LeakyCow – Hitzestress-induzierte lokale und systemische Immunantwort in Milchkühen mit `Leaky gut Syndrome`

• Antragstellerin: Dr. Franziska Koch
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441013809

Die Häufigkeit von extremen Wetterphänomenen und Hitzewellen werden laut Vorhersage in den nächsten Jahrzehnten zunehmen. Milchkühe können sich an hohe Umgebungstemperaturen auf Grund ihrer enormen metabolischen Hitzeproduktion und ihrer geringen Fähigkeit durch Hecheln und Schwitzen Wärme abzuführen nur schwer anpassen. Bei hohen Umgebungstemperaturen weisen Milchkühe eine reduzierte Futteraufnahme, reduzierte Milchleistung, verminderte Reproduktionsrate und ein beinträchtigstes Wohlbefinden auf. Dieser akkumulierte Zustand wird als Hitzestress bezeichnet. Um die überschüssige Wärme über die Körperoberfläche abzuleiten, verändert sich die Durchblutung vom viszeralen Bereich Richtung Peripherie. Der Verlust des lokalen Blutstroms im Darm führt zu einer Abnahme der Sauerstoffversorgung und lokal auftretenden Hypoxie in der intestinalen Mucosa, die die Darmbarrierefunktion moduliert. Hitzestress scheint direkt die Tight Junction Proteine zu beeinflussen und dadurch die Darmbarrierefunktion von Milchkühen zu beeinträchtigen. Eindringende Pathogene und Bakterien können die individuelle Immunantwort aktivieren. Möglicherweise führen hohe Umgebungstemperaturen zu einer veränderten Zusammensetzung der Darmmikrobiota hin zu einem verstärkten Auftreten von pathogenen Bakterien, die die Intensität der Immunantwort steigern könnten. Ziel des vorliegenden DFG-Projektantrages ist es den Einfluss von kurzeitigen und langanhaltenden Hitzestress auf die Immunabwehr, der Darmpermeabilität und Interaktion mit der Darmmikrobiota in Holsteinkühen im mittleren Drittel der ersten Laktation zu untersuchen. In einem Tierversuch werden Milchkühe für 7 Tage in ein der drei Gruppen aufgeteilt: Kontrollgruppe (15°C, Temperatur- Luftfeuchtigkeitsindex (THI) 60, ad libitum), Hitzestress (HS; 28°C, THI 76, ad libitum) oder paarweisen Fütterung (PF; 15°C, THI 60, restriktive Fütterung). Die PF-Gruppe ist notwendig, um isoenergetische Verhältnisse zwischen HS und PF-Tieren zu gewährleisten. Der Einfluss von Hitzestress auf die Darmbarriere und die humorale Immunität wird charakterisiert. Dazu wird die lokale und systemische Immunantwort bei Hitzestress in Leukozyten, in peripheren mononukleären Blutzellen und in mesenterialen Lymphknoten auf Heat shock protein 70, Toll-like Rezeptor 2/4 Signalwege und die Induktion von pro-inflammatorischen Zytokinen untersucht. Weiterhin ist eine Charakterisierung der Darmmikrobiota erforderlich, um eine Verbindung zwischen Endotoxemia, Darmdurchlässigkeit und der individuellen Intensität der Immunantwort herzustellen. Neue Erkenntnisse zur Aktivierung und Modulierung der lokalen und systemischen Immunreaktion und Aufklärung der Darmmikrobiota werden zum Verständnis der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen im `Leaky gut syndrom` beitragen. Aus diesen Beobachtungen lassen sich möglicherweise neue Fütterungs- und Haltungsbedingungen ableiten, die zum Tierwohl beitragen und die ökonischen Ausfälle durch Hitzeperioden reduziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen