Clinical cases of bovine mastitis are most severe in the early stages of lactation. The causes of this increased propensity for severe mastitis during early lactation, compared to mid and late lactation are unclear. In order to better understand the early lactation immune response to mastitis, a murine model of mastitis was employed. Intramammary inoculation of a mastitis causing Escherichia coli strain was performed in lactating mice at various stages of lactation to model the immune response seen in cows during lactation. In our experiments, mice in the early stages of lactation exhibited altered mRNA expression of cytokines IL-1β, IL-6, IL-10, and TNFα over the course of infection when compared to mice at mid lactation. Additionally, increased bacterial growth was observed in the mammary gland of mice infected during early lactation compared to late lactation. These results are consistent with the immune response observed in cows at early lactation. These results suggest that the mouse may provide a useful model to study differences in the immune response seen during different times in lactation.

Animal activity, in combination with physiological factors, can be used for early disease detection in dairy cattle. An initial study determined the impact of flunixin meglumine (FM), a non-steroidal anti-inflammatory drug, on activity measures, dry matter intake (DMI) and milk production during experimentally induced Escherichia coli mastitis. A total of 24 primiparous and multiparous lactating dairy cows were challenged with E.coli 727 in one quarter. Of the 24 E.coli challenged animals, 12 were administered FM at 0.002 µg/45.5kg of body weight at the onset of clinical mastitis signs. The remaining 12 cows were untreated. An additional 11 cows were infused with 1 mL of sterile phosphate-buffered saline, and served as the control group. Activity measures were collected through the use of the Afi PedometerPlus© and HOBO® data loggers. E.coli mastitis altered animal activity and improvement in DMI and milk production of animals given FM was observed, thus providing evidence for the use of an NSAID as supportive therapy for mastitis. Additionally, activity and blood metabolites concentrations were collected and analyzed from periparturient dairy cows at the Virginia Tech Dairy Center to determine the likelihood of disease occurrence. Primiparous and multiparous Holstein, Jersey, and Crossbred dairy cows were monitored for daily rest bouts, rest duration, and rest time throughout the pre and postpartum periods. Activity measurements were collected using Afi PedometerPlus© pedometers. It was concluded that evaluation of activity changes, and comparison of deviations from healthy herdmates, could allow producers to utilize activity monitoring to proactively manage dairy herd health. / Master of Science

Animal behavior can be used to detect disease and well-being in dairy cattle. In this dissertation, we evaluated the accuracy of an accelerometer to measure step activity, lying time, and lying bouts in pre-weaned dairy calves. The output from the accelerometer was correlated with behavioral measurements taken from video footage. The accelerometer proved to be accurate in identifying step activity (r = 0.99), lying time (r = 0.99), and lying bouts (r = 0.99). The accelerometer was then used to detect behavioral changes occurring around respiratory disease events in pre-weaned calves. Activity declined 1 d prior to clinical disease onset, and this decline persisted for 3 d post-diagnosis. Furthermore, lying bouts declined beginning 2 d prior to diagnosis, and this effect persisted after diagnosis as well. However, aside from a slight reduction in milk intake, feeding behavior was not different between diseased and healthy calves. These data suggest that activity and lying behaviors may be a better measure than feeding behaviors for detection of respiratory disease in pre-weaned dairy calves. Dystocia has detrimental effects on both periparturient dairy cows and newborn calves. We administered a non-steroidal anti-inflammatory drug, meloxicam to periparturient dairy cattle. Treatments included administration prior to calving (MEL-PRE, n = 60), post-calving (MEL-POST, n = 69), or a negative control (CTL, n = 65). We measured the length of labor to determine which cows had easy or difficult calvings. Eutocic MEL-PRE animals produced 6.8 kg/d more milk than eutocic CTL. Regardless of calving difficulty, MEL-PRE animals produced more milk fat, protein, and lactose (kg/d) than the CTL. Additional research is needed to determine appropriate treatments for dystocic calvings. Calves born during the above trial were monitored to determine if meloxicam administration prior to calving impacted newborn calf health and behavior. Calves born difficultly displayed fewer lying bouts for the first few days after birth when compared to calves born easily. No effect of treatment or calving difficulty was noted on calf health. Additional research examining intervention strategies aimed at improving well-being of calves born difficultly is needed. / Ph. D. / Public interest in animal welfare continues to grow, making it increasingly important that the dairy industry evaluates management practices to further advance animal well-being. Animal behavior can be used to detect disease and well-being in dairy cattle. We monitored activity and lying behaviors around respiratory disease events in calves. This was done to determine which behaviors were altered by respiratory disease, and if these behaviors could be used to detect respiratory disease events earlier. Activity and lying behaviors were measured using an accelerometer that works similarly to a pedometer. We were able to identify that calves that would manifest with respiratory disease would display a decline in activity prior to clinical disease diagnosis. These data suggest that activity measures could be a promising indicator for respiratory disease detection in calves, and allow for earlier detection. Parturition, the act of a dairy cow giving birth, is a stressful, risky time period as disease incidences and death are high. Furthermore, an immense amount of inflammation occurs after calving due to parturition as well as metabolic stress associated with milk production. Therefore, in this study, we administered a non-steroidal anti-inflammatory drug (meloxicam) to alleviate inflammation. Treatments included administration prior to calving (MEL-PRE), post-calving (MEL-POST), or a negative control (CTL). We measured the length of labor to determine which cows had easy or difficult calving events. Animals that received meloxicam prior to calving and calved easily produced 6.8 kg/d more milk than CTL animals that calved easily. Additional research is needed to determine appropriate treatments for animals that calve difficultly. Calves born during the above trial were monitored to determine if meloxicam administration prior to calving impacted newborn calf health and behavior. No effect of treatment or calving difficulty was noted on calf health. Additional research examining intervention strategies aimed at improving well-being of calves born difficultly is needed.

Einleitung: Gesundheit, Leistung und Fruchtbarkeit der Sauen sind in der Ferkelerzeugung wichtige Grundlagen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Der antioxidative Status ist ein wichtiges Instrument, um die erhöhten Ansprüche und metabolischen Stresssituationen, die während des peripartalen Zeitraums existieren, zu reflektieren. Im Vergleich zu anderen Tierarten fehlen solche Untersuchungen beim Schwein im peripartalen Zeitraum. Zielstellung: Erhebung verschiedener Parameter des antioxidativen Status bei gesunden Sauen in Abhängigkeit von Trächtigkeit, Laktation, Alter und Jahreszeit Material und Methoden: Es wurden Blutproben von insgesamt 60 gesunden Sauen einer Thüringer Herde Deutsche Landrasse x Deutsches Edelschwein entnommen. Je Jahresquartal begann die Entnahme im Mai, August, Oktober 2005 und Januar 2006 bei jeweils 5 Jungsauen (1. Wurf) und 10 Altsauen (ab 2. Wurf). Die Probenentnahmen erfolgte 3 bis 2 Tage ante inseminationem (3-2 d a.i.), 4 Wochen post inseminationem (4 Wo p.i.), 14 Wochen post inseminationem (14 Wo p.i), 1 Tag post partum (1 d p.p.), 7 Tage post partum (7 d p.p.) sowie 14 Tage post partum (14 d p.p.). Es wurden folgende Parameter untersucht: Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPX), Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), Antioxidant capacity of water soluble substances (ACW), Antioxidant capacity of lipid soluble substances (ACL), Vitamin A, Vitamin E, Selen. Des Weiteren wurden Futtermittelproben und eine Wasserprobe aus dem betriebseigenen Brunnen analysiert. Ergebnisse: Die SOD zeigte ante partum mit Aktivitäten von 1188 (1. Quartil: 999; 3. Quartl: 1386) U/g Hb bis 1223 (1065; 1407) U/g Hb einen annähernd konstanten Verlauf, während 7 und 14 d p.p. signifikant niedrigere Aktivitäten mit 1082 (923; 1238) U/g Hb bis 1134 (954; 1305) U/g Hb gemessen werden konnten. Die GPX-Aktivitäten wiesen eine kontinuierliche, signifikante Steigerung von 161 (126; 204) U/g Hb bis 221 (157; 270) U/g Hb von der ersten bis sechsten Entnahme auf. Von der 4. Wo p.i. mit 289 (230; 354) µmol/l konnte ein nicht signifikanter Konzentrationsabfall der TEAC bis zur 14. Wo p.i. mit 271 (232; 342) µmol/l ermittelt werden. 1 d p.p. erfolgte eine nicht signifikante Steigerung der TEAC-Konzentration auf 281 (221; 318) µmol/l, welche bis 14 d p.p. mit 304 (229; 344) µmol/l erhalten blieb. Bei 49 % der untersuchten Proben lagen die ACW-Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze. Die Konzentrationen der ACL wiesen zum Partus einen signifikanten Abfall von 8,80 (6,35; 10,20) µmol/l bei der 3. Entnahme auf 5,98 (4,96; 7,54) µmol/l am 1. d p.p. sowie einen kontinuierlichen Anstieg über das Ausgangsniveau bis 14 d p.p. mit 9,08 (6,58; 11,57) µmol/l auf. Die Konzentrationen der Vitamine A und E sanken signifikant zum Zeitpunkt der Geburt. Die Vitamin A-Konzentrationen wurden am 3.-2. d a.i. mit 0,35 (0,31; 0,42) µg/ml ermittelt und sanken 1 d p.p. signifikant auf 0,29 (0,26; 0,35) µg/ml. Ebenso verhielten sich die Vitamin E-Konzentrationen mit 2,98 (2,58; 3,73) µg/ml und 2,57 (2,32; 2,91) µg/ml zur ersten und vierten Entnahme. Während der ersten 3 Entnahmen stieg die Selenkonzentration von 1,91 (1,51; 2,43) µmol/l auf 2,18 (1,83; 2,43) µmol/l und sank am 1. d p.p. auf 2,08 (1,76; 2,28) µmol/l. Bis zur 6. Entnahme wurde die signifikant höchste Selenkonzentration von 2,47 (2,14; 2,71) µmol/l erreicht. Zum Teil signifikante Unterschiede zwischen Jung- und Altsauen konnten bei der GPX, der ACL sowie dem Vitamin E gemessen werden. Jahreszeitlich bedingte Abhängigkeiten konnten nicht ermittelt werden. Folgende Richtwerte während Trächtigkeit und Laktation wurden erhoben: SOD: 730 – 1829 U/g Hb; GPX: 68 – 460 U/g Hb; TEAC:166 – 450 µmol/l; ACL: 2,58 – 15,33 µmol/l; Vitamin A: 0,20 – 0,53 µg/ml; Vitamin E: 1,85 – 4,42 µg/ml; Selen: 1,21 – 2,99 µmol/l. Schlussfolgerungen: Der antioxidative Status bei Schweinen unterliegt durch Trächtigkeit, Geburt und Laktation moderaten Veränderungen. Als zentral beeinflussendes Ereignis ist die Geburt zu nennen. Zum Teil wurden Altersdifferenzen nachgewiesen. Zwischen der Jahreszeit und den Parametern des antioxidativen Status konnte in dieser Studie bei gesunden Sauen kein Zusammenhang hergestellt werden. Die bereits existierenden Referenzbereiche für Selen, Vitamin A und E bestätigten sich in dieser Verlaufsuntersuchung.

Animals acquire immunity against gastrointestinal (GI) nematode infection depending on their age and continual exposure to larvae, however, expression of this acquired immunity is often penalized during pregnancy and lactating period. This is described as periparturient relaxation in immunity (PPRI), and suggested to have nutritional basis. Although dietary protein has positive effect on immunity against GI nematode infection in mammalian host, we have not fully achieved to characterise the detailed interaction between PPRI and dietary protein. Therefore, this PhD aimed to further investigate this interaction in a well-established Nippostrongylus brasiliensis re-infected lactating rat model. Feeding high protein diet (HP) as opposed to low protein diet (LP) during pregnancy was necessary in maintaining sufficient maternal performances and systemic immune response (Chapter 2 and 3). Accumulation of host’s body protein reserve during pregnancy was significantly higher in HP fed animals compared to LP fed counterparts, which led to improvement in both maternal performances and immunity during the early stage of lactation. However, as lactation period progressed and re-infection of N. brasiliensis took place, importance of current dietary status, rather than the accumulated protein reserve, became evident for maternal performances and immunity. Indeed, animals fed HP during lactation showed significantly heavier pup weight compared to LP fed animals; HP animals showed higher serum immunoglobulin levels and reduced worm burden compared to LP. N. brasiliensis, however, goes through systemic migration, entering host’s skin and migrating to lung parenchyma through blood vessels before reaching the intestine. In Chapter 4, a detailed lung pathology study following N. brasiliensis infection was performed to generate data on the effects of the nematode in the lung of the rat host as such data were scarce. Rat host showed similar lung pathology to that of mice; up-regulation of genes related to type 2 immunity and development of emphysema-like pathology were observed following N. brasiliensis re-infection. In Chapter 5, the effect of dietary protein supplementation on lung and intestinal histology and gene expression analysis was investigated. It was shown that HP fed animals showed higher expression of genes related to type 2 immunity compared to LP in the lung. This effect of protein supplementation in the lung may have contributed to fewer worm burdens in HP fed rats compared to LP in the intestine. Dietary protein supplementation significantly affected the expression of genes related to goblet cells; it resulted in up-regulation of the expression of Retnlb and down-regulation of Agr2 and Tff3 in HP fed animals compared to LP. It is evident that dietary protein is modulating intestinal immunity, and this may be targeted towards specific pathways. In addition, the effect of dietary protein supplementation on immune cell populations of secondary lymphoid organs was analysed. Marked increase in the percentage of macrophage in the spleen and T cell in the mesenteric lymph node was observed following protein supplementation, highlighting the importance of dietary protein on systemic immunity during the parasite infection. These results demonstrate that dietary protein supplementation is effective for improving both maternal performances and immune responses, not only at the intestinal phase but also at the migrating phase, when animal is undergoing PPRI during N. brasiliensis infection. Such information is expected to define strategic utilisation of nutrient supply and to result in development of sustainable parasite control strategies in mammals.

Der Mastitis-Metritis-Agalaktie-Komplex (MMAK) zählt in der Schweineproduktion zu den wichtigsten Puerperalerkrankungen der Sau. Es existieren verschiedene Prophylaxe- und Therapiekonzepte. Diese können jedoch nicht verhindern, dass es zu wirtschaftlichen Verlusten durch erhöhte Ferkelmortalität und herabgesetzte Fruchtbarkeitsleistung der Sauen kommt. Ziel dieser Untersuchung war es zu ermitteln, wie sich der antioxidative und Stoffwechselstatus von Sauen eines Betriebes mit vermehrtem Auftreten vom MMAK im peripartalen Zeitraum verhält und ob Unterschiede zwischen gesunden und am MMAK erkrankten Sauen bestehen. Des Weiteren wurde geprüft, ob Unterschiede zwischen Jung- und Altsauen existieren und ob er antioxidative Status saisonalen Schwankungen unterliegt. Versuchsanordnung: Im Versuchszeitraum von September 2004 bis Oktober 2005 wurden insgesamt 67 zu Beginn der Untersuchung klinisch gesunden Sauen im peripartalen Zeitraum je vier Blutproben entnommen: (1.) eine Woche vor dem Abferkeln, (2.) 1. Tag nach der Abferkelung, (3.) 8. Tag nach der Abferkelung und (4.) 15. Tag nach der Abferkelung. Die Blutentnahme erfolgte jahreszeitlich gestaffelt. Es wurden die Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), die Antioxidant capacity of water soluble substances (ACW), die Aktivitäten der Superoxid-Dismutase (SOD), der Glutathion-Peroxidase (GPX), die Selen- und Vitamin E-Konzentration sowie ausgesuchte klinisch-chemische Parameter bestimmt. Parallel dazu wurden Futtermittelproben und eine Brunnenwasserprobe im Labor der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft untersucht. Die Beurteilung der Sauengesundheit erfolgte nach den Kriterien Fieber, vaginaler Ausfluss, Mastitis und/oder Agalaktie. Es wurde zwischen Jungsau (inklusive 2. Wurf) und Altsau (ab dem 3. Wurf) unterschieden. Ergebnisse: Die TEAC-Konzentration lag bei den am MMAK erkrankten Sauen eine Woche vor dem Abferkeln mit 196 (1. Quartil: 192; 3. Quartil: 224) µmol/l signifikant unter der Konzentration bei den gesunden Sauen mit 246 (192; 275) µmol/l. Bei der folgenden Messung am ersten Tag nach der Abferkelung kam es bei den am MMAK erkrankten Sauen zu einem signifikanten Anstieg der TEAC-Konzentration auf 239 (191; 268) µmol/l. Bei den gesunden Sauen unterlag die TEAC-Konzentration im Untersuchungszeitraum nicht signifikanten Schwankungen. Die ACW-Konzentration lag in fast 70 % der Proben unterhalb der Nachweisgrenze. Die SOD-Aktivität bei den am MMAK erkrankten Sauen lag eine Woche vor dem Abferkeln mit 2725 (2479; 2936) U/g Hb signifikant höher, als die Aktivität bei den gesunden Sauen mit 2366 (2158; 2663) U/g Hb. Bei den gesunden Sauen nahm die Aktivität der SOD bis zum achten Tag nach der Abferkelung signifikant zu und sank am 15. Tag nach der Abferkelung signifikant ab. Bei den am MMAK erkrankten Tieren unterlag die SOD-Aktivität von einer Woche vor dem Abferkeln bis zum achten Tag nach der Abferkelung nicht signifikanten Schwankungen, am 15. Tag nach der Abferkelung sank sie signifikant. Die GPX-Aktivität lag bei den am MMAK erkrankten Sauen eine Woche vor dem Abferkeln mit 267 (207; 298) U/g Hb signifikant niedriger als bei den gesunden Sauen mit 286 (255; 316) U/g Hb. Bei der anschließenden Untersuchung am ersten Tag nach der Abferkelung sank die GPX-Aktivität bei den am MMAK erkrankten Sauen auf 239 (178; 277) U/g Hb signifikant ab, im weiteren Untersuchungsverlauf blieb sie auf einem Niveau. Die Selenkonzentration stieg bei den gesunden und am MMAK erkrankten Sauen während der Untersuchung signifikant an. Die CK- und AST-Aktivitäten stiegen bei den am MMAK erkrankten Sauen am ersten Tag nach der Abferkelung signifikant an und näherten sich bei den folgenden Untersuchungen wieder der Ausgangsaktivität eine Woche vor der Abferkelung an. Der antioxidative Status von gesunden und am MMAK erkrankten Jung- und Altsauen zeigte signifikant höhere Selenkonzentrationen eine Woche vor dem Abferkeln bei den am MMAK erkrankten Altsauen im Vergleich zu den am MMAK erkrankten Jungsauen, sowie eine signifikant höhere TEAC-Konzentration am 15. Tag nach der Abferkelung bei dem am MMAK erkrankten Altsauen im Vergleich zu den an am MMAK erkrankten Jungsauen. Im jahreszeitlichen Vergleich lagen in erster Linie Parameter der September/Oktober Kontrolle signifikant erniedrigt vor. Wobei mit Ausnahme der Selenkonzentration diese signifikanten Unterschiede nicht während des gesamten Probenzeitraumes bestanden. Schlussfolgerungen: In dieser Untersuchung wurden die größten Unterschiede im antioxidativen Abwehrsystem zwischen den gesunden Sauen und am MMAK erkrankten Sauen eine Woche vor dem Abferkeln sowie am ersten Tag nach der Abferkelung festgestellt. Dies lässt vermuten, dass das antioxidative Abwehrsystem der kranken Sauen schon vor der Abferkelung stärkeren Belastungen ausgesetzt war als das der gesunden Sauen. Im Alters- und jahreszeitlichen Vergleich lagen vereinzelt signifikante Unterschiede im antioxidativen Status vor. / The mastitis, metritis, agalactia syndrome (MMAS) counts among the most prominent diseases of sows in pig breeding. Several prophylactic and therapeutic concepts exist but those cannot prevent economical losses due to an increased mortality of piglets and decreased fertility of sows. This examination aims at showing how the sows antioxidant and metabolic status in farms with increased cases of MMAS during the periparturient period behaves and whether differences between young and elder sows exist and whether the antioxidative status is liable to seasonal fluctuations. Test arrangement: During the period from september 2004 to october 2005, four blood samples of 67 peripartal sows which were clinically healthy at the examination’s outset were taken: (1.) one week before littering, (2.) one day after littering, (3.) 8 days after littering and (4.) 15 days after littering. Blood withdrawal occurred seasonally equated. Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), antioxidant capacity of water-soluble substances (ACW), activity of superoxide dismutase (SOD) glutathione peroxidase (GPX), concentrations of selenium and vitamin E as well as assorted clinical and chemical parameters were analysed. In addition, feeding stuff and water sample were analysed in the laboratories of the Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft. Appraisal of the sows’ health was based on the criteria fever, vaginal discharge, mastitis and/or agalactia. Young sows (including second litter) an elder sows (third litter and up) were distinguished. Results: Concentration of TEAC in sows afflicted with MMAS one week before littering was at 196 (1. quartile: 192; 3. quartile: 224) µmol/l significantly lower than the concentration in healthy sows at 246 (192; 275) µmol/l. The following measurement taken on the first day after littering showed a significant rise to 239 (191; 268) µmol/l in the concentration of TEAC in sows afflicted with MMAS. Healthy sows TEAC concentration showed no significant fluctuations for the duration of the examination. ACW concentration was below detection limit in almost 70 % of the samples. SOD activity one week before littering in sows afflicted with MMAS was significantly higher at 2725 (2479; 2936) U/g Hb than activity in healthy sows at 2366 (2158; 2663) U/g Hb. SOD activity in healthy sows decreased significantly until the 8 day after littering and decreased significantly on day 15 after littering. No significant fluctuations in SOD activity was detected in sows afflicted with MMAS during the period between one week before littering until 8 day after littering, 15 days after littering it decreased significantly. GPX activity was significantly lower in sows afflicted with MMAS than healthy sows one week before littering at 286 (255; 316) U/g Hb. Following examinations one day after littering showed that GPX activity in sows afflicted with MMAS sank significantly to 239 (178; 277) U/g Hb and held that level during the remainder of the examination period. The concentration of selenium rose significantly in healthy and afflicted sows during the examination. CK and AST activities rose significantly in afflicted sows one day after littering and went back to its basic value of one week before littering. The antioxidant status of healthy and afflicted young and elder sows showed significantly higher selenium concentrations a week before littering in elder sows afflicted with MMAS compared to afflicted younger sows, as well as a significantly higher TEAC concentration on day 15 after littering in elder sows afflicted with MMAS compared to younger afflicted sows. During seasonal comparison, parameters of the september/october group were significantly lower, although it must be considered that with exception of selenium concentrations those significant differences were not detected during the entire examination period. Conclusions: The largest differences in the antioxidant defence system between healthy sows and those afflicted with MMAS were detected on e week before and one day after littering. This leads to assumption that the antioxidant defence of afflicted sows was subjected to more stress before littering than that of healthy sows. Sporadic significant differences of the antioxidant status were detected in age and seasonal comparisons.

Einleitung: Gesundheit, Leistung und Fruchtbarkeit der Sauen sind in der Ferkelerzeugung wichtige Grundlagen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Der antioxidative Status ist ein wichtiges Instrument, um die erhöhten Ansprüche und metabolischen Stresssituationen, die während des peripartalen Zeitraums existieren, zu reflektieren. Im Vergleich zu anderen Tierarten fehlen solche Untersuchungen beim Schwein im peripartalen Zeitraum. Zielstellung: Erhebung verschiedener Parameter des antioxidativen Status bei gesunden Sauen in Abhängigkeit von Trächtigkeit, Laktation, Alter und Jahreszeit Material und Methoden: Es wurden Blutproben von insgesamt 60 gesunden Sauen einer Thüringer Herde Deutsche Landrasse x Deutsches Edelschwein entnommen. Je Jahresquartal begann die Entnahme im Mai, August, Oktober 2005 und Januar 2006 bei jeweils 5 Jungsauen (1. Wurf) und 10 Altsauen (ab 2. Wurf). Die Probenentnahmen erfolgte 3 bis 2 Tage ante inseminationem (3-2 d a.i.), 4 Wochen post inseminationem (4 Wo p.i.), 14 Wochen post inseminationem (14 Wo p.i), 1 Tag post partum (1 d p.p.), 7 Tage post partum (7 d p.p.) sowie 14 Tage post partum (14 d p.p.). Es wurden folgende Parameter untersucht: Superoxiddismutase (SOD), Glutathionperoxidase (GPX), Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), Antioxidant capacity of water soluble substances (ACW), Antioxidant capacity of lipid soluble substances (ACL), Vitamin A, Vitamin E, Selen. Des Weiteren wurden Futtermittelproben und eine Wasserprobe aus dem betriebseigenen Brunnen analysiert. Ergebnisse: Die SOD zeigte ante partum mit Aktivitäten von 1188 (1. Quartil: 999; 3. Quartl: 1386) U/g Hb bis 1223 (1065; 1407) U/g Hb einen annähernd konstanten Verlauf, während 7 und 14 d p.p. signifikant niedrigere Aktivitäten mit 1082 (923; 1238) U/g Hb bis 1134 (954; 1305) U/g Hb gemessen werden konnten. Die GPX-Aktivitäten wiesen eine kontinuierliche, signifikante Steigerung von 161 (126; 204) U/g Hb bis 221 (157; 270) U/g Hb von der ersten bis sechsten Entnahme auf. Von der 4. Wo p.i. mit 289 (230; 354) µmol/l konnte ein nicht signifikanter Konzentrationsabfall der TEAC bis zur 14. Wo p.i. mit 271 (232; 342) µmol/l ermittelt werden. 1 d p.p. erfolgte eine nicht signifikante Steigerung der TEAC-Konzentration auf 281 (221; 318) µmol/l, welche bis 14 d p.p. mit 304 (229; 344) µmol/l erhalten blieb. Bei 49 % der untersuchten Proben lagen die ACW-Konzentrationen unterhalb der Nachweisgrenze. Die Konzentrationen der ACL wiesen zum Partus einen signifikanten Abfall von 8,80 (6,35; 10,20) µmol/l bei der 3. Entnahme auf 5,98 (4,96; 7,54) µmol/l am 1. d p.p. sowie einen kontinuierlichen Anstieg über das Ausgangsniveau bis 14 d p.p. mit 9,08 (6,58; 11,57) µmol/l auf. Die Konzentrationen der Vitamine A und E sanken signifikant zum Zeitpunkt der Geburt. Die Vitamin A-Konzentrationen wurden am 3.-2. d a.i. mit 0,35 (0,31; 0,42) µg/ml ermittelt und sanken 1 d p.p. signifikant auf 0,29 (0,26; 0,35) µg/ml. Ebenso verhielten sich die Vitamin E-Konzentrationen mit 2,98 (2,58; 3,73) µg/ml und 2,57 (2,32; 2,91) µg/ml zur ersten und vierten Entnahme. Während der ersten 3 Entnahmen stieg die Selenkonzentration von 1,91 (1,51; 2,43) µmol/l auf 2,18 (1,83; 2,43) µmol/l und sank am 1. d p.p. auf 2,08 (1,76; 2,28) µmol/l. Bis zur 6. Entnahme wurde die signifikant höchste Selenkonzentration von 2,47 (2,14; 2,71) µmol/l erreicht. Zum Teil signifikante Unterschiede zwischen Jung- und Altsauen konnten bei der GPX, der ACL sowie dem Vitamin E gemessen werden. Jahreszeitlich bedingte Abhängigkeiten konnten nicht ermittelt werden. Folgende Richtwerte während Trächtigkeit und Laktation wurden erhoben: SOD: 730 – 1829 U/g Hb; GPX: 68 – 460 U/g Hb; TEAC:166 – 450 µmol/l; ACL: 2,58 – 15,33 µmol/l; Vitamin A: 0,20 – 0,53 µg/ml; Vitamin E: 1,85 – 4,42 µg/ml; Selen: 1,21 – 2,99 µmol/l. Schlussfolgerungen: Der antioxidative Status bei Schweinen unterliegt durch Trächtigkeit, Geburt und Laktation moderaten Veränderungen. Als zentral beeinflussendes Ereignis ist die Geburt zu nennen. Zum Teil wurden Altersdifferenzen nachgewiesen. Zwischen der Jahreszeit und den Parametern des antioxidativen Status konnte in dieser Studie bei gesunden Sauen kein Zusammenhang hergestellt werden. Die bereits existierenden Referenzbereiche für Selen, Vitamin A und E bestätigten sich in dieser Verlaufsuntersuchung.

Der Mastitis-Metritis-Agalaktie-Komplex (MMAK) zählt in der Schweineproduktion zu den wichtigsten Puerperalerkrankungen der Sau. Es existieren verschiedene Prophylaxe- und Therapiekonzepte. Diese können jedoch nicht verhindern, dass es zu wirtschaftlichen Verlusten durch erhöhte Ferkelmortalität und herabgesetzte Fruchtbarkeitsleistung der Sauen kommt. Ziel dieser Untersuchung war es zu ermitteln, wie sich der antioxidative und Stoffwechselstatus von Sauen eines Betriebes mit vermehrtem Auftreten vom MMAK im peripartalen Zeitraum verhält und ob Unterschiede zwischen gesunden und am MMAK erkrankten Sauen bestehen. Des Weiteren wurde geprüft, ob Unterschiede zwischen Jung- und Altsauen existieren und ob er antioxidative Status saisonalen Schwankungen unterliegt. Versuchsanordnung: Im Versuchszeitraum von September 2004 bis Oktober 2005 wurden insgesamt 67 zu Beginn der Untersuchung klinisch gesunden Sauen im peripartalen Zeitraum je vier Blutproben entnommen: (1.) eine Woche vor dem Abferkeln, (2.) 1. Tag nach der Abferkelung, (3.) 8. Tag nach der Abferkelung und (4.) 15. Tag nach der Abferkelung. Die Blutentnahme erfolgte jahreszeitlich gestaffelt. Es wurden die Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), die Antioxidant capacity of water soluble substances (ACW), die Aktivitäten der Superoxid-Dismutase (SOD), der Glutathion-Peroxidase (GPX), die Selen- und Vitamin E-Konzentration sowie ausgesuchte klinisch-chemische Parameter bestimmt. Parallel dazu wurden Futtermittelproben und eine Brunnenwasserprobe im Labor der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft untersucht. Die Beurteilung der Sauengesundheit erfolgte nach den Kriterien Fieber, vaginaler Ausfluss, Mastitis und/oder Agalaktie. Es wurde zwischen Jungsau (inklusive 2. Wurf) und Altsau (ab dem 3. Wurf) unterschieden. Ergebnisse: Die TEAC-Konzentration lag bei den am MMAK erkrankten Sauen eine Woche vor dem Abferkeln mit 196 (1. Quartil: 192; 3. Quartil: 224) µmol/l signifikant unter der Konzentration bei den gesunden Sauen mit 246 (192; 275) µmol/l. Bei der folgenden Messung am ersten Tag nach der Abferkelung kam es bei den am MMAK erkrankten Sauen zu einem signifikanten Anstieg der TEAC-Konzentration auf 239 (191; 268) µmol/l. Bei den gesunden Sauen unterlag die TEAC-Konzentration im Untersuchungszeitraum nicht signifikanten Schwankungen. Die ACW-Konzentration lag in fast 70 % der Proben unterhalb der Nachweisgrenze. Die SOD-Aktivität bei den am MMAK erkrankten Sauen lag eine Woche vor dem Abferkeln mit 2725 (2479; 2936) U/g Hb signifikant höher, als die Aktivität bei den gesunden Sauen mit 2366 (2158; 2663) U/g Hb. Bei den gesunden Sauen nahm die Aktivität der SOD bis zum achten Tag nach der Abferkelung signifikant zu und sank am 15. Tag nach der Abferkelung signifikant ab. Bei den am MMAK erkrankten Tieren unterlag die SOD-Aktivität von einer Woche vor dem Abferkeln bis zum achten Tag nach der Abferkelung nicht signifikanten Schwankungen, am 15. Tag nach der Abferkelung sank sie signifikant. Die GPX-Aktivität lag bei den am MMAK erkrankten Sauen eine Woche vor dem Abferkeln mit 267 (207; 298) U/g Hb signifikant niedriger als bei den gesunden Sauen mit 286 (255; 316) U/g Hb. Bei der anschließenden Untersuchung am ersten Tag nach der Abferkelung sank die GPX-Aktivität bei den am MMAK erkrankten Sauen auf 239 (178; 277) U/g Hb signifikant ab, im weiteren Untersuchungsverlauf blieb sie auf einem Niveau. Die Selenkonzentration stieg bei den gesunden und am MMAK erkrankten Sauen während der Untersuchung signifikant an. Die CK- und AST-Aktivitäten stiegen bei den am MMAK erkrankten Sauen am ersten Tag nach der Abferkelung signifikant an und näherten sich bei den folgenden Untersuchungen wieder der Ausgangsaktivität eine Woche vor der Abferkelung an. Der antioxidative Status von gesunden und am MMAK erkrankten Jung- und Altsauen zeigte signifikant höhere Selenkonzentrationen eine Woche vor dem Abferkeln bei den am MMAK erkrankten Altsauen im Vergleich zu den am MMAK erkrankten Jungsauen, sowie eine signifikant höhere TEAC-Konzentration am 15. Tag nach der Abferkelung bei dem am MMAK erkrankten Altsauen im Vergleich zu den an am MMAK erkrankten Jungsauen. Im jahreszeitlichen Vergleich lagen in erster Linie Parameter der September/Oktober Kontrolle signifikant erniedrigt vor. Wobei mit Ausnahme der Selenkonzentration diese signifikanten Unterschiede nicht während des gesamten Probenzeitraumes bestanden. Schlussfolgerungen: In dieser Untersuchung wurden die größten Unterschiede im antioxidativen Abwehrsystem zwischen den gesunden Sauen und am MMAK erkrankten Sauen eine Woche vor dem Abferkeln sowie am ersten Tag nach der Abferkelung festgestellt. Dies lässt vermuten, dass das antioxidative Abwehrsystem der kranken Sauen schon vor der Abferkelung stärkeren Belastungen ausgesetzt war als das der gesunden Sauen. Im Alters- und jahreszeitlichen Vergleich lagen vereinzelt signifikante Unterschiede im antioxidativen Status vor. / The mastitis, metritis, agalactia syndrome (MMAS) counts among the most prominent diseases of sows in pig breeding. Several prophylactic and therapeutic concepts exist but those cannot prevent economical losses due to an increased mortality of piglets and decreased fertility of sows. This examination aims at showing how the sows antioxidant and metabolic status in farms with increased cases of MMAS during the periparturient period behaves and whether differences between young and elder sows exist and whether the antioxidative status is liable to seasonal fluctuations. Test arrangement: During the period from september 2004 to october 2005, four blood samples of 67 peripartal sows which were clinically healthy at the examination’s outset were taken: (1.) one week before littering, (2.) one day after littering, (3.) 8 days after littering and (4.) 15 days after littering. Blood withdrawal occurred seasonally equated. Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC), antioxidant capacity of water-soluble substances (ACW), activity of superoxide dismutase (SOD) glutathione peroxidase (GPX), concentrations of selenium and vitamin E as well as assorted clinical and chemical parameters were analysed. In addition, feeding stuff and water sample were analysed in the laboratories of the Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft. Appraisal of the sows’ health was based on the criteria fever, vaginal discharge, mastitis and/or agalactia. Young sows (including second litter) an elder sows (third litter and up) were distinguished. Results: Concentration of TEAC in sows afflicted with MMAS one week before littering was at 196 (1. quartile: 192; 3. quartile: 224) µmol/l significantly lower than the concentration in healthy sows at 246 (192; 275) µmol/l. The following measurement taken on the first day after littering showed a significant rise to 239 (191; 268) µmol/l in the concentration of TEAC in sows afflicted with MMAS. Healthy sows TEAC concentration showed no significant fluctuations for the duration of the examination. ACW concentration was below detection limit in almost 70 % of the samples. SOD activity one week before littering in sows afflicted with MMAS was significantly higher at 2725 (2479; 2936) U/g Hb than activity in healthy sows at 2366 (2158; 2663) U/g Hb. SOD activity in healthy sows decreased significantly until the 8 day after littering and decreased significantly on day 15 after littering. No significant fluctuations in SOD activity was detected in sows afflicted with MMAS during the period between one week before littering until 8 day after littering, 15 days after littering it decreased significantly. GPX activity was significantly lower in sows afflicted with MMAS than healthy sows one week before littering at 286 (255; 316) U/g Hb. Following examinations one day after littering showed that GPX activity in sows afflicted with MMAS sank significantly to 239 (178; 277) U/g Hb and held that level during the remainder of the examination period. The concentration of selenium rose significantly in healthy and afflicted sows during the examination. CK and AST activities rose significantly in afflicted sows one day after littering and went back to its basic value of one week before littering. The antioxidant status of healthy and afflicted young and elder sows showed significantly higher selenium concentrations a week before littering in elder sows afflicted with MMAS compared to afflicted younger sows, as well as a significantly higher TEAC concentration on day 15 after littering in elder sows afflicted with MMAS compared to younger afflicted sows. During seasonal comparison, parameters of the september/october group were significantly lower, although it must be considered that with exception of selenium concentrations those significant differences were not detected during the entire examination period. Conclusions: The largest differences in the antioxidant defence system between healthy sows and those afflicted with MMAS were detected on e week before and one day after littering. This leads to assumption that the antioxidant defence of afflicted sows was subjected to more stress before littering than that of healthy sows. Sporadic significant differences of the antioxidant status were detected in age and seasonal comparisons.