Acidosen erkennen und vermeiden

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Das Pansenvolumen beträgt zwischen 150 und 230 l. Im Pansensystem sind etwa 25 kg Mikroorganismenmasse enthalten. Die Mikroorganismen sind streng anaerob tätig. Bei den Bakterien können über 1 000 verschiedene Arten unterschieden werden. Die einzelligen Lebewesen machen einen Anteil von etwa 40 % der gesamten Mikrobenmasse aus. Hefen und Pilze sind zu 10 % beteiligt. Eine besondere Gruppe sind die Aracheen, die etwa 4 % ausmachen und die für die Methanproduktion im Vormagensystem verantwortlich sind. Im Rahmen der Fermentation der organischen Masse des Futters entstehen täglich etwa 3,5 l Propionsäure, 6 l Essigsäure sowie etwa 0,5 l Buttersäure. Die Produktion der Säuren ist abhängig vom pH-Wert. Bei pH-Werten kleiner als 5,5 entsteht zusätzlich noch Milchsäure. Diese Milchsäure wird vorwiegend aus Zucker produziert. Milchsäure ist eine sehr starke Säure und man spricht in diesem Zusammenhang von der Laktatacidose. Für die Funktionalität des Vormagensystems ist vor allem der pH-Wert verantwortlich, der seinerseits von den nachfolgenden Faktoren beeinflusst wird:

  • Säurebildung je Zeiteinheit: Die Säuremenge ist abhängig von der Futtermenge sowie von den Futtereigenschaften. Rationen mit hohen Anteilen leicht löslicher Kohlenhydrate haben eine stärkere Säurebildung zur Folge als Substrate mit höheren Anteilen an Cellulose.
  • Absorption der Säuren über die Pansenzotten: Hierbei ist die Länge der Pansenzotten von entscheidender Bedeutung. Lange Zotten haben eine große Oberfläche, um die produzierten Säuren dem Pansen zu entziehen und in die Blutbahn zu überführen.
  • Neutralisation und Pufferung: Die Pufferung ist zu etwa 30 % an der Einstellung des Pansen-pH-Wertes beteiligt. Hierfür ist insbesondere die Produktion von Speichel verantwortlich. Speichel enthält einen sehr hohen Anteil an Natriumbicarbonat und weist einen pH-Wert in der Größenordnung um 11 auf. Neben der Speichelproduktion ist die Abgabe puffernder Substanzen von der Pansenschleimhaut zentral. Weitere Puffer können mit dem Futter aufgenommen werden, zum Beispiel ist Eiweiß eine stark puffernde Substanz.

Etwa 50 bis 70 % der gesamten Pansenflüssigkeit bestehen aus Speichel. Beim Rind beträgt die Speichelproduktion 180 bis 300 l. Über den Speichel werden dem Panseninhalt täglich 3 bis 5 kg Natriumbicarbonat zugeführt. Die Zufuhr von Natriumbicarbonat über das Futter in Mengen von 200 bis 300 g je Kuh und Tag nimmt sich demgegenüber sehr bescheiden aus.

Varianten der Acidose

Eine Pansenacidose kann in verschiedenen Formen auftreten. Ein normaler pH-Wert im Pansen ist im Bereich von 6,2 bis 7,0 anzusiedeln. pH-Werte von 5,5 bis 6,1 werden als subakute Acidose eingestuft. In diesem Fall spricht man auch von der Sara (Sub acute rumen acidocis). Länger anhaltende pH-Werte unter 5,5 verursachen eine akute Pansenacidose, die meistens mit dem Tod des Tieres einhergeht. Ursachen einer Pansenacidose sind in aller Regel eine Überversorgung mit Kohlenhydraten, ein Defizit an Struktur sowie in Folge hieraus ein Absinken der Pufferung. Auch der Säuregehalt im Futter kann einen Einfluss auf die Pansenacidose besitzen. Zu beachten ist, dass eine hohe Trockenmasseaufnahme in aller Regel mit einer höheren Säureproduktion verbunden ist. Die Wiederkauaktivität ist hingegen weitgehend unabhängig von der Futteraufnahme.

Im Pansen selbst bestehen große Unterschiede im pH-Wert. Vorne oben sind die pH-Werte relativ hoch, die niedrigsten Werte werden im unteren Bereich gemessen, insbesondere an der Grenzschicht zwischen flüssiger Phase und Schwimmschicht. Folgende Symptome können bei einer Sara beobachtet werden:

  • Milchfettgehaltsdepression
  • Stark schwankende Futteraufnahme
  • Durchfall und veränderte Kotkonsistenz
  • Rumen-Leberabszess
  • Ketose
  • Klauenrehe
  • Immunsuppression
  • Leberschäden

Im Rahmen der Bestandskontrolle können diese Symptome zum Erkennen von Pansenübersäuerungen genutzt werden. Dabei ist es wichtig, alle Symptome zu prüfen und auch die Zusammenhänge zwischen diesen zu betrachten. Bei ganzheitlicher Betrachtung und unter Berücksichtigung der Fütterungssituation können so die Risiken bezüglich einer Sara relativ gut beurteilt werden.

Messung der Wiederkauaktivität

Da die Pufferung über den Speichel großen Anteil an der Säurenbelastung besitzt, gibt es Bemühungen, über die Messung der Wiederkauaktivität die Pansengesundheit und eine Pansenacidose zu erkennen. Hierbei kommen entweder Wiederkauhalfter oder Halsbänder zum Einsatz. Bei den Halftern wird die Maulbewegung beim Fressen und Wiederkauen mit Druckmessdosen erfasst, gespeichert und anschließend über Auslesegeräte in Fress- und Wiederkaudauer je Zeiteinheit dargestellt. Systeme auf Basis von Halsbändern zeichnen die Geräuschentwicklung beim Wiederkauen auf und senden diese Daten an Auslesestationen (Antennen) zu einem zentralen Rechner, der die Wiederkauaktivität je Zeiteinheit darstellt. Eine gewisse Verbreitung hat dieses System mit dem Namen RuminAct gerade in automatisch melkenden Betrieben erlangt, wobei ein Messhalsband etwa 135 € kostet und für die Auslesestation nochmals etwa 2 000 € anfallen. Erhebungen an der Universität Gießen führten bisher zu folgenden Ergebnissen:

  • Es besteht eine hohe Übereinstimmung zwischen den Daten einer direkten Beobachtung der Kauaktivität und den Messergebnissen aus dem System RuminAct.
  • Im Durchschnitt kaut eine Kuh etwa 500 Minuten, also etwa acht bis neun Stunden je Tag, wieder. Zwischen den Kühen bestehen große individuelle Unterschiede.
  • Während der Brunst wird ein Abfall der Wiederkaudauer in der Größenordnung von 15 bis 20 % bei rund 90 % der Kühe beobachtet. Tiere in der 1. und 2. Laktation reagieren deutlich intensiver mit dem Abfall des Wiederkauens als Kühe mit höheren Laktationsnummern. Mit dem Rückgang der Wiederkauaktivität ist gleichzeitig ein Rückgang der Wasser- und Futteraufnahme verbunden, siehe Grafik 1 und 2.
  • Bei hohen Umgebungstemperaturen geht die Wiederkauaktivität ebenfalls zurück.
  • Im Verlauf einer Laktation ändert sich die Kauaktivität: 1. und 2. Laktationswoche hohe Kauaktivität, dann abfallend, um am Ende der Laktation wieder leicht anzusteigen.
  • Kühe mit einer hohen Kaufrequenz (Kauschläge pro Minute) werden von dem System nicht korrekt erfasst. Die Kauzeiten werden bei diesen Tieren zum Teil deutlich unterschätzt.

Die bisherigen Ergebnisse zur Messung der Wiederkauaktivität lassen folgende Schlussfolgerungen zu: Als zusätzliches Instrument zur Brunsterkennung ist das System gut geeignet. Zur Erkennung einer Acidose kommt das Messsystem aber schnell an seine Grenzen, da die Wiederkauaktivität nicht linear mit der Futteraufnahme ansteigt. Eine hohe Futteraufnahme stellt jedoch ein höheres Acidoserisiko dar, da je Zeiteinheit mehr Säuren im Pansen gebildet werden.

Direkte pH-Wert-Messungen

Die pH-Wertmessungen erfolgen üblicherweise über den Einsatz von positiv und negativ geladenen Elektroden. Vor dem Messvorgang muss das Messsystem in neutraler Lösung geeicht werden. Hieraus folgt, dass solche Messsysteme nur bei Pansen fistulierten Kühen mit Zugang zum Pansen im Rahmen von wissenschaftlichen Versuchen zum Einsatz kommen und dann ein gutes Referenzmesssystem darstellen. Für den Einsatz in der breiten Praxis wurde von einer österreichischen Firma ein System mit dem Namen Smaxtec zur kontinuierlichen Messung von pH-Wert und Temperatur entwickelt. In den Pansen wird ein Bolus eingegeben, der mit Hilfe einer ionensensitiven Messplatte alle zehn Minuten den pH-Wert speichert. Der Bolus sendet in regelmäßigen Abständen die gespeicherten Werte an eine Auslesestation, so dass sie anschließend in zeitabhängigen Verlaufskurven dargestellt werden können. Über eine Messperiode von 50 Tagen werden stabile Messwerte versprochen.

Das gemessene pH-Wertniveau gibt Auskünfte über die Rationszusammensetzung. Die Schwankungen im Tagesverlauf informieren über Art der Vorlage, über Futtermanagement sowie über zeitliche Verläufe des Fressens. Daneben sind noch kurzfristige Abweichungen (short-term-drops) zu beachten, hinter denen in der Regel besondere Ereignisse stehen. Die Kosten eines Sensors betragen rund 500 €. Nach Aussage des Herstellers sind je Futtergruppe neun Tiere mit einem Bolus auszustatten. Vorschlag: drei einkalbige, drei zweikalbige sowie drei höherkalbige Tiere. Hinzu kommen die Kosten der Auslesestation. An der Universität Hohenheim wurden Vergleichsmessungen mit dem Bolus Smaxtec und mit herkömmlichen Elektrodenmesssystem an Pansen fistulierten Kühen vorgenommen. Dabei zeigte sich nur eine geringe Beziehung zwischen den Messergebnissen Smaxtec und pH-Wert-Messsonde. Auch ergab sich bei diesen Untersuchungen eine enorme Drift der Smaxtec Boli. Bei einem Bolus beispielsweise wurden am 50. Tag pH-Werte in der Größenordnung von 7,5 bis 7,8 gemessen, die für die Futtersituation aber völlig unrealistisch waren. Auch aus anderen Versuchsstationen wurde über zum Teil nicht erklärliche Werte des Bolussystems berichtet. Nach Aussage des Herstellers sollen zwischenzeitlich durch Weiterentwicklungen ein Teil der beschriebenen Probleme behoben sein.

Fazit

Der pH-Wert im Pansen ist die beste Größe zur Beurteilung der Pansengesundheit. Deshalb sind Messsysteme für pH-Wertmessungen sehr zu begrüßen. Derzeit bestehen aber bei dem Bolussystem noch größere Unsicherheiten bei den Ergebnissen, da zum Beispiel wegen der fehlenden Zugänglichkeit eine Kalibrierung der Messeinheit im laufenden Betrieb nicht erfolgen kann. Weiterentwicklungen sind wünschenswert.