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Untersuchung zur Validierung von labordiagnostischen Grenzwerten zur optimalen Kolostrumversorgung von Kälbern unter Feldbedingungen

Eine ausreichende Versorgung neugeborener Kälber mit Antikörpern aus dem maternalen Kolostrum innerhalb der ersten Lebensstunden ist essentiell, da aufgrund des Aufbaus der bovinen Plazenta kein bzw. nur ein unzureichender Übertritt von Antikörpern der Kuh auf das Kalb während der Trächtigkeit stattfinden kann.
Im Rahmen dieser Dissertation sollte ermittelt werden, ab welchen Grenzwerten der labordiagnostischen Parameter Immunglobulin G-Serumkonzentration (IgG), Serumtotalprotein-Konzentration (STP) und Gamma-Glutamyltransferase-Aktivität im Blut (GGT) am ersten Lebenstag Kälber häufiger in den ersten drei Lebenswochen erkranken. Außerdem wurde überprüft, ob die in der Literatur veröffentlichten Grenzwerte dieser Parameter in die Praxis übertragbar sind.
Dazu wurden in drei Milchbetrieben bei insgesamt 200 Kälbern der Rasse Deutsch Holstein 24 bis 26 Stunden nach der Geburt Blutproben entnommen. Die Kälber wurden 14 Tage und 21 Tage p. n. segmental untersucht und der Gesundheitszustand dokumentiert. Nach Ausschluss von drei Tieren blieben 197 Tiere, deren Untersuchungsergebnisse in die Auswertung einflossen, übrig. Die Konzentrationen des Immunglobulin G im Serum wurden mittels eines ELISA detektiert. Die Totalprotein-Serumkonzentration wurde refraktometrisch und die Aktivität der Gamma-Glutamyltransferase im Serum der Kälber wurde photometrisch bestimmt.
In der statistischen Auswertung wurden die labordiagnostisch ermittelten Werte mit dem am 14. bzw. 21. Tag p. n. erfassten Gesundheitszustand des jeweiligen Tieres in Beziehung gesetzt. Die Tiere wurden dazu in fünf Gruppen (Alle Tiere, alle weiblichen Tiere, alle männlichen Tiere, alle weiblichen und gedrenchten Tiere, alle weiblichen und ungedrenchten Tiere) eingeteilt. Die Auswertung der erfassten Daten fand auf Basis einer ROC-Kurve statt.
Folgende Ergebnisse konnten erzielt werden:
- Die für die IgG-Serumkonzentrationen ermittelten Cutpoints von 21,9 mg/ml IgG (14 Tage p. n.) bzw. 21,8 mg/ml IgG (21 Tage p. n.) hatten eine Sensitivität von 54,39 % bzw. 42,11% und eine Spezifität von 60,74% bzw. 57,52%. Diese Werte beziehen sich auf die Berechnungen für die Gesamtpopulation.
- Durch differenzierte Berechnungen für definierte Gruppen konnten eigene Cutpoints errechnet werden, die jedoch nicht zu einer signifikanten Verbesserung der Sensitivität und Spezifität geführt haben.
- Aufgrund der Ergebnisse der statistischen Auswertung kann keine Immunglobulin G-Konzentration im Serum als geeigneter Prädiktor zur Voraussage der Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung unter Feldbedingungen definiert werden.
- Aus der Literatur ausgewählte Grenzwerte, die für eine ausreichende passive Immunität notwendige IgG-Serumkonzentration (5 mg/ml, 10 mg/ml und 20 mg/ml) sprechen, konnten nicht als geeignete Grenzwerte nachgewiesen werden.
- Die ermittelten Grenzwerte für die TP-Serumkonzentration lagen für die Gesamtpopulation bei 5,4 g/dl. Die entsprechenden Sensitivitäten lagen bei 54,39% bzw. 36,84% und die Spezifitäten bei 66,67% bzw. 60,13%.
- Die Berechnungen für die Subpopulationen lieferten eigene Grenzwerte, die nicht zu einer signifikanten Verbesserung der Sensitivität und Spezifität führten.
- Die ausgewählten Grenzwerte aus der Literatur (5,0 g/dl, ,5,5 g/dl, 6,0 g/dl) konnten nicht als geeignet definiert werden.
- Die detektierten Grenzwerte für die Aktivität der Gamma-Glutamyltransferase, bezogen auf die Gesamtpopulation, lagen bei 790 IU/L (14 Tage p. n.) und 920 IU/L (21 Tage p. n.). Die entsprechende Sensitivität lag bei 64,91 % bzw. 65,79% und die Spezifität bei 51,85% bzw. 41,83%.
- Die durch Berechnungen für Subpopulationen ermittelten Cutpoints führten nicht zu einer signifikanten Verbesserung der Sensitivität und Spezifität.
- Der aus der Literatur angenommene Grenzwert der Aktivität der Gamma-Glutamyltransferase im Serum von Kälbern war 200 IU/L. Dieser konnte nicht als geeigneter Parameter definiert werden.
- Die Serum-Aktivität der Gamma-Glutamyltransferase konnte nicht als geeigneter Parameter zur Voraussage der Erkrankungswahrscheinlichkeit von Kälbern in den ersten 3 Lebenswochen definiert werden.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass an der untersuchten Population unter Praxisbedingungen kein tauglicher Grenzwert für die Immunglobulin G-Serumkonzentration, die Totalprotein-Serumkonzentration und die Gamma-Glutamyltransferase-Aktivität im Blut zwischen der 24. und 26. Lebensstunde zur Vorhersage der Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung in den ersten 21 Lebenstagen ermittelt werden konnte. Die in der Literatur veröffentlichten Grenzwerte konnten unter Feldbedingungen hinsichtlich ihrer Aussagekraft nicht verifiziert werden.An adequate supply of newborn calves with antibodies from the maternal colostrum within the first hours of life is essential, because as a result of the structure of the bovine placenta, only insufficient transfer of antibodies from the cow to the calf can take place during pregnancy.
This investigation set out to determine wether, levels of three diagnostic parameters - diagnostic parameters immunoglobulin G serum concentration (IgG), total protein serum concentration (STP) and gamma-glutamyltransferase activity in the blood (GGT) – measured in the blood of new born calves could be related to subsequent illness in the first three weeks of life. In addition, we checked whether the limit values of these parameters published in the literature can be used in on-farm conditions.
Blood samples were taken from a total of 200 German Holstein calves 24 to 26 hours p. n. at three dairy farms. The calves were segmentally examined for 14 days and 21 days p. n. and the state of health was documented. Three animals were excluded, leaving a sample size of 197. The concentrations of immunoglobulin G in serum were detected by means of an ELISA. The total protein serum concentration was determined refractometrically and the activity of gamma-glutamyltransferase in the serum of the calves was determined photometrically.
The data were evaluated using a ROC curve. The values determined by laboratory diagnostics were related to their respective animal’s state of health on the 14th or 21st day p. n.. The animals were divided into five groups (all animals, all female animals, all male animals, all female and drenched animals, all female and undrenched animals). The evaluation of the collected data took place on the basis of an ROC curve.
The following results were achieved:
The cutpoints of 21.9 mg/ml IgG (14 days p. n.) and 21.8 mg/ml IgG (21 days p. n.) for serum IgG concentrations had a sensitivity of 54.39 % and 42.11 %, respectively, and a specificity of 60.74 % and 57.52 %, respectively. These values refer to the calculations for the total population.
By means of differentiated calculations for defined groups, own cutpoints could be calculated. These did not lead to a significant improvement in sensitivity and specificity.
Based on the results of the statistical evaluation, immunoglobulin G cannot therefore be defined as a suitable predictor for disease under on-farm conditions.
Limit values for the serum IgG concentration (5 mg/ml, 10 mg/ml and 20 mg/ml) necessary for sufficient passive immunity selected from the literature could also not be demonstrated as suitable limit values.
According to the calculations, the determined limit values for the TP serum concentration were 5.4 g/dl for the entire population. The corresponding sensitivities were 54.39 % and 36.84 % respectively and the specificities were 66.67 % and 60.13 % respectively.
The calculations for the subpopulations provided their own limits, which in turn did not lead to a significant improvement in sensitivity and specificity.
The selected limit values from the literature (5.0 g/dl, 5.5 g/dl, 6.0 g/dl) could not be confirmed as suitable.
The detected limits for the activity of gamma-glutamyltransferase, based on the total population, were 790 IU/L (14 days p. n.) and 920 IU/L (21 days p. n.). The corresponding sensitivity was 64.91 % and 65.79 % respectively and the specificity was 51.85 % and 41.83 % respectively.
The cutpoints determined by calculations for subpopulations did not lead to a significant improvement in sensitivity and specificity.
The limit value of the activity of gamma-glutamyltransferase in the serum of calves suggested by the literature was 200 IU/L. This could not be confirmed as a suitable parameter.
The serum activity of gamma-glutamyltransferase could not be demonstrated as a suitable parameter for predicting the disease probability of calves in the first 3 weeks of life.
In summary, in the investigated population under realistic conditions, no suitable limit value for the immunoglobulin G serum concentration, the total protein serum concentration and the gamma-glutamyltransferase activity in calves‘ blood 24 - 26th hours p. n. could be determined to predict the probability of disease in the first 21 days of life. Neither could the limit values published in the literature be verified as useful under field conditions.