKI in heifers can be proposed. One week ante partum as well as four weeks post partum the reference range for RQUICKI can be defined as RQUICKI = 0.40 ± 0.04. Three days after calving the reference range can be defined as RQUICKI = 0.34 ± 0.02. The intensive reared heifers show with an overall of 85.7 % the most difficulties at calving, but this was statistically not different. The different diets didn’t influence neither the sex of the calves nor their birth weight. Ante partum, serum concentrations of Insulin, IGF-1, FFA and cholesterol differed significantly (p < 0.05) as well as serum concentrations of bilirubin and FFA differed on day 28 post partum. No significant differences could be determined in serum concentrations of glucose, urea, BHB and total protein (p > 0.05). Heifers of group 2 showed the lowest 305-day milk yield. The incidence of postpartal ovarian diseases was significantly (p = 0.039) higher in heifers of group 2. A significant negative correlation (r = -0.509, p = 0.008) existed between RQUICKI ante partum and the incidence of postpartal ovarian diseases. In conclusion, different diets during the rearing period influence age at first breeding, peripartal energy and fat metabolism including insulin sensitivity, milk yield as well as postpartal fertility. An intensive rearing results in an earlier age at first breeding, increased BFT, enhanced peripartal lipolysis as well as reduced insulin sensitivity, decreased milk yield and poorer fertility.

Zusammenfassung Jörn Gieseler Stoffwechseluntersuchungen bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der wasserlöslichen und fettlöslichen Antioxidantien. Medizinische Tierklinik, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig. Eingereicht im Oktober 2010. 97 Seiten; 25 Abbildungen; 11 Tabellen; 351 Literaturangaben; Schlüsselwörter: Rind, Stoffwechsel, wasserlösliche Antioxidantien, lipidlösliche Antioxidantien. Die Gesundheit und Leistung von Milchkühen sind an einen stabilen Stoffwechsel gebunden. Abweichungen in der Nährstoffversorgung, im Intermediärstoffwechsel sowie seitens der Umweltbedingungen wirken sich belastend auf den Stoffwechsel und damit auf die Gesundheit des betroffenen Organismus aus. Mit gezielten Untersuchungen, z.B. Blutuntersuchungen, kann kontrolliert werden, ob der Stoffwechsel physiologisch oder durch Imbalancen belastet oder gar gestört ist. Ziel der Untersuchung war es, die Aktivität der Glutathionperoxidase sowie die Konzentrationen der wasser- und fettlöslichen Antioxidantien im Blut von klinisch gesunden Kühen zu ermitteln, in Stoffwechseluntersuchungen mit einzubeziehen sowie den Einfluss von Laktation und Jahreszeit auf die o.g. Parameter zu prüfen. Versuchsanordnung: Insgesamt wurden bei 85 SB/HF-Kühen (7990 kg fettkorrigierte Milch/Jahr) folgende zwei Gruppen analysiert: Gruppe 1: Zur Kontrolle des Laktationsverlaufes wurden 10 Kühe zum Zeitpunkt der 4. - 5. Woche ante partum (ap), 1. Woche ap, 1 - 2 Wochen post partum (pp), 4 Wochen pp und 8 - 12 Wochen pp untersucht. Gruppe 2: Im Verlaufe eines Jahres wurden im Abstand von 6 Wochen jeweils 10 gesunde Kühe, die sich alle in der 2. - 4. Woche post partum (pp) befanden, untersucht. Stall- und Außentemperaturen wurden dabei berücksichtigt. Die Tiere der beiden Gruppen wurden nach der klinischen Untersuchung weiter chemisch auf folgende Parameter getestet: Glutathionperoxidase (GPX), wasserlöslichen Antioxidantien (ACW), fettlösliche Antioxidantien (ACL), ß-Hydroxybutyrat (BHB), Cholesterol (Chol), Bilirubin (Bili), Glutamat-Dehydrogenase (GLDH), Aspartat Amino Transferase (AST), Creatinkinase (CK), Albumin (Alb), Harnstoff (Hast), Calcium (Ca), anorganisches Phosphat (Pi) und Chlorid (Cl). Durch eine Rationsberechnung wurde die Fütterung in die Untersuchung mit einbezogen. Ergebnisse: Die Ergebnisse der peripartalen Stoffwechseluntersuchungen zeigen einen Anstieg der wasserlöslichen Antioxidantien (ACW) bis zur 4. Woche pp (p < 0,05). Ab 8 Wochen pp sinken die Konzentrationen wieder ab. Im Gegensatz dazu zeigt die Glutathionperoxidase (GPX) ihre höchste Aktivität bei den Trockenstehern. Es folgt eine starke Abnahme der Aktivität bis zur 4. Woche pp (p < 0,05) und ein Anstieg ab der 8. Woche pp (p < 0,05). Die Korrelation zwischen der Konzentration der ACW und der Aktivität der GPX verhält sich signifikant negativ. Die höchsten Konzentrationen der ACL liegen im Zeitraum des Trockenstehens, die niedrigste Konzentration 1. Woche ap - 4. Woche pp (p < 0,05). Ab 8 - 12 Wochen pp steigen die Konzentrationen der ACL wieder an. Die Stoffwechselparameter Harnstoff, Bilirubin, Cholesterol und BHB unterliegen Schwankungen über den gesamten Laktationsverlauf. Die AST-Aktivität erreicht ihren Höchststand 1-2 Wochen pp und liegt nur in dieser Zeit außerhalb der Toleranzgrenze. Die Albumin- und Pi-Konzentrationen sowie die CK-Aktivitäten bleiben im Laktationsverlauf konstant. Die Cl-Konzentration liegt in der 1. - 12. Woche pp unterhalb der physiologischen Grenze. Die Ergebnisse der Stoffwechseluntersuchungen im Jahresverlauf zeigen einen kontinuierlichen Anstieg der ACW von Februar an, mit Höchstwerten im April und August (p < 0,05). Danach erfolgt ein kontinuierlicher Abfall der Werte bis zum Dezember. Die GPX zeigt eine generelle Verminderung ihrer Aktivität von Februar bis August (p < 0,05), um dann im Oktober wieder anzusteigen. Ihre Höchstwerte liegen im Januar und Dezember. Die Aktivität der GPX und die Konzentrationen der ACW korrelieren sowohl im Jahresverlauf als auch im Laktationsverlauf signifikant negativ. Die Konzentrationen der ACL unterliegen im Jahresverlauf Schwankungen. Dennoch korrelieren sie mit den Konzentrationen der GPX signifikant positiv. Die Harnstoff- und BHB-Konzentrationen sowie die Aktivität der CK liegen im gesamten Jahresverlauf innerhalb der physiologischen Grenzen. Die CK-Aktivität erreicht, zusammen mit der Albuminkonzentration, ihre Höchstwerte im Mai. Die Albuminkonzentrationen unterliegen mit dem Bilirubin im Jahresverlauf relativen Schwankungen. Das Bilirubin hat seine niedrigste Konzentration im Dezember und Januar bzw. seine höchsten Konzentrationen im Juli und August. Die Aktivität der AST zeigt einen gleichmäßigen Anstieg in den Sommermonaten. Ihre niedrigsten Aktivitäten liegen im Dezember und Januar. Die Cholesterolkonzentration sowie die Aktivität der AP sinken im Sommer ab. Cholesterol hat seine höchsten Konzentrationen im Dezember und Januar. Schlussfolgerung: Schwankungen von Stoffwechselparametern im Jahres- und Laktationsverlauf betreffen vor allem die Antioxidantien. Deshalb können sowohl die in dieser Arbeit untersuchten Antioxidantien, als auch die anderen Stoffwechselparameter zur Beobachtung und Diagnostik von Stoffwechselbelastungen rund um die Kalbung sowie im Jahresverlauf zur Herdenkontrolle herangezogen werden. Die Referenzbereiche betragen für die ACW 12 bis 142 µmol/l und für ACL 1 bis 45 µmol/l.

Die therapeutische Beeinflußbarkeit einer Leberverfettung gilt weltweit als unbefriedigend ge-löst, so daß ein letaler Ausgang besonders bei Wiederkäuern teilweise nicht zu verhindern ist. Die Nutzung von beta-Rezeptorenblockern hat bisher mit dieser Indikation keinen Eingang in die Veterinärmedizin gefunden. In den vorliegenden Untersuchungen wurden deshalb die Auswirkungen einer unspezifischen Blockade der beta-adrenergen Rezeptoren auf die Lipolyse, die klinischen und hämatologi-schen Funktionen sowie Leber-, Eiweiß- und Mineralstoffwechsel bei fastenden Schafen ge-prüft. Insbesondere wurde dabei die Wirkung einer Propranololapplikation auf die Lipolyse in der frühen Phase des Fastens untersucht. Zu diesem Zweck wurden insgesamt 15 weiblichen, klinisch gesunden, güsten Schafen der Rasse Merino-Fleisch während eines dreitägigen Futterentzuges mit Hilfe einer Dauertropfinfu-sion mit zwei 8stündigen Pausen 0,5 bzw. 1 mg Propranolol/kg KM/d bzw. den Tieren der Kontrollgruppe ein vergleichbares Volumen einer NaCl-Lösung appliziert. Neben der klini-schen Kontrolle von Puls- und Atemfrequenz, Körpertemperatur und Pansenaktivität erfolgte über die wiederholte Gewinnung von Blutproben aus der Vena jugularis externa eine Erfassung der Konzentrationen von Glucose, FFS, Bilirubin, BHB, K, Na, Mg, Gesamteiweiß und Albu-min im Blutserum. Zur Kontrolle der Leberfunktion wurden die Aktivitäten der GLDH und ASAT bestimmt. Die Wirkung des beta-Rezeptor-Antagonisten Propranolol auf die hämatolo-gischen Parameter wurde durch die Kontrolle der Leukozyten-, Erythrozyten- und Hämoglo-binkonzentrationen und den Hämatokrit der Schafe im Versuchsverlauf überprüft. In Übereinstimmung mit bisherigen Untersuchungen an Wiederkäuern und Nichtwiederkäuern kam es aufgrund der dreitägigen Futterdeprivation in allen Tiergruppen zu einer signifikanten Verminderung des Körpergewichtes um bis zu 9,8 %. Die Zahl der Pansenbewegungen redu-zierte sich bei allen Tieren signifikant bereits innerhalb der ersten 48 Stunden der Futterdepri-vation. Der stärkste Abfall der Pansenaktivität ließ sich bei den Schafen, denen 1 mg Propra-nolol/kg KM/d infundiert wurde, nachweisen. Puls- und Atemfrequenz, die Konzentrationen von Na, K, Mg, Gesamteiweiß und Albumin sowie die Aktivitäten von GLDH und ASAT im Blutserum blieben im Versuchsverlauf ohne signifikante Veränderungen. Eine Beeinflussung der hämatologischen Parameter ließ sich we-der bei den Schafen der Kontrollgruppe noch bei denen der Versuchsgruppen nachweisen. Während der Futterentzug in allen Tiergruppen zu einer tendenziellen Abnahme der Blut-serumkonzentration an Glucose führte, stiegen die Konzentrationen an FFS, Bilirubin und BHB im Blutserum aller Tiere an. Damit weisen die Veränderungen in den Konzentrationen von FFS, BHB und Bilirubin im Blutserum der Schafe der Kontrollgruppe die typischen Merkmale einer Fastenstoffwechsellage auf. In beiden Versuchsgruppen fielen diese Konzen-trationserhöhungen gegenüber denen der Kontrollgruppe statistisch gesichert niedriger aus. Unter Berücksichtigung der dabei erreichten Niveaus ließ sich für die Versuchsgruppen eine geringere Belastung von Energie- und Leberstoffwechsel als in der Kontrollgruppe feststellen. Der Übergang von der ersten in die zweite Phase des Fastenstoffwechsels ist in allen Tiergrup-pen, besonders deutlich in beiden Versuchsgruppen, zum Zeitpunkt um 48 h nach Versuchsbe-ginn an der Erhöhung der Körpertemperatur sowie den stärkeren Anstiegen der FFS-Konzentrationen erkennbar. Die besondere klinische und labordiagnostische Bedeutung der Änderungen der FFS-Konzentration im Blutserum zeigte sich in der zeitlich früheren und ausgeprägteren Reaktion als die Konzentrationsänderungen von Bilirubin und BHB. Bereits nach 24stündigem Fasten waren in allen Schafgruppen signifikant gegenüber den Ausgangswerten erhöhte FFS-Konzentrationen nachweisbar. In beiden Versuchsgruppen war bis zum Erreichen der Maxi-malwerte 48 h nach Beginn des Fastens ein geringerer Anstieg der FFS-Konzentration im Blut-serum als in der Kontrollgruppe nachzuweisen. Nach dem Erreichen der Maximalkonzentration kam es unter dem Propranololeinfluß in beiden Versuchsgruppen zu einem raschen, signifi-kantem Abfall der FFS-Konzentration um 44,7 bzw. 63,5 %. Die Abnahme der FFS-Konzentration im Blutserum vom Maximalwert bis zum Versuchsende betrug in der Kontroll-gruppe lediglich 8,6 %. und lag damit signifikant unter den Vergleichswerten der Versuchstie-re. Für die Konzentration der FFS fanden sich zum Versuchsende zwischen allen Gruppen si-gnifikante Unterschiede. Damit läßt sich eine dosisabhängige Wirkung einer Propranololappli-kation auf die Freisetzung von FFS aus den körpereigenen Fettdepots ableiten. Als Besonderheit war zu beobachten, daß sich die Konzentration der FFS in der Kontrollgrup-pe in den Zeiträumen der Infusion der NaCl-Lösung vermindert. Möglicherweise spielt hierbei der säuernde Einfluß des NaCl auf den pH-Wert im Blut eine Rolle. Unter dem Einfluß einer pH-Verminderung kommt es dabei zu einer Absenkung der Lipolyserate. Der zwischen den Infusionszeiten starke Konzentrationsanstieg der FFS in der Kontrollgruppe führt in dieser zu signifikant höheren FFS-Konzentrationen als in den Versuchsgruppen. Die Konzentrationsänderungen von direkt reagierendem und Gesamtbilirubin fielen bei den Schafen der Kontrollgruppe höher aus als bei den Tieren der Versuchsgruppen. Während die Maximalkonzentrationen für das Gesamtbilirubin in den Versuchsgruppen mit Dosierungen von 0,5 bzw. 1 mg Propranolol/kg KM/d 48 h nach Versuchsbeginn erreicht werden, ließen sich die maximalen Gesamtbilirubinkonzentrationen in der Kontrollgruppe erst 56 h nach Versuchsbe-ginn nachweisen. Die dabei vorhandenen Konzentrationsunterschiede zwischen den einzelnen Gruppen weisen auf eine geringere Belastung der Leber bei den Schafen der Versuchsgruppen hin. Auch die BHB-Konzentrationen im Blutserum der Schafe der Versuchsgruppen lagen zum Versuchsende unter denen der Tiere in der Kontrollgruppe. Damit liegt ein weiterer Indikator auf eine geringere Leberbelastung der Tiere in den Versuchsgruppen gegenüber den Schafen der Kontrollgruppe vor. Die absolut niedrigsten BHB-Konzentrationen waren bei den Schafen der Versuchsgruppe mit einer Propranololgabe von 1 mg/kg KM/d nachweisbar. In dieser Gruppe wurde die maximale BHB-Konzentration 32 h nach Fastenbeginn erreicht. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, daß sich mit Propranololgaben in Höhe von 0,5 bzw. 1 mg/kg KM/d beim Schaf eine Hemmung der Lipolyse innerhalb der ersten 64 Stunden eines Futterentzuges erreichen läßt, ohne dabei nachweisbaren Einfluß auf hämatologische Parameter auszuüben. Insbesondere weisen die zwischen Versuchs- und Kontrollgruppe vergleichbaren Anstiege der FFS-Konzentrationen in den infusionsfreien Zeiträumen auf den Einfluß des beta-adrenergen Antagonisten auf die Lipolyse während der Infusion hin. Die Konzentrationsände-rungen von Bilirubin und BHB in den Versuchsgruppen erfolgen in deutlich geringerem Um-fang als in der Kontrollgruppe. Damit läst sich auf eine geringere Belastung von Energie- und Leberstoffwechsel bei den Versuchstieren schließen. Die nicht signifikanten Veränderungen der Enzymaktivitäten von GLDH und ASAT bestätigen, daß durch die Anwendung von Propra-nolol keine negative Beeinflussung der Leberfunktion erfolgt. Aufgrund der stärkeren Reduzie-rung der Zahl der Pansenbewegungen und des verminderten Konzentrationsanstieges von FFS im Blutserum der Schafe, denen 1 mg Propranolol/kg KM/d appliziert wurde, gegenüber denen die 0,5 mg Propranolol/kg KM/d erhielten, ist von einer Dosisabhängigkeit der Propranolol-wirkung auszugehen. Die Applikation von Propranolol in einer Dosis von 0,5 bzw. 1 mg/kg KM/d stellt beim Schaf eine geeignete Methode dar, frühzeitig eine Verminderung der fasten-induzierten Lipolyse zu erreichen. / The treatment of the fatty liver disease is world-wide regarded as unsatisfactory, so that death of the affected ruminants is partly unavoidable. The administration of beta receptor blockers in such cases has not found its way into veterinary medicine until now. In this study, the effects of a nonspecific blockade of the beta adrenoceptors on lipolysis, clinical and hematological parameters as well as on the metabolism of the liver, proteins and minerals in fasting sheep were therefore tested. Especially, the effect of a Propranolol administration on the lipolysis in the early stage of fasting was examined. During a three-day period of food deprivation, 15 female, clinically healthy and non-pregnant sheep (Merino-Fleisch) were given 0.5 or 1 mg Propranolol/kg body weight per day via a continuous infusion with two interruptions of eight hours. During the experiment, pulse, respiration rate, body temperature and rumen activity were checked. The serum concentrations of glucose, FFA, bilirubin, beta-hydroxybutyrate, potassium, sodium, magnesium, total protein and albumin were controlled by repeatedly taking blood samples from the vena jugularis externa. The activity of the enzymes GLDH and AST were determined to check the liver function. The effect of the beta-receptor antagonist Propranolol on the hematological parameters was checked by examining the WBC, RBC, the hemoglobin concentrations and the packed cell volume. All test groups showed significant decrease in body weigth of up to 9.8 %, due to the three-day food deprivation. Even within the first 48 hours of food deprivation, rumen motility of all animals was decreasing significantly. Those sheep which received 1 mg Propranolol/kg body weight per day showed the strongest decrease in rumen activity. Pulse and respiration rate, the concentrations of potassium, sodium, magnesium, total protein and albumin as well as the activity of GLDH and AST in blood serum remained without significant changes during the experiment. Neither the sheep of the control group nor those of the experimental groups showed any influence on the hematological parameters. While the blood glucose concentration tended to be lower during the food deprivation in all groups, the concentrations of FFA, bilirubin and beta-hydroxybutyrate in blood serum were increasing. Thus, the changes of FFA, bilirubin and beta-hydroxybutyrate concentrations in the control group showed the typical characteristics of fasting metabolism. These absolute increases in concentrations were significantly lower in both experimental groups than those in the control group. With regard to the levels reached and compared to the control group, a smaller load of energy and liver metabolism could be determined in the experimental groups. The transition from the first to the second stage of the fasting metabolism in all groups (but especially in the experimental groups) was clearly discernible in the rises of body temperature and in the stronger increases of the FFA concentrations approximately 48 hours after the experiment started. The special clinical and diagnostic importance of the FFA concentration was indicated in an earlier and stronger change of the FFA concentration in the blood serum, compared to the changes of bilirubin and beta-hydroxybutyrate. As early as 24 hours after the beginning of the fasting, a significant rise of the FFA concentration in comparison to the initial concentration could be proved. In contrast to the control group the two experimental groups showed a smaller increase in the FFA concentration. All groups reached their maxima of FFA concentration 48 hours after the beginning of the experiment. Afterwards FFA concentrations in the two experimental groups were sinking fast and significantly by 44.7 % and 63.5 % respectively. In the control group, the decrease of the FFA concentration from the maximum until the end of the experiment was only 8.6 % and thus significantly lower than the comparative results. At the end of the experiment, significant differences in FFA concentrations between all groups could be proved. So, it can be assumed that there is a dose-dependent effect of Propranolol on the FFA release from the bodyŽs own fat depots. The FFA concentration in the control group was decreasing during the NaCl-infusion. This could be due to NaClŽs influence on the pH value of the blood. The reduction of the pH causes a decreasing rate of the lipolysis. The strong rise of FFA concentration between the infusion in the control group, lead to significantly higher results compared to the experimental groups. The changes of total and direct reacting bilirubin in the control group were higher than in the experimental groups. While maximum concentrations of total bilirubin acid in the experimental groups (which got 0.5 and 1 mg Propranolol/kg body weigth per day respectively) could be determined 48 hours after the experimentŽs start, maximum concentrations in the control group could be found only 56 hours after beginning of the fasting. Beta-hydroxybutyrate concentrations in the experimental groups were also lower than in the control group. These differences between the groups indicate a smaller strain of the liver in the experimental groups. The lowest beta-hydroxybutyrate concentrations could be proved in the experimental group with a dose of 1 mg Propranolol/kg body weight per day. In this group, the maximum beta-hydroxybutyrate concentration was reached 32 hours after the beginning of the fasting. These results suggest that by the administration of Propranolol at doses of 0.5 mg and 1 mg/kg body weigth per day respectively it is possible to inhibit the lipolysis within the first 64 hours after a food deprivation without effecting the hematological parameters. Particularly, the comparable increases in FFA concentrations in the experimental and control groups between the infusions indicate a direct effect of the beta-adrenergic antagonist on the lipolysis during the infusions. The changes of bilirubin and beta-hydroxybutyrate concentrations in the experimental groups were smaller than those in the control group. This suggests a smaller strain on the energy and liver metabolism in the experimental groups compared to the control group. The nonsignificant changes of the activity of GLDH and AST indicate no negative influence on the liver function after applicating Propranolol. The stronger reduction of rumen motility and the smaller increase of the FFA concentration in the group with 1 mg Propranolol/kg body weigth per day compared to the group with 0.5 mg Propranolol/kg body weigth per day shows the dose-dependent effect of Propranolol. The application of Propranolol at a dose of 0.5 mg or 1 mg/kg body weigth per day is a suitable method to early inhibit fasting-induced lipolysis in sheep.

Einhergehend mit schnellem Bevölkerungs- und Wirtschaftswachstum erlebt die Welt innerhalb der letzten Jahrzehnte eine schnelle Akkumulation langlebiger Ressourcen in Gebäuden und Infrastruktur, auch gesellschaftlicher Materialbestand genannt. Im 21. Jahrhundert wird die Fortsetzung dieser Entwicklung zur großen Herausforderung für den sozioökonomischen Stoffwechsel der Erde und zum Erreichen biophysikalischer Grenzen führen. Siedlungen sind von besonderem Interesse, da Menschen dort Nachfrage nach Leistungen wie Nahrung oder Mobilität generieren und mit ihnen interagieren. Zukünftig wird neben einer globalen Entwicklungsperspektive auf Materialbestände und Bevölkerung auch ein räumlich explizites, hochauflösendes Verständnis lokaler Muster und Prozesse von Relevanz für eine datenbasierte Antwort auf Herausforderungen des globalen Wandels sein. Diese Arbeit präsentiert einen Workflow zur Kartierung und Quantifizierung von Materialbeständen und Bevölkerungsverteilung und -dynamik mittels hochaufgelöster mehrdimensionaler Siedlungskartierung mit Multisensor-Erdbeobachtungsdaten auf nationaler Ebene. Der erste Abschnitt demonstriert das Potenzial der Verwendung von Sentinel-1 und -2 Zeitreihendaten mit Methoden des maschinellen Lernens für die Kartierung von Siedlungsstrukturen, d.h. Subpixel-Landbedeckung, Gebäudehöhe und Gebäudetyp. Der zweite Abschnitt quantifiziert Schlüsselparameter des sozioökonomischen Metabolismus, d. h. Bevölkerung und Materialbestand, anhand zuvor generierter Datensätze zur Siedlungsstruktur. Der dritte Abschnitt nutzt das Landsat-Datenarchiv und Zeitreihenanalyse, um räumliche Muster und Dynamiken von Bevölkerung und Materialbeständen in Deutschland seit 1985 zu quantifizieren. Frei verfügbare und global konsistente Erdbeobachtungsdaten und Techniken des maschinellen Lernens haben großes Potenzial, das räumlich explizite hochaufgelöste Verständnis sozioökologischer Variablen basierend auf mehrdimensionaler Siedlungskartierung zu verbessern. / During the recent decades of the Anthropocene, the world has experienced rapid growth of population and economic activity. This went along with a considerable accumulation of long-lived resources, for example in buildings and infrastructure, i.e., societal material stock. In the 21st century, a continuation of this development will be a major challenge to the Earth’s socio-economic metabolism, as some limitations of the Earth’s biophysical basis might be reached. Settlements are of particular interest, because they are the places where people generate demand for, and interact with services. Both an overarching perspective on the global long-term development of material stock and population as well as a spatially explicit, high-resolution understanding of local patterns and processes will be of particular relevance for a more data-informed response to challenges of global change. This dissertation presents a workflow to map and quantify material stocks and population distribution and dynamics by means of multi-dimensional settlement mapping with decameter resolution multi-source Earth Observation data on a national scale. The first part demonstrates the potential of using Sentinel-1 and -2 time series imagery with machine learning regression and classification for settlement structure mapping, including sub-pixel land cover, building height and building type mapping. The second part quantifies key parameters of the socio-economic metabolism, i.e., population and material stock, using previously generated datasets on settlement structure. The third part uses the Landsat data archive and Change-Aftereffect-Trend analysis to quantify spatial-temporal patterns and dynamics of population and material stock development in Germany since 1985. Findings demonstrate that freely available and globally consistent Earth Observation data and machine learning techniques have great potential to improve the spatially explicit high-resolution understanding of socio-metabolic variables based on multi-dimensional settlement mapping in a seamless workflow.

Aufgabenstellung Bei Milchkühen wird häufig in Verbindung mit Leistungsminderung und Gesundheits-störungen von einer Überlastung der Leber gesprochen. Makroskopisch sichtbare Veränderungen dieses Organes bei Not-, Krank-, aber auch bei Normalschlachtun-gen scheinen diese Meinung zu unterstützen. Da sich z.B. von 1950 mit 1851 kg bis 1985 mit 4370 kg (3,5% Fett) die durchschnittliche Jahresmilchleistung der Kühe in der DDR mehr als verdoppelte, Stammkühe sogar 7255 kg erreichten, wird aus die-ser Leistungsentwicklung und den damit verbundenen Anforderungen z. T. unkritisch schnell auf ein Leberversagen geschlossen, besonders dann, wenn zusätzliche Qua-litätsmängel des Futters vorliegen. Eine klinische Objektivierung des Leberzustandes wird allgemein für schwierig und die therapeutische Beeinflussbarkeit für wenig aus-sichtsreich gehalten. Aus dieser Situation wurde die Aufgabe abgeleitet, - das gegenwärtige Vorkommen von Leberschäden beim Rind zu erfassen und zu analysieren - die Bedeutung des Buttersäureeinflusses, der peripartalen Fütterung, eines Fut-terentzuges sowie einer medikamentell stimulierten Lipolyse für die Entstehung von Leberschäden und die Entwicklung pathologischer Prozesse zu untersuchen - die Diagnostik von Leberschäden bei Berücksichtigung von Belangen der tierärzt-lichen Praxis zu objektivieren und - Möglichkeiten zur medikamentellen Entlastung der Leber sowie ausgewählter Präparate auf leberschädigende Effekte zu prüfen Bei der Bearbeitung bildeten die Lipidansammlung als die häufigste Schädigungsart der Leber sowie die freien Fettsäuren (FFS) im Blut und ihre Beziehung zu Kriterien der Leberfunktion den Schwerpunkt. Material und Methodik Das Vorkommen von Leberschäden wurde analysiert in - 2 Milchproduktionsbetrieben (A und B) an 22 bzw. 18 SMR-Kühen mit einer Jah-resmilchleistung von 4500 bzw. 5350 kg FCM im peripartalen Zeitraum - während 5-jähriger Stoffwechselkontrollen nach TGL 34313 in einem Bezirk bei Kühen 2 bis 8 Wochen p. p. mit einem Leistungsniveau zwischen 3500 bis 5000 kg FCM - an 336 Rindern einer Medizinischen Tierklinik in den Jahren 1978 bis 1987 - an 941 not- und krankgeschlachteten Rindern (895 Kühe, 46 Mastbullen) zweier Sanitätsschlachtbetriebe (SSB A und B) mit klinisch-chemischen (hpts. Bilirubin und ASAT im Blut sowie Leberlipide) und z. T. histologischen Methoden. Zur Ätiologie und Pathogenese von Leberschäden erfolgten Untersuchungen bei - subakuter intraruminaler Buttersäurebelastung (0,5-, 1,0-,2,0 g/kg KM) an 42 Rin-dern - 95 Kühen im peripartalen Zeitraum mit unterschiedlicher Fütterung, und zwar • energiereich in der Trockenperiode (a. p.), bedarfsgerecht p. p. • energiereich a. p., energiereduziert p. p. • energiereduziert ab 4 bis 2 Wochen a. p., bedarfsgerecht p. p. • nach den Angaben des DDR-Futtermittelbewertungssystemes - 10 Kühen und Schafen während 3-, 10- und 12-tägigen Futterentzuges sowie bei - Intravenöser Adrenalinapplikation (3 Kühe, 0,5 mg/100 kg KM) durch komplexe klinisch-chemische und histologische Analysen mit den Schwerpunk-ten Leberlipide sowie FFS, Bilirubin, ASAT, Ketonkörper und Glucose im Blut unter Einbeziehung weiterer Kriterien des Kohlenhydrat-, Fett-, Eiweiß- und Mineralstoff-wechsels, des Säure-Base-Haushaltes sowie von Hormonen. Die Diagnostik von Leberschäden wurde bearbeitet durch - methodische Untersuchungen zum Tagesverlauf der FFS sowie zum Einfluss ei-ner Adrenalinapplikation (9 bzw. 6 Rinder) - Vergleich zwischen indirekter (Leberschwimmprobe) und direkter Leberlipid-bestimmung (59 Kühe) - Analyse verschiedener Leberfunktions- und Stoffwechselparameter im periparta-len Zeitraum (40 Kühe) - Analyse der Befunde von 101 not- und krankgeschlachteten Kühen. In den Mittelpunkt wurden dabei die Leberlipide und die diagnostische Aussagefä-higkeit der FFS in Beziehung zu weiteren klinisch-chemischen sowie histologischen Parametern gestellt. Eine leberentlastende Wirkung wurde für Nicotinsäure an 20 Kühen bei 3 Tagen Futterentzug (5 und 10 g/d) sowie an 35 Kühen peripartal 1 Wo-che a. p. und 2 Wochen p. p. bei verschiedenen Dosierungen und z. T. Energiere-striktion, für Biliton® (Dehydrocholsäure) (5,5 g/d) an 9 Kühen peripartal sowie an 5 kranken Rindern getestet. Die Prüfung möglicher leberschädigender Effekte von ACTH (0,5, 0,6 und 1,0 IE/kg KM) und Glucocorticosteroiden (Prednisolut® - 0,5 mg/kg FM; Prednisolon 0,2, 04 und 0,6 mg/kg KM) erfolgte bei ein- und fünftägiger Applikation an 10 Schafen und 26 Kühen sowie für Phenylbutazon® (5 g/d) an 5 Kü-hen peripartal. Die zum Wirkungsnachweis eingesetzten Untersuchungsmethoden umfassten komplex klinisch-chemische Kriterien, im peripartalen Zeitraum auch Leis-tungsparameter sowie z. T. histologische Befundungen. Von den erzielten Ergebnissen lassen sich folgende Thesen ableiten: Thesen 1. Leberschäden dominieren bei Kühen in der Phase der Frühlaktation und zu-sätzlich ausgangs der Winterfütterung. Ketose, Geburts- und Puerperalstörun-gen, entzündliche Prozesse und Indigestionen sind häufig von Leberschäden begleitet. Deshalb hat der Fütterung und Haltung der hochträchtigen und frischabge-kalbten Kühe, der ausgehenden Winterfütterung und der Verhütung der o. g. Krankheiten auch zur Prophylaxe von Leberschäden besondere Aufmerksam-keit zu gelten. 2. Untersuchungen in 2 Betrieben zufolge kommt die Leberverfettung bei 27% bzw. 56% der Milchkühe (4500, 5350 kg FCM) 1 bis 4 Wochen p. p. vor. Im gleichen Zeitraum liegen pathologische ASAT-Aktivitäten und Bilirubinkonzent-rationen bei 41% bzw. 56% der Kühe vor. Ihr Anteil verringert sich (21% bzw. 24%), wenn der Untersuchungszeitraum bis auf 8 Wochen p. p. ausgedehnt wird. 3. In den letzten 20 Jahren ist eine Verschiebung der Häufigkeit von Krankheiten mit Leberschäden zu beobachten. So treten hämolytische Anämien seltener auf. Fast die Hälfte der not- und krankgeschlachteten Kühe hat eine makroskopisch veränderte Leber. In ihnen überwiegt eindeutig die Leberver-fettung (55%) gegenüber reaktiv-entzündlichen (29%) und degenerativen Pro-zessen (16%). 4. Die Hauptursache gesteigerter Lipidkonzentrationen in der Leber von Milchkü-hen p. p. ist eine energetische Überfütterung in der Trockenstehperiode. Der Lipidgehalt der Leber steigt noch weiter an, wenn derartige Kühe vor der Ge-burt nicht mehr ausreichend energetisch versorgt werden. Deshalb ist der Hauptweg zur Verhütung der postpartalen Leberverfettung in der Fütterung der Milchkühe nach den Angaben des DDR-Futtermittelbewertungssystemes zu sehen. 5. Dreiwöchige Buttersäurebelastung verursacht keine Leberschädigung. Zu be-achtlicher Fettansammlung in der Leber kommt es dagegen, wenn Kühen 3 Tage das Futter entzogen wird. Die bei der Verfütterung qualitätsgeminderter Silage oft zu beobachtenden Leberschäden haben demnach nicht unmittelbar ihre Ursache in dem hohen Buttersäuregehalt, sondern sind auf andere Fakto-ren zurückzuführen, zu denen u. a. auch die energetisch unzureichende Ver-sorgung zu zählen ist. Auch im Interesse der Verhütung von Leberschäden hat der Produktion von Silagen bester Qualität alle Aufmerksamkeit zu gelten. 6. Pathogenetisch geht der postpartalen Leberverfettung ein Konzentrationsan-stieg der FFS voraus. Sie erreichen ihr Maximum 1 Woche p. p. und damit früher als die Leberlipide. Umgekehrt folgt den sinkenden FFS-Konzentrationen auch eine Abnahme der Leberlipidkonzentration. Bei Futter-entzug wird die fehlende Energieaufnahme schnell durch einen deutlichen Konzentrationsanstieg der FFS angezeigt. 7. Bei Energiemangel besteht eine gesicherte Beziehung (p ≤ 0,01) zwischen FFS und Bilirubin. Eine solche besteht auch, wenn die FFS-Konzentration durch i. v. Adrenalingaben gesteigert wurde. Dieser kausale Zusammenhang wird in der Literatur mit der Konkurrenz beider Metabolite um ein mikrosoma-les Transportprotein in den Leberzellen gedeutet. 8. In Energiemangelsituationen (postpartal, Futterentzug) treten regelmäßig stei-gende ß-OH-Butyrat (BHB)- Konzentrationen auf. Sie sind gegenüber dem Anstieg der FFS zeitlich versetzt und werden von Glucosekonzentrationen im Blutplasma bis gegen den unteren Grenzbereich als Zeichen der Kohlenhyd-ratverarmung begleitet. 9. Die Aktivität der ASAT ist postpartal durch puerperale Einflüsse (Karunkelab-bau u. a.) sowie Körpermasseverlust (Proteinabbau in Muskelzellen), nicht aber bei Futterentzug gesteigert. Die postpartal bestehenden gesicherten Be-ziehungen zwischen ASAT-Aktivität und Leberlipidkonzentration sind mittelba-rer Art. ASAT-Aktivitäten und BHB-Konzentration verlaufen nicht regelmäßig parallel. 10. Klinische Störungen gehen peripartal überwiegend mit erhöhten Leberlipid-konzentrationen einher. Keine Beziehungen bestehen zwischen Konzeptions-erfolg einerseits und den Konzentrationen der FFS und Leberlipide 1 und 2 Wochen p. p. andererseits. Bei später zuchtuntauglichen Kühen liegen die Pa-rameter Ketonkörper, Leberglycogen und die GGT im peripartalen Zeitraum gehäuft außerhalb des xˉ ± s-Bereiches. Gesichert indirekt bzw. direkt korrelie-ren die Fruchtbarkeits- und Milchleistungen mit dem Körpermasseverlust p. p.. Die individuellen Unterschiede zwischen Kühen sind beachtenswert. 11. Zur indirekten Bestimmung der Lipidkonzentration in der Leber eignet sich die Schwimmprobe. Für die Beziehung zwischen relativer Dichte (y) sowie der Lipidkonzentration (x) gilt die Beziehung y=1,095 – 0,002 x bzw. x=500(1,095-y). Die Leberschwimmprobe wird zur Anwendung in der tierärztli-chen Praxis empfohlen. Bei der Interpretation der Lipidkonzentration ist die Abhängigkeit vom Laktationsstadium zu berücksichtigen. Peripartal besteht eine gesicherte Beziehung (p ≤ 0,001) zwischen Energiedefizit und Konzentra-tion der Leberlipide. 12. Der chemisch bestimmbare Fettgehalt der Leber korreliert über eine Exponen-tialfunktion (p ≤ 0,001) mit dem histologisch in 4 bzw. 7 Klassen befundeten, jedoch liegen bei histologisch gering- und mittelgradigen Fettablagerungen i.d.R. chemisch noch keine unphysiologischen Lipidkonzentrationen vor. Die diagnostische Bedeutung der Gesamtlipidkonzentration in der Leber hängt von ihrer Genese ab und ist begrenzt. 13. Auf eine Leberverfettung kann diagnostisch mit hoher Sicherheit geschlossen werden, wenn die Konzentration der FFS, des Bilirubins und der Ketonkörper im Blut bzw. der FFS-Triglycerid-Quotient gesteigert sind. Das BHB verdient gegenüber den Gesamtketonkörpern den Vorzug, da es enger mit dem Leber-lipidgehalt korreliert. Pathologische Leberlipidkonzentrationen sind häufig, aber nicht immer mit erhöhten ASAT-Aktivitäten verbunden. 14. Bei der Interpretation der Parameter FFS, Bilirubin, Ketonkörper, ASAT und Leberlipide sind Einflüsse durch das Laktationsstadium, bei den FFS zusätz-lich durch Stress sowie bei FFS und BHB durch die Fütterung zu berücksichti-gen. Stress- und fütterungsbedingte Veränderungen erreichen aber nicht das Ausmaß wie z. B. bei der klinischen Ketose. 15. Eine klinisch-chemische Differenzierung reaktiv-entzündlicher und degenerati-ver Leberveränderungen ist mit den Parametern ASAT, GGT und Gesamtlipi-de möglich. Die ALAT verdeutlicht den Schweregrad von Leberschäden. 16. Triglyceride und Gesamtlipide widerspiegeln unterschiedliche Fütterungsin-tensität peripartal nur gering. Der FFS-Triglycerid-Quotient korreliert zwar eng mit dem Leberfett, rechtfertigt diagnostisch den Bestimmungsaufwand aber nicht. Blutglucose und Leberglycogen stehen zum Leberfett in negativer Be-ziehung. Gesamteiweiß, Harnstoff, Creatinin, Albumin und Cholesterol lassen nur in Einzelfällen bzw. nur bei schweren Leberalterationen gerichtete Kon-zentrationsabweichungen erkennen. 17. Zur Diagnostik von Leberschäden sind unter Berücksichtigung praktischer As-pekte zu empfehlen: - für den Tierarzt in der Praxis: die Leberschwimmprobe - für BIV und vergleichbare Einrichtungen: 1. Stufe - Bilirubin und Ketonkörper (gegebenenfalls differenziert) 2. Stufe - zusätzlich FFS, GLDH, GGT, ASAT, (ALAT) 3. Stufe - histologische Untersuchungen von Leberbioptat, Leberlipide, -glycogen, gegebenenfalls unter Klinikbedingungen Leberfunktionsproben (Bromsulphthalein, Indocyaningrün) 18. Nicotinsäure zeigt bei Futterentzug sowie im peripartalen Zeitraum günstige Effekte auf den Kohlenhydratstoffwechsel wirkt antiketogen, senkt den Biliru-binspiegel, schränkt aber die Lipolyse peripartal nicht nachhaltig ein. Nicotin-säureamid hat peripartal die gleichen Wirkungen. Die Anwendung der Nicotin-säure ist besonders zur Pro- und Metaphylaxe der Ketone zu empfehlen, ihre begrenzte Wirkung auf die Lipolyse unterstreicht aber mit Nachdruck, dass der Verhütung einer gesteigerten Lipolyse mit Leberverfettung alle Aufmerksam-keit zu widmen ist. 19. Dehydrocholsäure (Biliton®) beeinflusst den Stoffwechsel von Milchkühen postpartal durch Senkung der Bilirubin-, BHB- und FFS-Konzentrationen sowie ASAT-Aktivitäten günstig. Gleiche therapeutische Effekte können bei der Be-handlung von Kühen mit Ketose und Indigestionen erzielt werden. Biliton® kann ergänzend zur Leberschutztherapie zur Behandlung von Leberkrankhei-ten empfohlen werden. Bei sekundären Stoffwechselveränderungen ist die Elimination der primären Störung Voraussetzung für den Therapieerfolg. 20. Phenylbutazon® beeinflusst als Prostaglandin-Synthesehemmer den Fett-stoffwechsel. In der ersten Woche p.p. appliziertes Phenylbutazon® hat auf den Stoffwechsel, die Milch- und Fruchtbarkeitsleistungen negative Auswir-kungen. Sein Einsatz sollte in Belastungssituationen nicht unkritisch erfolgen. 21. Der Literatur sind mögliche negative Auswirkungen von ACTH und Glucocor-ticoiden auf den Fettstoffwechsel und die Leberfunktion zu entnehmen. Ver-änderungen der FFS-Konzentrationen im Blutplasma konnten aber experimen-tell weder nach einmaliger Gabe von ACTH und Prednisolut an Schafen, noch während fünftägiger Prednisolongaben an Rindern beobachtet werden. Auch die bei den Rindern durchgeführten histologischen Untersuchungen der Le-berbioptate erbrachten keinerlei Veränderungen. 22. Gegenüber Prednisolon® (100 und 300 mg/Kuh) steigert eine einmalige ACTH-Applikation (300 IE/Kuh) die Glucosekonzentration im Blutplasma stär-ker, bis zum 3. Tag post applicationem bleibt die Glucosekonzentration nach Prednisolongabe aber auf einem höheren Niveau. Dasselbe trifft für das Ge-samteiweiß zu. Aufgrund dieser längeren Wirkungsdauer ist dem Prednisolon® therapeutisch der Vorzug z. B. bei der Behandlung der Ketose einzuräumen. 23. Aus den Untersuchungen geht insgesamt ein häufiges Vorkommen von Lipi-dablagerungen in der Leber von Rindern verschiedenen Ursprungs hervor. Ih-re Diagnostik ist sicher über Leberbiopsie bzw. weitgehend sicher über die Konzentration der FFS, des Bilirubins und des BHB im Blutplasma möglich. Die Bedeutung der Lipidablagerung für den Gesamtorganismus sowie die Rol-le hormoneller Dysfunktionen für die Entstehung von Leberschäden bedürfen weiterer Bearbeitung. Auch zur Therapie von Leberschäden sind neue Unter-suchungen erforderlich.

Aufgabenstellung Bei Milchkühen wird häufig in Verbindung mit Leistungsminderung und Gesundheits-störungen von einer Überlastung der Leber gesprochen. Makroskopisch sichtbare Veränderungen dieses Organes bei Not-, Krank-, aber auch bei Normalschlachtun-gen scheinen diese Meinung zu unterstützen. Da sich z.B. von 1950 mit 1851 kg bis 1985 mit 4370 kg (3,5% Fett) die durchschnittliche Jahresmilchleistung der Kühe in der DDR mehr als verdoppelte, Stammkühe sogar 7255 kg erreichten, wird aus die-ser Leistungsentwicklung und den damit verbundenen Anforderungen z. T. unkritisch schnell auf ein Leberversagen geschlossen, besonders dann, wenn zusätzliche Qua-litätsmängel des Futters vorliegen. Eine klinische Objektivierung des Leberzustandes wird allgemein für schwierig und die therapeutische Beeinflussbarkeit für wenig aus-sichtsreich gehalten. Aus dieser Situation wurde die Aufgabe abgeleitet, - das gegenwärtige Vorkommen von Leberschäden beim Rind zu erfassen und zu analysieren - die Bedeutung des Buttersäureeinflusses, der peripartalen Fütterung, eines Fut-terentzuges sowie einer medikamentell stimulierten Lipolyse für die Entstehung von Leberschäden und die Entwicklung pathologischer Prozesse zu untersuchen - die Diagnostik von Leberschäden bei Berücksichtigung von Belangen der tierärzt-lichen Praxis zu objektivieren und - Möglichkeiten zur medikamentellen Entlastung der Leber sowie ausgewählter Präparate auf leberschädigende Effekte zu prüfen Bei der Bearbeitung bildeten die Lipidansammlung als die häufigste Schädigungsart der Leber sowie die freien Fettsäuren (FFS) im Blut und ihre Beziehung zu Kriterien der Leberfunktion den Schwerpunkt. Material und Methodik Das Vorkommen von Leberschäden wurde analysiert in - 2 Milchproduktionsbetrieben (A und B) an 22 bzw. 18 SMR-Kühen mit einer Jah-resmilchleistung von 4500 bzw. 5350 kg FCM im peripartalen Zeitraum - während 5-jähriger Stoffwechselkontrollen nach TGL 34313 in einem Bezirk bei Kühen 2 bis 8 Wochen p. p. mit einem Leistungsniveau zwischen 3500 bis 5000 kg FCM - an 336 Rindern einer Medizinischen Tierklinik in den Jahren 1978 bis 1987 - an 941 not- und krankgeschlachteten Rindern (895 Kühe, 46 Mastbullen) zweier Sanitätsschlachtbetriebe (SSB A und B) mit klinisch-chemischen (hpts. Bilirubin und ASAT im Blut sowie Leberlipide) und z. T. histologischen Methoden. Zur Ätiologie und Pathogenese von Leberschäden erfolgten Untersuchungen bei - subakuter intraruminaler Buttersäurebelastung (0,5-, 1,0-,2,0 g/kg KM) an 42 Rin-dern - 95 Kühen im peripartalen Zeitraum mit unterschiedlicher Fütterung, und zwar • energiereich in der Trockenperiode (a. p.), bedarfsgerecht p. p. • energiereich a. p., energiereduziert p. p. • energiereduziert ab 4 bis 2 Wochen a. p., bedarfsgerecht p. p. • nach den Angaben des DDR-Futtermittelbewertungssystemes - 10 Kühen und Schafen während 3-, 10- und 12-tägigen Futterentzuges sowie bei - Intravenöser Adrenalinapplikation (3 Kühe, 0,5 mg/100 kg KM) durch komplexe klinisch-chemische und histologische Analysen mit den Schwerpunk-ten Leberlipide sowie FFS, Bilirubin, ASAT, Ketonkörper und Glucose im Blut unter Einbeziehung weiterer Kriterien des Kohlenhydrat-, Fett-, Eiweiß- und Mineralstoff-wechsels, des Säure-Base-Haushaltes sowie von Hormonen. Die Diagnostik von Leberschäden wurde bearbeitet durch - methodische Untersuchungen zum Tagesverlauf der FFS sowie zum Einfluss ei-ner Adrenalinapplikation (9 bzw. 6 Rinder) - Vergleich zwischen indirekter (Leberschwimmprobe) und direkter Leberlipid-bestimmung (59 Kühe) - Analyse verschiedener Leberfunktions- und Stoffwechselparameter im periparta-len Zeitraum (40 Kühe) - Analyse der Befunde von 101 not- und krankgeschlachteten Kühen. In den Mittelpunkt wurden dabei die Leberlipide und die diagnostische Aussagefä-higkeit der FFS in Beziehung zu weiteren klinisch-chemischen sowie histologischen Parametern gestellt. Eine leberentlastende Wirkung wurde für Nicotinsäure an 20 Kühen bei 3 Tagen Futterentzug (5 und 10 g/d) sowie an 35 Kühen peripartal 1 Wo-che a. p. und 2 Wochen p. p. bei verschiedenen Dosierungen und z. T. Energiere-striktion, für Biliton® (Dehydrocholsäure) (5,5 g/d) an 9 Kühen peripartal sowie an 5 kranken Rindern getestet. Die Prüfung möglicher leberschädigender Effekte von ACTH (0,5, 0,6 und 1,0 IE/kg KM) und Glucocorticosteroiden (Prednisolut® - 0,5 mg/kg FM; Prednisolon 0,2, 04 und 0,6 mg/kg KM) erfolgte bei ein- und fünftägiger Applikation an 10 Schafen und 26 Kühen sowie für Phenylbutazon® (5 g/d) an 5 Kü-hen peripartal. Die zum Wirkungsnachweis eingesetzten Untersuchungsmethoden umfassten komplex klinisch-chemische Kriterien, im peripartalen Zeitraum auch Leis-tungsparameter sowie z. T. histologische Befundungen. Von den erzielten Ergebnissen lassen sich folgende Thesen ableiten: Thesen 1. Leberschäden dominieren bei Kühen in der Phase der Frühlaktation und zu-sätzlich ausgangs der Winterfütterung. Ketose, Geburts- und Puerperalstörun-gen, entzündliche Prozesse und Indigestionen sind häufig von Leberschäden begleitet. Deshalb hat der Fütterung und Haltung der hochträchtigen und frischabge-kalbten Kühe, der ausgehenden Winterfütterung und der Verhütung der o. g. Krankheiten auch zur Prophylaxe von Leberschäden besondere Aufmerksam-keit zu gelten. 2. Untersuchungen in 2 Betrieben zufolge kommt die Leberverfettung bei 27% bzw. 56% der Milchkühe (4500, 5350 kg FCM) 1 bis 4 Wochen p. p. vor. Im gleichen Zeitraum liegen pathologische ASAT-Aktivitäten und Bilirubinkonzent-rationen bei 41% bzw. 56% der Kühe vor. Ihr Anteil verringert sich (21% bzw. 24%), wenn der Untersuchungszeitraum bis auf 8 Wochen p. p. ausgedehnt wird. 3. In den letzten 20 Jahren ist eine Verschiebung der Häufigkeit von Krankheiten mit Leberschäden zu beobachten. So treten hämolytische Anämien seltener auf. Fast die Hälfte der not- und krankgeschlachteten Kühe hat eine makroskopisch veränderte Leber. In ihnen überwiegt eindeutig die Leberver-fettung (55%) gegenüber reaktiv-entzündlichen (29%) und degenerativen Pro-zessen (16%). 4. Die Hauptursache gesteigerter Lipidkonzentrationen in der Leber von Milchkü-hen p. p. ist eine energetische Überfütterung in der Trockenstehperiode. Der Lipidgehalt der Leber steigt noch weiter an, wenn derartige Kühe vor der Ge-burt nicht mehr ausreichend energetisch versorgt werden. Deshalb ist der Hauptweg zur Verhütung der postpartalen Leberverfettung in der Fütterung der Milchkühe nach den Angaben des DDR-Futtermittelbewertungssystemes zu sehen. 5. Dreiwöchige Buttersäurebelastung verursacht keine Leberschädigung. Zu be-achtlicher Fettansammlung in der Leber kommt es dagegen, wenn Kühen 3 Tage das Futter entzogen wird. Die bei der Verfütterung qualitätsgeminderter Silage oft zu beobachtenden Leberschäden haben demnach nicht unmittelbar ihre Ursache in dem hohen Buttersäuregehalt, sondern sind auf andere Fakto-ren zurückzuführen, zu denen u. a. auch die energetisch unzureichende Ver-sorgung zu zählen ist. Auch im Interesse der Verhütung von Leberschäden hat der Produktion von Silagen bester Qualität alle Aufmerksamkeit zu gelten. 6. Pathogenetisch geht der postpartalen Leberverfettung ein Konzentrationsan-stieg der FFS voraus. Sie erreichen ihr Maximum 1 Woche p. p. und damit früher als die Leberlipide. Umgekehrt folgt den sinkenden FFS-Konzentrationen auch eine Abnahme der Leberlipidkonzentration. Bei Futter-entzug wird die fehlende Energieaufnahme schnell durch einen deutlichen Konzentrationsanstieg der FFS angezeigt. 7. Bei Energiemangel besteht eine gesicherte Beziehung (p ≤ 0,01) zwischen FFS und Bilirubin. Eine solche besteht auch, wenn die FFS-Konzentration durch i. v. Adrenalingaben gesteigert wurde. Dieser kausale Zusammenhang wird in der Literatur mit der Konkurrenz beider Metabolite um ein mikrosoma-les Transportprotein in den Leberzellen gedeutet. 8. In Energiemangelsituationen (postpartal, Futterentzug) treten regelmäßig stei-gende ß-OH-Butyrat (BHB)- Konzentrationen auf. Sie sind gegenüber dem Anstieg der FFS zeitlich versetzt und werden von Glucosekonzentrationen im Blutplasma bis gegen den unteren Grenzbereich als Zeichen der Kohlenhyd-ratverarmung begleitet. 9. Die Aktivität der ASAT ist postpartal durch puerperale Einflüsse (Karunkelab-bau u. a.) sowie Körpermasseverlust (Proteinabbau in Muskelzellen), nicht aber bei Futterentzug gesteigert. Die postpartal bestehenden gesicherten Be-ziehungen zwischen ASAT-Aktivität und Leberlipidkonzentration sind mittelba-rer Art. ASAT-Aktivitäten und BHB-Konzentration verlaufen nicht regelmäßig parallel. 10. Klinische Störungen gehen peripartal überwiegend mit erhöhten Leberlipid-konzentrationen einher. Keine Beziehungen bestehen zwischen Konzeptions-erfolg einerseits und den Konzentrationen der FFS und Leberlipide 1 und 2 Wochen p. p. andererseits. Bei später zuchtuntauglichen Kühen liegen die Pa-rameter Ketonkörper, Leberglycogen und die GGT im peripartalen Zeitraum gehäuft außerhalb des xˉ ± s-Bereiches. Gesichert indirekt bzw. direkt korrelie-ren die Fruchtbarkeits- und Milchleistungen mit dem Körpermasseverlust p. p.. Die individuellen Unterschiede zwischen Kühen sind beachtenswert. 11. Zur indirekten Bestimmung der Lipidkonzentration in der Leber eignet sich die Schwimmprobe. Für die Beziehung zwischen relativer Dichte (y) sowie der Lipidkonzentration (x) gilt die Beziehung y=1,095 – 0,002 x bzw. x=500(1,095-y). Die Leberschwimmprobe wird zur Anwendung in der tierärztli-chen Praxis empfohlen. Bei der Interpretation der Lipidkonzentration ist die Abhängigkeit vom Laktationsstadium zu berücksichtigen. Peripartal besteht eine gesicherte Beziehung (p ≤ 0,001) zwischen Energiedefizit und Konzentra-tion der Leberlipide. 12. Der chemisch bestimmbare Fettgehalt der Leber korreliert über eine Exponen-tialfunktion (p ≤ 0,001) mit dem histologisch in 4 bzw. 7 Klassen befundeten, jedoch liegen bei histologisch gering- und mittelgradigen Fettablagerungen i.d.R. chemisch noch keine unphysiologischen Lipidkonzentrationen vor. Die diagnostische Bedeutung der Gesamtlipidkonzentration in der Leber hängt von ihrer Genese ab und ist begrenzt. 13. Auf eine Leberverfettung kann diagnostisch mit hoher Sicherheit geschlossen werden, wenn die Konzentration der FFS, des Bilirubins und der Ketonkörper im Blut bzw. der FFS-Triglycerid-Quotient gesteigert sind. Das BHB verdient gegenüber den Gesamtketonkörpern den Vorzug, da es enger mit dem Leber-lipidgehalt korreliert. Pathologische Leberlipidkonzentrationen sind häufig, aber nicht immer mit erhöhten ASAT-Aktivitäten verbunden. 14. Bei der Interpretation der Parameter FFS, Bilirubin, Ketonkörper, ASAT und Leberlipide sind Einflüsse durch das Laktationsstadium, bei den FFS zusätz-lich durch Stress sowie bei FFS und BHB durch die Fütterung zu berücksichti-gen. Stress- und fütterungsbedingte Veränderungen erreichen aber nicht das Ausmaß wie z. B. bei der klinischen Ketose. 15. Eine klinisch-chemische Differenzierung reaktiv-entzündlicher und degenerati-ver Leberveränderungen ist mit den Parametern ASAT, GGT und Gesamtlipi-de möglich. Die ALAT verdeutlicht den Schweregrad von Leberschäden. 16. Triglyceride und Gesamtlipide widerspiegeln unterschiedliche Fütterungsin-tensität peripartal nur gering. Der FFS-Triglycerid-Quotient korreliert zwar eng mit dem Leberfett, rechtfertigt diagnostisch den Bestimmungsaufwand aber nicht. Blutglucose und Leberglycogen stehen zum Leberfett in negativer Be-ziehung. Gesamteiweiß, Harnstoff, Creatinin, Albumin und Cholesterol lassen nur in Einzelfällen bzw. nur bei schweren Leberalterationen gerichtete Kon-zentrationsabweichungen erkennen. 17. Zur Diagnostik von Leberschäden sind unter Berücksichtigung praktischer As-pekte zu empfehlen: - für den Tierarzt in der Praxis: die Leberschwimmprobe - für BIV und vergleichbare Einrichtungen: 1. Stufe - Bilirubin und Ketonkörper (gegebenenfalls differenziert) 2. Stufe - zusätzlich FFS, GLDH, GGT, ASAT, (ALAT) 3. Stufe - histologische Untersuchungen von Leberbioptat, Leberlipide, -glycogen, gegebenenfalls unter Klinikbedingungen Leberfunktionsproben (Bromsulphthalein, Indocyaningrün) 18. Nicotinsäure zeigt bei Futterentzug sowie im peripartalen Zeitraum günstige Effekte auf den Kohlenhydratstoffwechsel wirkt antiketogen, senkt den Biliru-binspiegel, schränkt aber die Lipolyse peripartal nicht nachhaltig ein. Nicotin-säureamid hat peripartal die gleichen Wirkungen. Die Anwendung der Nicotin-säure ist besonders zur Pro- und Metaphylaxe der Ketone zu empfehlen, ihre begrenzte Wirkung auf die Lipolyse unterstreicht aber mit Nachdruck, dass der Verhütung einer gesteigerten Lipolyse mit Leberverfettung alle Aufmerksam-keit zu widmen ist. 19. Dehydrocholsäure (Biliton®) beeinflusst den Stoffwechsel von Milchkühen postpartal durch Senkung der Bilirubin-, BHB- und FFS-Konzentrationen sowie ASAT-Aktivitäten günstig. Gleiche therapeutische Effekte können bei der Be-handlung von Kühen mit Ketose und Indigestionen erzielt werden. Biliton® kann ergänzend zur Leberschutztherapie zur Behandlung von Leberkrankhei-ten empfohlen werden. Bei sekundären Stoffwechselveränderungen ist die Elimination der primären Störung Voraussetzung für den Therapieerfolg. 20. Phenylbutazon® beeinflusst als Prostaglandin-Synthesehemmer den Fett-stoffwechsel. In der ersten Woche p.p. appliziertes Phenylbutazon® hat auf den Stoffwechsel, die Milch- und Fruchtbarkeitsleistungen negative Auswir-kungen. Sein Einsatz sollte in Belastungssituationen nicht unkritisch erfolgen. 21. Der Literatur sind mögliche negative Auswirkungen von ACTH und Glucocor-ticoiden auf den Fettstoffwechsel und die Leberfunktion zu entnehmen. Ver-änderungen der FFS-Konzentrationen im Blutplasma konnten aber experimen-tell weder nach einmaliger Gabe von ACTH und Prednisolut an Schafen, noch während fünftägiger Prednisolongaben an Rindern beobachtet werden. Auch die bei den Rindern durchgeführten histologischen Untersuchungen der Le-berbioptate erbrachten keinerlei Veränderungen. 22. Gegenüber Prednisolon® (100 und 300 mg/Kuh) steigert eine einmalige ACTH-Applikation (300 IE/Kuh) die Glucosekonzentration im Blutplasma stär-ker, bis zum 3. Tag post applicationem bleibt die Glucosekonzentration nach Prednisolongabe aber auf einem höheren Niveau. Dasselbe trifft für das Ge-samteiweiß zu. Aufgrund dieser längeren Wirkungsdauer ist dem Prednisolon® therapeutisch der Vorzug z. B. bei der Behandlung der Ketose einzuräumen. 23. Aus den Untersuchungen geht insgesamt ein häufiges Vorkommen von Lipi-dablagerungen in der Leber von Rindern verschiedenen Ursprungs hervor. Ih-re Diagnostik ist sicher über Leberbiopsie bzw. weitgehend sicher über die Konzentration der FFS, des Bilirubins und des BHB im Blutplasma möglich. Die Bedeutung der Lipidablagerung für den Gesamtorganismus sowie die Rol-le hormoneller Dysfunktionen für die Entstehung von Leberschäden bedürfen weiterer Bearbeitung. Auch zur Therapie von Leberschäden sind neue Unter-suchungen erforderlich.:1. Einleitung und Aufgabenstellung 2. Vorkommen von Leberschäden beim Rind 2.1 Literaturübersicht 2.2 Eigene Untersuchungen 2.2.1 Erhebungen zum Vorkommen von Leberschäden (Leberverfettung) bei Kühen zweier Betriebe im peripartalen Zeitraum 2.2.2 Erhebungen zum Vorkommen von Leberschäden in MVA eines Bezirkes bei Stoffwechselkontrollen gemäß TGL 34313 2.2.3 Erhebungen zum Vorkommen von Leberschäden im Patientengut des WB Innere Medizin und Pathophysiologie, Leipzig, 2.2.4 Erhebungen zum Vorkommen von Leberschäden im Einzugsbereich zweier Sanitätsschlachtbetriebe (SSB) 3. Untersuchungen zur Ätiologie und Pathogenese von Leberschäden beim Rind 3.1 Subakute Buttersäurebelastung beim Rind 3.2 Einfluss unterschiedlicher Fütterungsintensität sowie Haltungsform in der peripartale Periode auf die Leberfunktion bei Milchkühen 3.3 Einfluss von Futterentzug bei Kühen auf die Leberfunktion 4. Untersuchungen zur Diagnostik von Leberschäden beim Rind 4.1 Untersuchungen zur Diagnostik von Leberschäden beim Rind im peripartalen Zeitraum 4.2 Untersuchungen zur Diagnostik von Leberschäden beim Rind an Schlachttieren 4.3 Methodische Untersuchungen zur Diagnostik von Leberschäden beim Rind 5. Untersuchungen zur medikamentellen Beeinflussung der Leberfunktion beim Rind 5.1 Literatur 5. 2 Eigene Untersungen 5.2 .1 Einfluss von Nicotinsäure bzw. Nicotinsäureamid auf die Leberfunktion 5.2.2 Untersuchungen zum Einfluss von Phenylbutazon auf die Leberfunktion 5.2.3 Untersuchungen zum Einfluss von Biliton auf die Leberfunktion 5.2.4 Untersuchungen zum Einfluss von ACTH und Glucocorticoiden auf die Leberfunktion 6. Zusammenfassung 7. Angewendete Untersuchungsmethoden 8. Statistische Methoden, Abkürzungen und Zeichen 9. Abkürzungsverzeichnis, Literaturverzeichnis, Thesen

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