Untersuchung zu Effekten von Menge und Zusammensetzung des Milchaustauschers in den ersten sieben Lebenswochen auf die Futteraufnahme und metabolische Parameter von Kälbern bis zum Alter von acht Monaten

German. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu prüfen, ob metabolische Reaktionsmuster von Kälbern durch die Menge und Zusammensetzung der Milchaustauscher in den ersten Lebenswochen langfristig im Sinne einer metabolischen Programmierung beeinflusst werden. Dazu wurden in zwei Experimenten 31 weibliche HF-Kälber während der ersten Versuchsperiode (VP-1) vom 2. – 50. Lebenstag (LT) auf vier Fütterungsgruppen (jeweils n = 7 - 8) verteilt: Zwei Gruppen erhielten einen konventionellen Milchaustauscher (High-Lactose MAT (HL-MAT); 968 g TS/kg uS; je kg TS: 227 g Rohprotein, 163 g Rohfett, 71 g Rohasche, 572 g N-freie Extraktstoffe). Die Kälber der Gruppe HL–low erhielten 12 % ihrer Körpermasse an Tränke pro Tag in einer Konzentration von 125 g MAT pro Liter Wasser. Die Kälber der Gruppe HL–high erhielten die doppelte Menge an MAT pro Tag, verglichen mit der Fütterung der Kälber der Gruppe HL-low. Diese wurde in einer Konzentration von 188 g MAT pro Liter Wasser getränkt. Die beiden anderen Gruppen wurden mit einem MAT gefüttert, der isoenergetisch und isonitrogen zum HL-MAT war, aber einen verminderten Lactosegehalt bei erhöhtem Fettgehalt hatte (Low-Lactose MAT (LL-MAT); 960 g TS/kg uS; je kg TS: 292 g Rohprotein, 495 g Rohfett, 39 g Rohasche, 217 g N-freie Extraktstoffe). Die Kälber der Gruppe LL–low erhielten 12 % ihrer Körpermasse an Tränke pro Tag in einer Konzentration von 97 g MAT pro Liter Wasser. Die Kälber der Gruppe LL–high erhielten die doppelte Menge an MAT pro Tag, verglichen mit der Fütterung der Kälber der Gruppe LL-low. Diese wurde in einer Konzentration von 146 g/l Wasser getränkt. In der zweiten Versuchsperiode (Lebenstag 50 – 75) wurden alle Kälber einheitlich mit einem konventionellen Milchaustauscher bei niedriger Fütterungsintensität getränkt. Nach dem Absetzen erhielten alle Versuchstiere während der dritten Versuchsperiode (Lebenstag 75 – 239) eine TMR bestehend aus 52 % Mais- oder Ganzpflanzensilage, 30 % Luzerne- oder Grassilage und 18 % Kraftfutteranteil. Die Körpermasseentwicklung der Kälber wurde in wöchentlichen Intervallen erfasst. Die Geburtsgewichte der Kälber der verschiedenen Fütterungsgruppen unterschieden sich nicht signifikant. In venösen Blutproben, die einmal wöchentlich postprandial entnommen wurden, erfolgte die Bestimmung stoffwechselrelevanter Metabolite [Glucose, NEFA (nicht veresterte Fettsäuren), BHB (Beta-Hydroxybutyrat), Cholesterin, Insulin]. Zudem wurde in jeder Versuchsperiode ein Futterentzug über 24 Stunden durchgeführt. An diesem Tag wurden ebenso wie am jeweiligen Vortag in sechsstündigen Intervallen Blutproben aus der V. jugularis zur Bestimmung der Konzentrationen der o. a. stoffwechselrelevanten Metabolite entnommen. In VP-3 erfolgte eine Quantifizierung der Futteraufnahme, indem diese für jedes Tier nach einer Adaptationsperiode täglich über 16 Tage durch Prozessrechner gesteuerte Wiegetröge erfasst wurde. Die täglichen Körpermassezunahmen der Tiere der Gruppe HL-high waren in der VP-1 signifikant höher als die der Tiere der Gruppe HL-low (1043 ± 78 g vs. 513 ± 94 g). In VP-2 und -3 ließen sich keine signifikanten Unterschiede der täglichen Körpermassezunahmen zwischen den Tieren der Gruppen HL-low und HL-high mehr feststellen. Die täglichen Körpermassezunahmen in VP-1 waren bei den Kälbern der Gruppe LL-high (496 ± 91 g) ebenfalls signifikant höher als die der Kälber der Gruppe LL-low (139 ± 69 g). In VP-2 und -3 ließen sich keine signifikanten Unterschiede der täglichen Zunahmen zwischen den Tieren der Gruppen LL-low und LL-high nachweisen, jedoch waren die Zunahmen signifikant niedriger als bei den mit HL-MAT gefütterten Kälbern, obwohl alle Tiere zu diesem Zeitpunkt eine einheitliche Fütterung erhielten. In VP-3 war die TS-Aufnahme der Tiere der Gruppe HL-high signifikant höher als die der Tiere der Gruppe HL-low (7,25 ± 1,3 kg/d vs. 6,38 ± 1,1 kg/d; p < 0,001). Die TS-Aufnahme als prozentualer Anteil der Lebendmasse unterschied sich demgegenüber nicht signifikant (2,6 ± 0,5 % vs. 2,4 ± 0,3 %; p = 0,41). Die TS–Aufnahme der Tiere der Gruppe LL-low war signifikant höher als die der Tiere der Gruppe LL-high (5,3 ± 1,29 kg/d vs. 4,7 ± 1,39 kg/d; p < 0,001). Auch die TS-Aufnahme als prozentualer Anteil der Lebendmasse unterschied sich noch signifikant (2,6 ± 0,5 % vs. 2,0 ± 0,4 %; p = 0,036). Alter und Fütterung erwiesen sich als wichtige Einflussfaktoren auf die Serumkonzentrationen von Insulin, Glucose, NEFA und BHB während der Futterrestriktionsversuche in VP-1, VP-2 und VP-3. Die mit LL-MAT gefütterten Tiere wiesen auch in VP-3 höhere basale BHB-Konzentrationen verglichen mit den mit HL-MAT gefütterten Tieren auf (LL-low: 828 ± 240 µmol/l, LL-high: 730 ± 138 vs. HL-low: 640 ± 72, HL-high: 593 ± 63 µmol/l). Außerdem führte die Futterrestriktion in VP-3 bei den mit LL-MAT gefütterten Tieren zu einem ausgeprägteren Abfall der Insulinkonzentration verglichen mit den mit HL-MAT gefütterten Tieren. Nach 18 h Futterrestriktion waren die Insulinkonzentrationen der mit LL-MAT gefütterten Tiere signifikant niedriger verglichen mit denen der mit HL-MAT gefütterten Tiere (LL-high: 0,5 [0,5/1,2], LL-low: 0,4 [0,1/0,7] µU/ml vs. HL-high: 2,5 [1,5/3,8], HL-low: 1,4 [0,8/2,1] µU/ml). Zusammenfassend lassen die Ergebnisse vermuten, dass eine Programmierung bei den Kälbern durch die postnatale Fütterung induzierbar ist. So war die Körpermasse der Tiere der Gruppe HL-high bis zum Ende der Studie höher als die der Tiere der anderen Gruppen. Die BHB-Konzentrationen waren bis zum Ende dieser Studie bei den ursprünglich mit LL-MAT gefütterten Tieren gegenüber den Kontrolltieren erhöht. Daraus lässt sich ableiten, dass der Fettstoffwechsel der Tiere der LL-Gruppen reaktiver war und eine forcierte Ketogenese begünstigte. Außerdem reagierten die Tiere der LL-Gruppen auf den Futterentzug in VP-3 mit deutlich stärker sinkenden Insulinkonzentrationen im Vergleich zu den Tieren der HL-Gruppen. Dies lässt sich interpretieren als eine höhere Reaktionsbereitschaft des Endokriniums auf eine Nährstoffrestriktion und damit eine bessere Adaptationsfähigkeit.

English. It was the objective of this study is to characterize the impact of postnatal feeding on metabolic programming in calves. Two experiments were carried out with 31 clinically healthy, female Holstein-Frisian calves. Calves were assigned randomly in four feeding groups (n = 7-8). Two groups were fed with a conventional milk replacer (HL-MAT; 968 g/DM, 227 g crude protein, 163 g fat, 71 g ash, 572 g NfE). The calves of group HL-low were fed with an amount of liquid feed of 12 % of their bodyweight in a concentration of 125 g milk replacer per liter water. The calves of group HL-high were fed with twice as much liquid feed compared to group HL-low, in a concentration of 188 g milk replacer per liter water. Two groups were fed with an isoenergetic and isonitrogen milk replacer but compared to HL-MAT reduced in lactose and increased in fat (LL-MAT; 960 g/DM, 292 g crude protein, 495 g fat, 39 g ash, 217 g NfE). The calves of group LL-low were fed with an amount of liquid feed of 12 % of their bodyweight in a concentration of 97 g milk replacer per liter water. The calves of group LL-high were fed with twice as much liquid feed compared to group LL-low, in a concentration of 146 g milk replacer per liter water. In the second investigation period (day 50-75 ± 4) all calves were fed the same milk replacer, while in investigation period 3 (day 75-239 ± 5) after weaning all animals were fed a total mixed ration containing silage and concentrate. The development of weight was measured in weekly intervals. Birth weight was not significantly different between the groups. Blood samples were taken weekly after feeding and analyzed for metabolic parameters (insulin, cholesterol, NEFA, BHB). Every calf underwent a starvation experiment three times (24 hrs without food) during investigation period 1, 2 and 3. Each starvation period was divided into two days. Blood samples were collected every six hours from every calf to measure metabolic parameters. Finaley, feed intake capacity of each calve was investigated in investigation period 3 by recording individual TMR-intake over a period of 16 days. Daily weight gain of group HL-high was significantly higher compared to group HL-low (1043 ± 78 g vs. 513 ± 94 g) in the first period. In investigation periods 2 and 3 no significant difference in daily weight gain was measured between the animals of group HL-low and HL-high. Daily weight gain of the calves of group LL-high (496 ± 91g) differ in comparison to those of group LL-low (139 ± 69g), whereas daily weight increment did not differ between these two groups in investigation period 2 and 3. However, even in investigation period 3, daily weight gains of calves fed LL-MR were significantly lower compared to weight gains of calves fed HL-MR. During investigation period 3 animals of group HL-high had a significantly higher average dry matter intake than calves of group HL-low (7.3 ± 1.3 kg/d vs. 6.4 ± 1.1 kg/d p < 0.001), but differences disappeared when referring the average dry matter intake to the calves bodyweight (2.6 ± 0.5 % vs. 2.4 ± 0.3 %; p = 0.41). In group LL-low the average dry matter intake was considerably higher than in group LL-high (5.3 ± 1.3 kg/d vs. 4.7 ± 1.4 kg, p < 0,001) and even remained higher when referring the dry matter intake to the calves bodyweight ( 2.6 ± 0.5 % vs. 2.0 ± 0.4kg; p = 0.036). Concentrations of insulin, glucose, NEFA, and BHB in serum were influenced by the age of the calves and by their diet. Reactions in all parameters differed the most between starvation period 1, 2 and 3. Within investigation period 3 basal BHB concentrations of the LL groups still differed from those of the HL groups (828 ± 240 µmol/l resp. 730 ± 138 µmol/l vs. 640 ± 72 µmol/l resp. 593 ± 63 µmol/l). Furthermore insulin concentration of calves of the LL groups decreased much more during starvation periods compared to the animals of the HL groups. After 18 hrs feeding restritction, insulin concentration of the LL group was significantly lower than insulin concentation of HL-groups (0.5 [0.5/1.2], 0.4 [0.1/0.7] µU/ml vs. 2.5 [1.5/3.8], 1.4 [0.8/2.1] µU/ml). It is concluded that the postnatal feeding regime induces lon-lasting mtabolic consequences in calves in respect to body weight gains, insulin resistance and fat metabolism. Further research is needed to characterize the impact of metabolic programming on susceptibility of fresh cows for metabolic disturbances.