Open Access

Jane Knöchel

• In den letzten Jahren ist die reproduktive Leistung von Milchkühen parallel zur steigenden Milchleistung drastisch gesunken. Um die zu Grunde liegenden biologischen Mechanismen besser zu verstehen, wurde in dieser Arbeit eine Modellerweiterung des vorhandenen Modells von Stötzel et al. (2011) um metabolische Einflussfaktoren angestrebt. Hierfür wurde zuerst aus veröffentlichten, experimentell gewonnen Erkenntnissen herausgearbeitet, wie die metabolischen Faktoren auf das periodische Zyklusverfahren der Milchkuh Einfluss nehmen. Daraus wurde ersichtlich, dass Glukose, Insulin und IGF-I die wichtigsten metabolischen Faktoren sind, aber lediglich IGF-I als dynamische Größe in das Modell eingeht. Zur Validierung des erweiterten Modells, wurden im Rahmen dieser Arbeit Szenarien aus der Literatur entwickelt, welche eine negative Energiebilanz oder den Effekt von Diätrestriktionen auf den Milchkuhzyklus simulieren sollten. Ferner wurden Messdaten für IGF, E2 und P4 von Kawashima et al. (2007) und Cerri et al. (2011) bereit gestellt. Das erweiterte Modell umfasst lediglich 8 Parameter mehr als das Ursprungsmodell, wobei gezeigt werden konnte, dass weder die Bedingung für die Lösbarkeit noch die Stabilität in den Anfangswerten eingebüßt wurde. Die Modellkurven konnten mittels des NLSCON erfolgreich an die bereitgestellten Messdaten für IGF, E2 und P4 angepasst werden. Anhand der Ergebnisse aus den Szenarien ließ sich zeigen, dass es teilweise gelingt über die metabolischen Einflussfaktoren eine negative Energiebilanz für unterernährte Kühe darzustellen. Die Rückführung in das periodische Zyklusverhalten verlief jedoch im Vergleich zu in vivo Beobachtungen zu schnell ab. Eine mögliche Erklärung hierfür ist ein zu geringer Einfluss von IGF-I auf das Modell. Darüber hinaus kam es trotz (stark) reduzierter LH-Konzentration zur Ovulation. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend könnte in Zukunft die Follikelmodellierung modifiziert oder die Hillfunktion, die die Ovulation darstellt, überarbeitet werden.
• During the last few years there has been a drastic decline in the fertility of dairy cows. Therefore the goal of this work is to identify the underlying mechanisms for this problem by extending the model from Stötzel et al. (2011) to include the influence of metabolic factors. For this purpose the influence of the metabolic factors was determined based on published, experimentally obtained findings. The important metabolic factors were glucose, insulin and IGF-I, but only IGF-I was shown to be dynamic over the course of a cycle and therefore implemented into the model. To validate the chosen model extension we developed scenarios from the literature in order to simulate the impact of negative energy balance as well as the effect of diet restrictions on the bovine oestrous cycle. Furthermore we got measurement data from Kawashima et al. (2007) and Cerri et al. (2011) for IGF, E2 and P4. The new model has just 8 parameters more, while maintaining the same solvability and stability in the initial values. It was possible to fit the model with the use of NLSCON to the measurement data for IGF, E2 and P4. In addition the scenarios allowed us to show that the model is able to simulate a negative energy balance in parts. Merely the return into the cyclic behaviour was faster than observed in vivo. One possible explanation would be, that the influence of IGF-I on the model is not strong enough. The model showed a deficit while simulating the scenarios since a marked reduction of the LH concentration still led to ovulation. Thus future research could be done in this direction, where it would probably be necessary to modify the follicle function or the hill function responsible for ovulation.