Improving animal health and welfare in organic cattle milk production through breeding and management

Overall summary of main results, discussion and conclusions WP1 The aim in WP1 was to map the performance of local breeds compared to commercial dairy breeds on organic farms in Austria, Switzerland, Sweden, Poland and Germany with regard to health associated traits, fertility and production traits. In a study covering the whole population of the selected breeds, managed under organic conditions during the period 1.7.2011 to 30.6.2014, we found lower milk yields for local breeds. In general we found better fertility performance (less days open, shorter calving intervals, lower number of inseminations) for at least one of the local breeds involved in each country. We also detected lower proportions of milk records with somatic cell counts above 100.000 cells/ ml milk for in at least one of the local breeds in Austria, Switzerland and Sweden, but not so for Poland where the commercial breed performed best. Moreover, we found a lower proportion of test day records with a fat: protein ratio above 1.5 in the first 100 days in milk for many local breeds (Grey Cattle (AL) and Original Braunvieh (OB) in Switzerland. AL by trend in Austria, Swedish Red (SRB) in Sweden and Polish Red and White (ZR) in Poland) hinting at a lower risk of subclinical ketosis for some of the local breeds compared to the respective commercial breed. We could not find breed differences regarding overall occurrence of veterinary treatments or those due to fertility or leg/ claw problems in Austrian data, but found that AL had less treatments due to udder problems than the commercial Braunvieh (BV). In Sweden, the local breed SRB had less overall treatments, fewer treatments due to fertility or udder disorders and also showed less remarks on claw or leg disorders than the commercial breed. We did not find breed differences regarding treatments due to metabolic disorders in Swedish data. We analyzed Austrian and Swiss data from culled cows on productive life span and detected a superiority of local breeds for this trait, but higher lifetime production (kg ECM) in the commercial breed. The second study on cows managed under very similar conditions in Sweden (period: 1.7.2011 to 30.6.2014) and Germany (period 1.7.2011 to 30.6.2015) revealed no significant breed differences in total ECM yield in German data, while we found higher milk fat and milk protein contents for the local breed Original Red Angler Cattle breed (AAZ). In Sweden, we found the highest ECM yield in the commercial breed Swedish Holstein (SH). The local breed Swedish Polled (SKB) had the highest fat and protein contents, followed by the second local breed Swedish Red (SRB), both differed significantly from the respective commercial breed SH and also among each other. We could not detect significant breed differences in the German data set with regard to fertility traits, although the local AAZ tended to have fewer days open than the commercial breed HO. In Sweden, we did not find breed differences for calving interval, but both local breeds had fewer days open, and SKB needed fewer inseminations compared to SH. No breed differences in any of the two countries regarding the proportion of test day records with a SCC content of over 100.000 cells per ml milk was found. We assessed the risk of subclinical ketosis during the first 100 days in milk by comparing fat protein ratios (FPR), applying differing thresholds in Germany (AAZ >1.7, HO >1.5) per breed, without detecting breed differences. However, in Sweden (with a threshold of >1.5) where the local SRB performed best, SKB showed an intermedium position, while SH had the highest proportion of FPR >1.5. Occurrence of veterinary treatments and those due to fertility problems did not differ between German breeds. Data on treatment due to metabolic disorders and leg or claw problems had low incidences, but models did not converge. In Sweden, we found the lowest incidence of overall veterinary treatments and treatments due to mastitis in the local breed SRB, but the local breed SKB did not differ from the commercial SH in neither of the two traits. We did not find breed differences regarding veterinary treatments due to fertility problems or diagnosis of claw/leg problems during claw trimming in the Swedish data set. Incidences of treatments due to metabolic disorders were low in all Swedish breeds, but models for this trait failed to converge. From our finding’s we conclude that local breeds partly have advantages with regard to many functional traits studied and that their potential should be better exploited in future, especially on farms with a medium production level (most clearly shown in the small study on German and Swedish farms). We also found overall high proportions of test day records with elevated SCC in Germany and even more so in Poland from which we deduct a great potential for further overall management improvement regardless of the involved breeds in these countries

Identifizierung von Bio-Milchviehbetriebstypen sowie deren Betriebs-, Herden- und Managementcharakteristika

Organic dairy milk production is a growing sector in Germany. The sector varies between regions and individual farms due to topographical and structural differences, but very little statistical information is available in Germany about this variation. The aim of this study was to identify typical major farm types (MFT) of German organic dairy farms and to describe their farm, herd and management characteristics. Based on data from 204 organic dairy farms from previous studies with representative samples, four MFT were identified by cluster analysis and expert opinions. Cluster criteria were herd size, milk yield, region and housing system. 10-11 farms per MFT, in total 41 farms were interviewed with respect to their management by phone or during a farm visit. Descriptive measures show that the farms within the MFT typically differ in more variables than the cluster criteria, highlighting the heterogeneity of German organic dairy production. Thus, for recommendations at least variation between these different farm types should be taken into account

Tierschutzindikatoren für die betriebliche Eigenkontrolle – Impulse für die Ökologische Landwirtschaft

Gemäß Tierschutzgesetz müssen Nutztierhalter*innen seit 2014 im Rahmen einer betrieblichen Eigenkontrolle überprüfen, ob sie ihre Herden tiergerecht halten. Eine Möglichkeit dieser Pflicht beizukommen ist die Verwendung der KTBL-Tierschutzindikatoren für Rinder, Geflügel und Schweine. In dem Forschungsvorhaben „EiKoTiGer – Eigenkontrolle Tiergerechtheit“ („Praxistauglichkeit von Tierschutzindikatoren bei der betrieblichen Eigenkontrolle, Erarbeitung eines Orientierungsrahmens sowie technische Umsetzung in digitalen Anwendungen“) wird derzeit bundesweit auf insgesamt 120 Praxisbetrieben (Rind, Schwein und Geflügel) untersucht, ob die ausgewählten und in den KTBL-Leitfäden vorgeschlagenen Tierschutzindikatoren für die betrieblichen Eigenkontrollen praktikabel und sinnvoll einsetzbar sind. Das Ziel des Workshops ist es, mit Vertreter*innen aus Beratung, Praxis und Wissenschaft in einen Dialog zu treten, um gemeinsam den Nutzen und die Verwendbarkeit der Ergebnisse/Erkenntnisse aus dem „EiKoTiGer“-Projekt für die Ökologische Landwirtschaft zu diskutieren. In einem Impulsvortrag werden die Hintergründe, wie z.B. die Entstehungsgeschichte der KTBL-Tierschutzindikatoren-Leitfäden erläutert. Außerdem wird ein kurzer Einblick gegeben, wie tierbezogene Indikatoren bereits von den Anbauverbänden für die Tierwohl-Kontrolle in der Ökologischen Landwirtschaft eingesetzt werden. Anschließend werden mit den Workshopteilnehmer*innen in kleinen Gruppen drei Themenbereiche betrachtet und diskutiert (Auswahlprozedere der Indikatoren, praktische Anwendung der Indikatoren, Schulungskonzepte). Am Ende der Diskussionsrunden werden die Ergebnisse für alle Teilnehmer*innen zusammengefasst

Myocardial Work Assessment for the Prediction of Prognosis in Advanced Heart Failure

Objectives: The aim of this study was to investigate whether echocardiographic assessment of myocardial work is a predictor of outcome in advanced heart failure. Background: Global work index (GWI) and global constructive work (GCW) are calculated bymeans of speckle tracking, blood pressuremeasurement, and a normalized reference curve. Their prognostic value in advanced heart failure is unknown. Methods: Cardiopulmonary exercise testing and echocardiography with assessment of GWI and GCW was performed in patients with advanced heart failure caused by ischemic heart disease or dilated cardiomyopathy (n = 105). They were then followed up repeatedly. The combined endpoint was all-cause death, implantation of a left ventricular assist device, or heart transplantation. Results: The median patient age was 54 years (interquartile range [IQR]: 48–59.9). The mean left ventricular ejection fraction was 27.8 ± 8.2%, the median NT-proBNP was 1,210 pg/ml (IQR: 435–3,696). The mean GWI was 603 ± 329 mmHg% and the mean GCW was 742 ± 363 mmHg%. The correlation between peak oxygen uptake and GWI as well as GCW was strongest in patients with ischemic cardiomyopathy (r = 0.56, p = 0.001 and r = 0.53, p = 0.001, respectively). The median follow-up was 16 months (IQR: 12–18.5). Thirty one patients met the combined endpoint: Four patients died, eight underwent transplantation, and 19 underwent implantation of a left ventricular assist device. In themultivariate Cox regression analysis, only NYHA class, NT-proBNP and GWI (hazard ratio [HR] for every 50 mmHg%: 0.85; 95% CI: 0.77–0.94; p = 0.002) as well as GCW (HR for every 50 mmHg%: 0.86; 95% CI: 0.79–0.94; p = 0.001) were identified as independent predictors of the endpoint. The cut-off value for predicting the outcome was 455 mmHg% for GWI (AUC: 0.80; p < 0.0001; sensitivity 77.4%; specificity 71.6%) and 530 mmHg% for GCW (AUC: 0.80; p < 0.0001; sensitivity 74.2%; specificity 78.4%). Conclusions: GWI and GCW are powerful predictors of outcome in patients with advanced heart failure

Bewertung des Tierwohls bei der betrieblichen Eigenkontrolle – Erarbeitung eines Orientierungsrahmens mit Ziel- und Alarmwerten auf Basis einer Delphi-Befragung

Um Tierhalter bei der Einordnung ihrer Ergebnisse aus einer betrieblichen Eigenkontrolle zum Tierwohl ihrer Nutztiere zu unterstützen, wurde ein Orientierungsrahmen mit Ziel- und Alarmwerten für Tierschutzindikatoren erarbeitet. Ein erster Schritt in diesem Abstimmungsprozess war eine zweistufige Delphi-Befragung im Jahr 2018. Dabei wurden Experten aus Wissenschaft, Beratung, Verwaltung, Praxis, Erzeugerverbänden, Tierschutzverbänden, Veterinärwesen sowie Verarbeitern aus den Bereichen Rind, Schwein und Geflügel einbezogen. Die Rücklaufquoten lagen – differenziert nach Tierart – zwischen 19 und 36 %. Je abgefragtem Tierschutzindikator gingen für Rind bis zu 60, für Schwein bis zu 69 und für Geflügel bis zu 21 Vorschläge für Orientierungswerte ein. In einem mehrstufigen Prozess wurden die Ergebnisse der Delphi-Befragung mit Literaturergebnissen bzw. Daten aus Praxiserhebungen verglichen und, auf der Grundlage von Diskussionen in Expertengruppen, abschließend in teilweise modifizierter Form als Orientierungsrahmen vorgeschlagen. Hierfür werden einige Beispiele gegeben

Werkzeuge für betriebliche Eigenkontrollen zum Tierwohl

Tierhalter sollen das Wohlergehen ihrer Tiere regelmäßig und systematisch durch die Erfassung von Tierschutzindikatoren im Rahmen einer betrieblichen Eigenkontrolle überprüfen (§ 11 Absatz 8 TierSchG). Hierdurch können mögliche Tierwohlprobleme frühzeitig erkannt und Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet werden. Für eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse einer betrieblichen Eigenkontrolle ist eine standardisierte Erhebung der Tierschutzindikatoren Voraussetzung. Ziel der Arbeiten war es, für die betriebliche Eigenkontrolle vorgeschlagene Indikatoren für Rind, Schwein und Geflügel in der landwirtschaftlichen Praxis auf ihre Praktikabilität zu überprüfen. Zum Erlernen der Anwendung der Indikatoren wurden eine Vor-Ort- und eine Online-Schulung für Tierhalter erarbeitet und getestet. Zur Unterstützung der Erhebung im Stall wurden Erhebungsbögen und eine Excel®-Anwendung erstellt. Weiterhin wurde unter Einbeziehung zahlreicher Experten in einem mehrstufigen Prozess (Delphi-Befragung, Literaturauswertung, Fachgespräche, Praxiserhebungen) ein Orientierungsrahmen mit Ziel- und Alarmwerten abgestimmt, mit dem Tierhalter ihre Ergebnisse vergleichen und einordnen können. Mittels abschließend durchgeführter Interviews wurden alle Werkzeuge evaluiert

Myocardial Work Assessment for the Prediction of Prognosis in Advanced Heart Failure

Objectives: The aim of this study was to investigate whether echocardiographic assessment of myocardial work is a predictor of outcome in advanced heart failure.Background: Global work index (GWI) and global constructive work (GCW) are calculated by means of speckle tracking, blood pressure measurement, and a normalized reference curve. Their prognostic value in advanced heart failure is unknown.Methods: Cardiopulmonary exercise testing and echocardiography with assessment of GWI and GCW was performed in patients with advanced heart failure caused by ischemic heart disease or dilated cardiomyopathy (n = 105). They were then followed up repeatedly. The combined endpoint was all-cause death, implantation of a left ventricular assist device, or heart transplantation.Results: The median patient age was 54 years (interquartile range [IQR]: 48–59.9). The mean left ventricular ejection fraction was 27.8 ± 8.2%, the median NT-proBNP was 1,210 pg/ml (IQR: 435–3,696). The mean GWI was 603 ± 329 mmHg% and the mean GCW was 742 ± 363 mmHg%. The correlation between peak oxygen uptake and GWI as well as GCW was strongest in patients with ischemic cardiomyopathy (r = 0.56, p = 0.001 and r = 0.53, p = 0.001, respectively). The median follow-up was 16 months (IQR: 12–18.5). Thirty one patients met the combined endpoint: Four patients died, eight underwent transplantation, and 19 underwent implantation of a left ventricular assist device. In the multivariate Cox regression analysis, only NYHA class, NT-proBNP and GWI (hazard ratio [HR] for every 50 mmHg%: 0.85; 95% CI: 0.77–0.94; p = 0.002) as well as GCW (HR for every 50 mmHg%: 0.86; 95% CI: 0.79–0.94; p = 0.001) were identified as independent predictors of the endpoint. The cut-off value for predicting the outcome was 455 mmHg% for GWI (AUC: 0.80; p &lt; 0.0001; sensitivity 77.4%; specificity 71.6%) and 530 mmHg% for GCW (AUC: 0.80; p &lt; 0.0001; sensitivity 74.2%; specificity 78.4%).Conclusions: GWI and GCW are powerful predictors of outcome in patients with advanced heart failure

Cardiac reverse remodeling during durable mechanical circulatory support

Die Implantation eines modernen Linksventrikulären Assist Devices (LVAD) hat sich zu einer etablierten Methode zur Therapie der schweren Herzinsuffizienz entwickelt. Sie ermöglicht die zügige Stabilisierung der Situation, erhebliche Besserung der Symptomatik und Verlängerung des Überlebens. Neben der Überbrückung der Zeit bis zur Herztransplantation hat sich die LVAD-Implantation auch als langfristige Therapie (Destination Therapy) durchgesetzt. Unter mechanischer Entlastung des linken Ventrikels kommt es zu erheblichen Veränderungen der myokardialen Struktur. Der rechte Ventrikel verändert seinen Kontraktionsablauf. Die longitudinale Bewegung nimmt ab. Dieser Effekt wird durch eine vermehrte Einwärtsbewegung kompensiert. Die Größe des rechten Herzens bleibt im Wesentlichen stabil. Klappeninsuffizienzen (z.B. der Trikuspidalklappe) können sich erheblich verbessern, aber auch neu auftreten. Der linke Ventrikel verkleinert sich und zeigt eine gebesserte Kontraktion. Diese kann in einigen Fällen, insbesondere unter intensiver Herzinsuffizienztherapie, so nachhaltig sein, dass eine Explantation des LVAD erwogen werden kann. Für die Evaluation vor LVAD-Explantation stehen verschiedenste Untersuchungsverfahren zur Verfügung. Gängig ist eine Echokardiographie, gelegentlich auch eine Belastungsuntersuchung und häufig eine zusätzliche Rechtsherzkatheteruntersuchung. Wenn die Patienten standardisiert nach einem entsprechenden Protokoll untersucht werden und spezifische Kriterien erfüllen, ist eine Explantation mit niedrigem Risiko und gutem Langzeit-Outcome möglich

Charakterisierung LPS-inhibierender Effekte von Lipoproteinen und Lipopolysaccharid Bindendem Protein (LBP) in murinem Serum

LPS wird von Gram-negativen Bakterien freigesetzt und führt mit Hilfe von LBP zur Ausschüttung proinflammatorischer Zytokine aus Monozyten und Makrophagen. Diese von LPS ausgelöste Kaskade, ist entscheidend an der Entstehung der Sepsis beteiligt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, daß die LPS-induzierte Stimulation von Makrophagen durch murines Serum gehemmt werden kann. Außerdem konnte im Rahmen dieser Arbeit im Mausmodell verdeutlicht werden, welche Rolle Lipoproteine und LBP bei dem protektiven Serumeffekt spielen. Von den in Mausseren verschiedener Mausstämme bestimmten Parametern korrelierte der Phospholipidgehalt relativ gut mit dem inhibitorischen Serumeffekt. Eine Depletion von Lipoproteinen aus den Seren führte zu einer starken Reduktion des inhibitorischen Serumpotentials, während die Verwendung von LBP-defizienten Seren keinen Einfluß auf den Serumhemmeffekt hatte. Lipoproteine sehr geringer, geringer und hoher Dichte verursachten in Gegenwart von LBP eine deutliche Reduktion der LPS-Effekte, die gut mit ihrem Phospholipidgehalt korrelierte. In Abwesenheit von Serum und LBP konnten Lipoproteine LPS-Effekte auch bei hohen Phospholipidkonzentrationen kaum noch inhibieren. In nativen murinen Lipoproteinen hoher Dichte und lipoproteindefizientem Serum ließ sich LBP nachweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, daß native Lipoproteine sehr geringer, geringer und hoher Dichten als Akzeptoren für LPS dienen können. Ihr inhibitorisches Potential korreliert am besten mit ihrem Phospholipidgehalt. Der Transport von LPS in diese Lipoproteine wird durch LBP katalysiert, was den protektiven Effekt hoher LBP-Konzentrationen erklärt. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß LBP nicht der einzige Bestandteil von murinem Serum ist, der LPS in Lipoproteine transferiert. Vermutlich ist bei den, in dieser Arbeit verwendeten Serumkonzentrationen der PLTP-Gehalt ausreichend, diesen LPS-Transfer in Abwesenheit von LBP zu vollziehen. Bei der Interaktion zwischen Lipoproteinen und LPS handelt es sich um einen physiologischen Weg des Organismus, um auf bakterielle Endotoxine zu reagieren und so der Sepsis entgegenzuwirken. Mit genaueren Kenntnissen über diese Interaktion, bei der Lipidtransferproteine wie LBP und PLTP eine entscheidende Rolle spielen, können eventuell in Zukunft Methoden gefunden werden, diese physiologischen Vorgänge des Körpers zu unterstützen, um so eine Sepsis zu therapieren.LPS released by gram-negative bacteria is bound by LBP and initiates the release of proinflammatory cytokines in makrophages and monocytes. These cytokines are thought to play a central role in the pathophysiology of sepsis. In these studies I was able to show an inhibitory effect of murine serum on the LPS-induced stimulation of macrophages. Furthermore the role of lipoproteins and LBP in this protective effect of serum was investigated. The inhibitory effect of serum from different mouse strains was best correlated to its phospholipid content. Depletion of serum from lipoproteins strongly reduced its LPS-inhibitory potential while depletion of serum from LBP had no effect. Murine VLDL, LDL and HDL were found to be potent inhibitors of LPS-effects in presence of LBP. In abscence of LBP the inhibitory effect was much weaker. LBP could be detected in murine HDL and murine lipoproteindeficient serum. My data shows that HDL, LDL and VLDL can act as acceptors of LPS. Their inhibitory potential is best correlated to their phospholipid content. LBP catalyses transport of LPS into lipoproteins. This could be an explanation for its protective effect in high doses. Furthermore it could be shown that LBP is not the only serum component that transfers LPS into Lipoproteins. Possibly the used serum contained enough PLTP to perform this transfer in absence of LBP. The interaction between Lipoproteins and LPS is a physiological way of the organism to react on endotoxines and inhibit the development of sepsis. PLTP and LBP play major roles in this interaction. Understanding the pathways of LPS-detoxification may help to support the organism s physiological answer and establish new methods to treat sepsis