Changes of inner teat morphology caused by the milking process and by incomplete milking during dry-off as assessed by innovative technologies

Abstract

In dairy farming, the timing of the lactation cycle and the way of milk removal differ considerably from the natural conditions. Ensuring good health and wellbeing of farm animals is of great interest from both an economic and ethical point of view. Through the use of innovative technologies in this thesis, new insights into the effects of milking on the inner teat morphology as well as the effects of incomplete milking for gently preparing the mammary gland to dry-off were acquired.<br /> By machine milking, the teat morphology is subject to modulating influences that may impede the local defense mechanisms of the teat canal. These internal effects were repeatably visualized and analyzed using high-resolution ultrasound technology (18 MHz). Focusing on the distal teat canal, three new traits of inner teat morphology were established, and associations with udder health-related and animal specific parameters were revealed.<br /> In addition, a protocol for successive incomplete milking was established based on the development of an innovative milking software, by which the milking cluster is taken off, when a specified amount of milk is removed instead of the common practice that is based on reduced milk flow indicating the emptying of the udder. The new protocol allows for reducing the milk yield of dairy cows in order to prepare the animals for the dry period. The targeted performance depression was likewise as successful as the maintenance of good udder health conditions in cows that were identified as healthy before beginning of the experiment (somatic cell counts < 100.000 cells/mL without bacteriological findings in each quarter milk). The expected early induction of involution by the long-term retention of residual milk in the udder was confirmed by increased concentrations of the acute phase protein haptoglobin in skim milk. Internal teat morphology was also assessed by high-resolution ultrasound in this trial. As expected, significantly less changes in the morphological traits could be verified when milking with the early induced cluster take-off.<br /> The present thesis contributes to a better assessment of the effects of the milking process on teat tissue and, in addition, presents a novel way to prepare healthy dairy cows in an animal friendly and gradual manner for the critical management phase at the end of lactation end, by application of innovative technologies.

<strong>Veränderungen der inneren Zitzenmorphologie durch den Melkprozess und Effekte von unvollständigem Melken vor dem Trockenstellen: neue Erkenntnisse durch Anwendung innovativer Technologien</strong><br /> In der modernen Milchviehhaltung unterscheiden sich der Verlauf des Laktationszyklus und die Art des Milchentzugs deutlich von den Bedingungen unter natürlichen Gegebenheiten. Die Gewährleistung von guter Gesundheit und Wohlbefinden unserer Nutztiere ist sowohl aus ökonomischen, als auch aus ethischen Gesichtspunkten von größtem Interesse.<br /> Durch Anwendung innovativer Technologien konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit neue Einblicke in die Einflüsse des Melkens auf die innere Zitzenmorphologie, sowie die Einflüsse von unvollständigem Melken vor dem Trockenstellen gewonnen werden. Durch maschinelles Melken unterliegt die Milchkuhzitze modulierenden Einflüssen, welche die lokalen Abwehrmechanismen des Zitzenkanals einschränken können. Diese inneren Auswirkungen konnten mit Hilfe von hochauflösender Ultraschalltechnik (18 MHz) wiederholbar visualisiert und analysiert werden. Mit besonderem Fokus auf die Morphologie des distalen Zitzenkanals wurden drei neue Messparameter etabliert und zudem Zusammenhänge zu eutergesundheitsrelevanten und einzeltierspezifischen Parametern aufgedeckt. Mittels einer innovativen Melksoftware wurde ein Verfahren für sukzessiv unvollständiges Melkens erarbeitet, welches zur Milchmengenreduzierung bei hochleistender Milchkühe in Vorbereitung auf die Trockenstehphase dient. Die gezielte Leistungsdepression war hierbei ebenso erfolgreich wie die Beibehaltung einer guten Eutergesundheit bei entsprechender Eignung des Tieres zu Beginn des Versuchs (somatische Zellzahl < 100.000 Zellen/mL ohne bakteriologischem Befund in allen Vierteln). Die vermutete frühzeitige Einleitung der Involution durch das langfristige Belassen von Restmilch im Euter wurde anhand von der Konzentration des Akut-Phase-Proteins Haptoglobin in der Milch bestätigt. Auch in diesem Versuch wurde die zuvor etablierte Evaluierung der Einflüsse der Melktechnik auf die interne Zitzenmophologie mittels Ultraschalltechnik angewendet. Wie zu erwarten, konnte mit der vorzeitigen Melkzeugabnahme deutlich geringere Veränderungen in den Messmerkmalen verifiziert werden als bei konventionellen Melkbedingungen. Die erarbeiteten Methoden dieser Arbeit tragen zu einer verbesserten Bewertung der Auswirkungen des Melkprozesses bei, und eröffnen zudem eine neuartige Möglichkeit gesunde Milchkühe schonend und schrittweise auf die kritische Managementphase des Abmelkens am Laktationsende vorzubereiten.