Seit zehn Jahren kooperiert das FBN mit brasilianischen Wissenschaftlern
Bereits seit 2011 kooperieren Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Nutztierbiologie Dummerstorf mit brasilianischen Biologen und Veterinärmedizinern, um nachhaltige Strategien zur Verbesserung der Stoffwechselstabilität und Nutzungsdauer von Rindern und ihren Haltungsbedingungen vor dem Hintergrund des Klimawandels zu entwickeln. In verschiedenen Projekten wird der Einfluss von Hitzestress auf die Fruchtbarkeit, Eizell- und Embryonalentwicklung sowie der Energiestoffwechsel in frühen Embryonen erforscht.

„Die enge Zusammenarbeit und Vernetzung mit den brasilianischen Kollegen hat nicht nur zur einer Reihe wichtiger Erkenntnisse geführt, sondern auch einen regen Austausch mit Studenten und Nachwuchswissenschaftlern für die Forschung gefördert“, betonte Dr. Ralf Pöhland vom FBN-Institut für Fortpflanzungsbiologie. Seit Juli 2019 arbeitet Professorin Dr. Fabiana de Andrade Melo Sterza von der Staatlichen Universität von Mato Grosso do Sul in Aquidauana (UEMS/Brasilien) als Gastwissenschaftlerin am FBN. Die Veterinärmedizinerin betreut seit 2011 federführend die Forschungskooperation und den Austausch von Wissenschaftlern für Brasilien.

„Die Landwirtschaft ist ein bedeutender Sektor für die brasilianische Wirtschaft, besonderes im Bundesland Mato Grosso do Sul im mittleren Westen Brasiliens. Die Region Mato Grosso do Sul ist so groß wie Deutschland, hat aber mit 2,67 Mio. Menschen wesentlich weniger Einwohner und mit 21,4 Mio. Tieren weitaus mehr Rinder“, machte Professorin Fabiana de Andrade Melo Sterza deutlich. „Der Einsatz von innovativen Biotechnologien und Biomarkern in der Zucht kann die Produktion von Milch und Fleisch bei reduziertem Verbrauch von Land und Ressourcen, Vermeidung von Umweltschäden sowie Verbesserung des Tierwohls fördern. Trotz intensiver Forschung zur Fruchtbarkeit und Nutzungsdauer stagnieren seit einigen Jahren die Ergebnisse auf dem Gebiet. Mit der modernen Forschungsausstattung und dem Know-how des FBN möchten wir hier weitere Erfolge erzielen.“

Hitzeklima beeinträchtigt die Rinderhaltung
Schon seit vielen Jahren forschen Wissenschaftler an den Folgen zunehmender Hitzeperioden auf den Stoffwechsel und die Fruchtbarkeit von Milchkühen. Ähnlich wie Menschen atmen und schwitzen Kühe bei hohen Temperaturen stärker und nehmen mehr Wasser auf als bei ihrer Wohlfühltemperatur. Diese liegt bei deutschen Milchrindern bei etwa vier bis 15 Grad Celsius. Bereits ab ca. 20 Grad müssen die Tiere zusätzliche Energie aufwenden, um ihre Körpertemperatur zu regulieren. Tropische Rassen sind eher an höhere Temperaturen angepasst.Im Rahmen der deutsch-brasilianischen Zusammenarbeit wird in mehreren Forschungsprojekten untersucht, wie sich die Hitze bei in Brasilien angesiedelten tropischen Rinderrassen unter den unterschiedlichen Haltungsbedingungen auswirkt und welche natürlichen Anpassungsmechanismen diese Rassen entwickelt haben.Im Fokus stehen das weiße Fleischrind Nelore, das ursprünglich vom indischen Zebu abstammt und gut an das heiße Klima angepasst ist sowie die Girolandos, die als Milchrinder in ganz Brasilien gehalten werden. Die dritte Rasse sind die vom Aussterben bedrohten fast wilden Pantaneiros, die auch hohe Temperaturen und Luftfeuchte gewohnt sind.

Forschungsergebnisse finden große Beachtung in Brasilien
„Wir konnten unter anderem nachweisen, dass die Pantaneiros im Gegensatz zu den Girolandos kaum auf Hitzestress durch sehr hohe Temperaturen und Feuchtigkeit reagieren. Die Atmungsfrequenz blieb unverändert, während die Girolandos auf Hitzestress ähnlich negativ wie die deutschen Rinder reagieren“, so Professorin Dr. Fabiana de Andrade Melo Sterza. „Neu war für uns, dass die Pantaneirakühe bei einigen Parametern unter niedrigen Temperaturen vergleichbare Symptome wie andere Rinder unter Hitzestress zeigten. Das wollen wir weiter untersuchen.“

Eine weitere wichtige Erkenntnis waren die positiven Effekte bei der Haltungsform. „Bei einer schattigen Tierhaltung in Waldgebieten kam es selbst bei den hitzebeständigen Nelorerindern zu einer verbesserten Fruchtbarkeit und frühembryonalen Entwicklung nach künstlicher Befruchtung.“

Derzeit ist Brasilien der größte Fleischproduzent und Fleischexporteur und der zweitgrößte Embryonenproduzent der Welt. Tierschutz und Umweltschutz spielen dabei eine immer größere Rolle. Im vergangenen Jahr wurde das klimaneutrale Fleischsiegel (Brazilian beef – carbon neutral) in Brasilien etabliert. Landwirte, die integrierte und emissionsarme Haltungssysteme in Wäldern für ihre Rinder nutzen, können in der Vermarktung mit dem Siegel werben. Hier engagiert sich vor allem mit EMBRAPA Campo Grande ein weiterer gemeinsamer brasilianischer Partner.

Zur Verbesserung der Haltungsbedingungen setzen darüber hinaus immer mehr Rinderzüchter auf einen stressfreien Umgang, den die Tierhalter „Manejo Nada na mãos“ nennen. Das steht für „nichts in den Händen“ und eine neue Praxis des Herdenmanagements mittels Sprache und Körpersteuerung.

Gemeinsame Forschung wird fortgesetzt
Die Zusammenarbeit mit den Experten aus Brasilien wird in mehreren Projekten fortgeführt. „Zunächst geht es um die Anpassungsstrategien an die Umwelt und das Klima, die während der Domestikation und Zucht der untersuchten Rassen unter den entsprechend unterschiedlichen Bedingungen entstanden sind. Daraus sollen Züchtungsstrategien und Haltungsempfehlungen abgeleitet werden. Perspektivisch sollen verlässliche Marker, also konkrete leicht messbare genetische Merkmale, identifiziert werden, die Lösungsansätze zur Verbesserung des Tierwohls und der Tiergesundheit auch unter Hitzestress liefern“, sagte Dr. Ralf Pöhland. „Hier verfolgen wir mehrere vielversprechende Ansätze, die sich aus der fast zehnjährigen Forschungskooperation ergeben haben.“

Hitzestress bei Nutztieren ist ein Forschungsschwerpunkt am Leibniz-Institut für Nutztierbiologie Dummerstorf (FBN). Im Dummerstorfer Institut stehen Klima- und Respirationskammern zur Verfügung, in denen unter modernsten Maßgaben und mit gewünschten Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsbedingungen geforscht werden kann. Das ist zum einen für die hochleistenden Milchkühe, die im deutschen Sommer oft unter Hitzestress leiden, und zum anderen für die Verbesserung der Nutztierhaltung in südlichen Ländern auch unter dem Aspekt des Klimawandels von Bedeutung.

Publikationen
Tropical Animal Health and Production; März 2020
Shading effect on physiological parameters and in vitro embryo production of tropical adapted Nellore heifers in integrated crop-livestock-forest systems
https://link.springer.com/article/10.1007/s11250-020-02244-3
DOI https://doi.org/10.1007/s11250-020-02244-3

Theriogenology; Mai 2019
Oocyte Quality and Heat Shock Proteins in Oocytes From Bovine Breeds Adapted to the Tropics Under Different Conditions of Environmental Thermal Stress
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30878692/
DOI: 10.1016/j.theriogenology.2019.02.039

Quelle: FBN

Boehringer Ingelheim vergibt ein Preisgeld von insgesamt 15.000 € an die zehn relevantesten klinischen Fälle – Mit der Auszeichnung will das Unternehmen das Bewusstsein für Bovine Virusdiarrhoe (BVD) stärken.

Boehringer Ingelheim hat die Gewinner der „BVDzero Case Awards“ 2020 verkündet. Mit der Auszeichnung, die alle zwei Jahre verliehen wird, engagiert sich Boehringer Ingelheim dafür, die Gesundheit und das Wohlbefinden von Nutztieren zu verbessern.

„Die Bovine Virusdiarrhoe (BVD) ist eine der weltweit am weitesten verbreiteten Krankheiten bei Rindern und führt in der Rinderhaltung zu großem gesundheitlichen und wirtschaftlichen Schaden. Wir haben uns dem Kampf gegen BVDV verschrieben und unterstützen Tierärzte und Landwirte mit neuartigen präventiven Gesundheitslösungen“, so Steve Williams, Leiter des Bereichs Global Strategic Marketing für Wiederkäuer in der Boehringer Ingelheim Tiergesundheit.

Die diesjährige BVDzero-Pressekonferenz und Preisverleihung fand online am 25. Mai 2020 statt. Die Gewinner wurden im Rahmen eines Online-Meetings vom BVDzero-Komitee ausgewählt, das sich aus renommierten unabhängigen Experten aus dem Gebiet der Rindergesundheit zusammensetzt.

Boehringer Ingelheim hat ein Gesamtpreisgeld von 15.000 € an die zehn aussagekräftigsten eingereichten klinischen Fälle vergeben. Die rund 20 Einreichungen kamen unter anderem aus dem Vereinigten Königreich, Spanien, den Niederlanden, Frankreich, Jordanien, der Türkei und Südkorea.

Die Autoren der relevantesten fünf Fälle konnten ihre Einreichungen im Rahmen der Online-Pressekonferenz vorstellen. Prof. Volker Moennig, Leiter des BVDzero-Komitees, verlieh die Preise an die Gewinner.

Mithilfe der „BVDzero Case Awards“ verfolgt Boehringer Ingelheim weiterhin das Ziel, die Suche sowohl nach klinischen als auch nach subklinischen Fällen von Bovine Virusdiarrhoe (BVD) in Rinderherden zu fördern. Das Unternehmen möchte so das Bewusstsein für BVD stärken und dadurch zu einer Reduzierung der Prävalenz beitragen.

Die aussagekräftigsten zehn Fälle wurden eingereicht von:

1 Magdalini Sioukiouroglou (UK)
2 Paul Crawford (UK)
3 Laura Donovan (UK)
4 Hans Verweij (NL)
5 Laura-May Canonne (FR)
6 Nikki Moore (UK)
7 Niels Geurts (NL)
8 Sameeh Abutarbush (JO)
9 Rebecca Gay (UK)
10 Anne-Cécile Thirion (FR)

Herzlichen Glückwunsch!

Das Boehringer Ingelheim BVDzero-Team plant, diese Initiative auch in Zukunft fortzusetzen. Weitergehende Informationen hier

Quelle: Boehringer Ingelheim

Forschungsteams der Uni Hohenheim vermuten den Schlüssel für Krankheitsanfälligkeit von Milchkühen in den Kraftwerken der Zelle / Ergebnisse könnten Zucht verbessern

Manche sind von Natur aus robuster, andere zeigen sich krankheitsanfällig: in ein und derselben Herde reagieren Milchkühe ganz unterschiedlich auf körperliche Belastungen, wie sie die Geburt eines Kalbes, die anschließende Milchproduktion oder auch Infektionen mit sich bringen. Der Grund dafür ist, wie anpassungsfähig ihr Stoffwechsel an die veränderten Anforderungen an den Körper ist. Die Ursache für die unterschiedliche individuelle Anpassungsfähigkeit ist allerdings noch unklar. Der Schlüssel dazu könnte im Innenleben ihrer Zellen zu finden sein, genauer gesagt in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zellen. Aber auch die Interaktion zwischen Kuh und Darmbakterien spielt eine Rolle. Details dazu untersuchen derzeit zwei Arbeitsgruppen der Universität Hohenheim in Stuttgart. Die Ergebnisse könnten helfen, durch Zucht vor allem Tiere zu gewinnen, bei denen sich Leistung mit Wohlbefinden kombiniert. Die beiden Teilprojekte werden von der Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) mit einer Gesamtsumme von fast 520.000 Euro gefördert und zählen somit zu den Schwergewichten der Forschung.

Um ausreichend Milch bilden zu können, muss sich der Stoffwechsel von Kühen während der Trächtigkeit und nach der Geburt des Kalbes drastisch umstellen. Für die Milchproduktion muss in kurzer Zeit viel Energie bereitgestellt werden. Zugleich müssen aber auch die lebenswichtigen physiologischen Prozesse weiterhin aufrechterhalten werden.

Die dafür erforderliche Energie wird in speziellen Organellen der Zelle, den Mitochondrien, erzeugt. Diese „Zellkraftwerke“ wandeln über komplexe Kettenreaktionen Sauerstoff und Zucker oder Fettsäuren in energiereiche Moleküle um, die von der Zelle für andere Stoffwechselvorgänge, wie z. B. die Produktion von Milchbestandteilen, genutzt werden können.

Einfluss von Mitochondrien auf die Stoffwechselstabilität
Allerdings kann sich nicht bei allen Kühen der Stoffwechsel ausreichend an die veränderte Situation anpassen, was oftmals zu Gesundheitsstörungen führt. Dabei gibt es von Natur aus sowohl robuste als auch anfällige Tiere in einer Herde.

Das Kooperationsprojekt „Mitochondriale Funktionalität bei der Milchkuh“ geht jetzt der Frage nach, inwieweit die Mitochondrien für die Stoffwechselstabilität verantwortlich sind. In einem multidisziplinären Ansatz arbeiten Prof. Dr. Korinna Huber vom Fachgebiet Funktionelle Anatomie der Nutztiere und Prof. Dr. Jana Seifert vom Fachgebiet Feed-Gut Microbiota Interaction an der Universität Hohenheim dazu mit Wissenschaftlern von der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und dem Friedrich-Loeffler-Institut (FLI) in Braunschweig zusammen.

Am FLI lebt auch die Herde mit ca. 60 Holstein-Rindern, die für das Projekt untersucht wurden. Dabei arbeiten alle vier Arbeitsgruppen mit den Daten aus einem zentralen Experiment. „Ohne diese Kooperation könnten wir die Versuche in ihrer Komplexität gar nicht durchführen.“ betont die Sprecherin des Projektes Prof. Dr. Huber.

Wechselwirkungen zwischen Mikrobiom und Mitochondrien
In ihrem Teilprojekt widmet sich Prof. Dr. Seifert unter anderem der Frage, welche Rolle die Bakterienbesiedlung, das Mikrobiom, des Magen-Darm-Traktes auf die Funktion der Mitochondrien hat: „Wir wissen, dass es Wechselwirkungen gibt. Aber wir wissen noch nicht, ob das Mikrobiom die Mitochondrienfunktion beeinflusst oder umgekehrt.“

Aus Pansen, Dünndarm und Kot wurden mehrfach Proben genommen, um Veränderungen in der Bakterienzusammensetzung erfassen zu können. Dank eines fixen Zugangs bei den Kühen des FLI in Braunschweig ist es für die Wissenschaftlerinnen einfach, an den benötigten Pansen- und Dünndarminhalt heranzukommen. „Im Gegensatz zu anderen Methoden zur Probenentnahme, wie z. B. mit Hilfe einer Schlundsonde, verursacht dies den Kühen keinen Stress“, ist Prof. Dr. Seifert wichtig.

Erste Ergebnisse zeigen laut Prof. Dr. Seifert, dass „vor allem die Kühe die größten gesundheitlichen Probleme aufwiesen, deren Mikrobiom sich über den Untersuchungszeitraum hinweg am wenigsten veränderte, während diejenigen am besten mit den Belastungen zurechtkamen, deren Bakterienbesiedlung flexibel reagierte.“

Auch Konsequenzen für die Humanmedizin
Das Teilprojekt von Prof. Dr. Huber untersucht unter anderem, ob sich geeignete Biomarker identifizieren lassen, die auf einen stabilen und anpassungsfähigen Stoffwechsel hindeuten. Dazu wird z. B. die Veränderung von über 180 verschiedenen Metaboliten (gerichteter Metabolomics-Ansatz) im Blut und Milch der Kühe analysiert, nachdem eine künstliche Entzündung gesetzt wurde.

Verwendung findet dabei ein Set, dass auch für die Erfassung des Entzündungsgeschehens beim Menschen eingesetzt wird. „Auch wenn die Auswertungen noch laufen, zeichnet sich jetzt schon ab, dass eine Handvoll Metabolite als Indikatoren für Entzündung fungieren, die bisher bei der Milchkuh noch nicht betrachtet wurden und die sich anders als beim Menschen verhalten“, sagt Prof. Dr. Huber und verweist auf die Konsequenzen, die sich daraus für die Humanmedizin ableiten lassen: „Wahrscheinlich wird man sich die Abläufe beim Menschen auch nochmal genau anschauen müssen.“

Suche nach Kriterien für eine gezielte Selektion bei der Zucht
Ein weiterer Aspekt des Teilprojektes von Prof. Dr. Huber beschäftigt sich mit dem Einfluss des mitochondrialen Erbgutes auf den Stoffwechsel. Mitochondrien verfügen über eigenes Genmaterial, das ausschließlich über die mütterliche Keimbahn weitergegeben wird. Die Proteine, die aus diesem mitochondrialen Genmaterial abgelesen werden, stehen in engem Wechselspiel mit den Proteinen, die aus dem Erbgut des Kernes abgelesen werden, das von beiden Elterntieren stammt. Damit tragen Erbmaterial des Bullen und der Kuh dazu bei, eine optimale Zellumgebung für leistungsfähige Mitochondrien zu schaffen, so die Arbeitshypothese des Projektes.

Die Wissenschaftlerinnern erhoffen sich, dass sich aus diesen Erkenntnissen einmal Vorgaben für die Selektion von Bullen und Kühen bei der Milchviehzucht ableiten lassen: „Es könnte sein, dass wir bei der Milchviehzucht in Zukunft verstärkt auch darauf achten müssen, dass die genetischen Eigenschaften des Bullen zum mitochondrialen Erbgut der Kuh passen“, meint Prof. Dr. Huber.

Solche Zuchtprogramme sollten nicht nur auf die Milchleistung, sondern auch auf das Wohlergehen der Tiere abzielen. Denn „viel Milchleistung heißt nicht automatisch, dass das Tier gesund ist. Wir vergessen viel zu oft, dass das Wohlbefinden der Tiere nicht nur von den Haltungsbedingungen abhängt, sondern auch von ihrer Stoffwechselgesundheit“, betont Prof. Dr. Huber.

HINTERGRUND: Projekt „Mitochondriale Funktionalität bei der Milchkuh“
Ziel des Vorhabens ist die tierindividuelle Variation in der Anpassung an Stoffwechselbelastungen besser zu erfassen, die Rolle der mitochondrialen Funktionalität dabei einzugrenzen und das Netzwerk physiologischer Prozesse in der hochleistenden Milchkuh besser zu verstehen.

Kooperationspartner sind die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn und das Friedrich-Loeffler-Institut (FLI). Die Versuche wurden am Institut für Tierernährung des FLI in Braunschweig durchgeführt. Das Projekt startete am 1. Juli 2017 und war auf drei Jahre ausgelegt. Es wurde jedoch aufgrund der großen Datenmenge, die ausgewertet werden muss, kostenneutral bis Mitte des Jahres 2021 verlängert.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt mit insgesamt über 1 Mio. Euro, davon entfallen fast 520.000 € auf das Institut für Nutztierwissenschaften der Universität Hohenheim. Damit zählt das Projekt zu einem der Schwergewichte der Forschung an der Universität Hohenheim.

HINTERGRUND zu den Proben aus Braunschweig:
Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden 60 Holstein-Rinder beprobt, die am Friedrich-Loeffler-Institut Braunschweig (FLI) in einer Herde mit Weidegang leben. Acht der Tiere tragen Fisteln, also dauerhafte Zugänge über Kunststoffröhren zu Pansen und Dünndarm, die eine schmerz- und stressfreie Probenahme ermöglichen. Für Untersuchungen zum Leberstoffwechsel, wurde unter Lokalanästhesie Stanzbiopsien von ca. 20 mg Gewicht durchgeführt. Ca. 150 Tage nach dem Abkalben wurde bei den Muttertieren durch Injektion von LPS (Lipopolysacchariden) eine leichte Infektion ausgelöst. In regelmäßigen Abständen wurden Blut- und Milchproben genommen.

HINTERGRUND: Schwergewichte der Forschung
33,9 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universität Hohenheim 2019 für Forschung und Lehre. In loser Folge präsentiert die Reihe „Schwergewichte der Forschung“ herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 350.000 Euro für apparative Forschung bzw. 150.000 Euro für nicht-apparative Forschung.

Quelle: Universität Hohenheim