Nachhaltige Verbesserung der Tiergesundheit

Autoren: Gertjan Streefland (Gründer), Jan de Rooy (CEO), and Floris Herrema (Senior Data Scientist), AHV (Animal Health Vision)

Ein entscheidendes Ziel der Initiative „One Planet – One Health“ ist es, die sorgfältige und begrenzte Anwendung traditioneller Behandlungsmethoden in der Tierhaltung sicherzustellen, um das weltweite Problem der Antibiotikaresistenz anzugehen. Der kontinuierliche Einsatz traditioneller Behandlungsmethoden in großen landwirtschaftlichen Betrieben gefährdet die Wirksamkeit der Behandlung, da er die Entstehung und Selektion resistenter Bakterienstämme und deren Ausscheidung in die Umwelt fördert.

Die Freisetzung aktiver antimikrobieller Wirkstoffe durch Gülle und landwirtschaftliche Entwässerung in die Umwelt verschlimmert die Gesamtverteilung resistenter schädlicher Bakterien (siehe Abbildung 1).

AHV konzentriert sich auf die Entwicklung und Vermarktung von Produkten auf der Basis pflanzlichen Extrakten für Ergänzungsfuttermittel und funktionelle Futtermittelkomponenten. Die Produkte verbessern die Tiergesundheit in verschiedenen Stresssituationen, die im natürlichen Lebenszyklus eines Tieres auftreten. Bei Milchkühen gehören zu diesen Stressmomenten das Trockenstellen, das Kalben und die Transitphase. Die Bewältigung solcher physiologischer und metabolischer Stresssituationen verringert wiederum das Risiko von Eutergesundheitsthematiken und anderen Herausforderungen, wie z. B. Klauen- und Uterusthematiken (Gebärmutterthematiken). Ein Schlüsselelement bei der Entwicklung von AHV Produkten ist die Prüfung einzelner Inhaltsstoffe und Mischungen auf ihre Fähigkeit, die bakterielle Kommunikation (Quorum Sensing)und die Biofilmbildung zu hemmen.

Die Wirksamkeit von AHV Produkten wird anhand verschiedener Datenverarbeitungsschritte und -modelle nachgewiesen. Durch die Verwendung statistischer Signifikanzverfahren wie dem Welch-Test und dem T-Test wird die Genauigkeit des eingesetzten Modells verbessert. Darüber hinaus lässt sich so feststellen, ob die beobachteten Unterschiede zwischen Gruppen oder Bedingungen statistisch signifikant sind. Diese Verfahren helfen bei der Bewertung der Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit der Datenanalyse und letztlich bei der Beurteilung der Wirkung von AHV Produkten.

Von Einzeldaten zu modellbasierten Populationsdaten

Im Einklang mit dem Leitbild der AHV, die Tiergesundheit und das Tierwohl zu fördern und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit in Milchviehbetrieben zu verbessern, hat die AHV statistische Instrumente und Modelle entwickelt. Diese Instrumente erleichtern die Wiederholung der beobachteten Ergebnisse. Diese Ergebnisse kommen zum einen von einzelnen landwirtschaftlichen Betrieben, die das AHV Konzept umsetzen. Zu anderen kommen sie aus der breiteren Milchviehpopulation bestimmter Länder, wie z. B. den Niederlanden. Zu den eingesetzten Modellen gehören die Gradientenverstärkung und statistische Signifikanzverfahren wie der Welch- und der T-Test.

Gradientverstärkung (Gradient Boosting, kurz GBS) ist eine Methode des maschinellen Lernens, bei der mehrere Entscheidungsbäume für Klassifizierungs- und Regressionsaufgaben nacheinander erstellt werden. Jeder Baum korrigiert Fehler des vorherigen und erhöht so die Genauigkeit des Modells. Statistische Signifikanzverfahren wie der Welch-Test und der T-Test bewerten, ob beobachtete Unterschiede zwischen Gruppen oder Bedingungen statistisch relevant sind, und helfen bei der Beurteilung der Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit der Ergebnisse der Datenanalyse.

AHV Resultate

1. Langlebigkeit – In dieser Studie wurden zwei Fälle verglichen: mit AHV versorgte Tiere und nicht mit AHV versorgte Tiere. Insgesamt nahmen 64.467 Tiere an der Studie teil. Zwischen diesen beiden Gruppen wurden signifikante Unterschiede mit einem außergewöhnlich niedrigen p-Wert beobachtet (Größenordnungen von p ≤ 0,001). Für Milcherzeuger bedeutet dies, dass Kühe, die AHV Produkte erhalten haben, durchschnittlich 0,71 Jahre älter werden (Abgangsalter), als Kühe, die keine AHV Produkte erhielten. Die längere Lebens- und Nutzungsdauer ist ein Indikator für eine verbesserte Tiergesundheit und bietet in der Milcherzeugung erhebliche wirtschaftliche Vorteile.

2. Milchleistung – Um die Beziehung zwischen der somatischen Zellzahl (SCC) und der ISK (Milchleistung) zu bestimmen, wurde ein Spearman-Rangkorrelationskoeffiziententest durchgeführt. Auch hier bestand das übergeordnete Ziel darin, mit dem AHV behandelte Tiere mit nicht mit dem AHV behandelten Referenztieren zu vergleichen. Eine somatische Zellzahl von mehr als 200.000 Zellen/ml wurde als Indikator für Herausforderungen mit der Eutergesundheit angesehen. Die Ergebnisse zeigen einen statistisch signifikanten Unterschied mit einem p-Wert von weniger als 0,05. Die AHV Gruppe zeigte bei steigender Zellzahl einen geringeren Rückgang der Milchleistung (als die Kontrollgruppe).Dies deutet auf eine schwächere Korrelation zwischen Zellzahl und Milchproduktion in der AHV Gruppe hin. Damit lässt sich auf eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Eutergesundheitsherausforderungen schließen.

3. Prognose der Milchleistung – Der Algorithmus für maschinelles Lernen GBS wurde angewendet, um die Milchleistung für drei verschiedene Milchviehbetriebe vorherzusagen. Obwohl die angewandte Gradientenverstärkungstechnik nicht mit einem Test auf statistische Signifikanz kompatibel ist, zeigen die Ergebnisse, dass das GBS-Modell sehr genaue Vorhersagen traf. Im Validierungssatz lag der größte Fehler bei der Vorhersage der Milchproduktion bei weniger als 2,5 %. Das Modell zeigte, dass die Verwendung von AHV Produkten wie Quick Tablet und Extra Tablet  die Milchleistung auf allen drei in diesem ersten Versuch einbezogenen Milchviehbetrieben verbesserte.

Fazit

AHV entwickelt naturbasierte Lösungen, die darauf abzielen, die Tiergesundheit und -produktivität zu verbessern und den Einsatz traditioneller Methoden in landwirtschaftlichen Betrieben zu verringern. Um die positiven Auswirkungen auf die Gesundheit zu veranschaulichen, wurden ausgefeilte statistische Modelle verwendet, um Daten aus großen Tierpopulationen zu vergleichen. Die kontinuierliche Verwendung traditioneller Methoden in großen landwirtschaftlichen Betrieben gefährdet die Wirksamkeit der Behandlung, da sie die Entstehung und Selektion resistenter Bakterienstämme und deren Ausscheidung in die Umwelt fördert.