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Changes in Serum Magnesium Levels of Ruminants, as Influenced by Abrupt Changes in the Composition of the Diet Effect of Oral Administration of Various Inorganic and Organic Compounds on the Serum-Magnesium Level

Variationen im Blutmagnesiumgehalt bei Wiederkäuern verursacht von plötzlichen Änderungen in der Zusammensetzung des Futters. Die Wirkung oraler Beigabe anorganischer und organischer Stoffe auf den Magnesiumgehalt des Blutes

Varias joner i drøvtyggernes serum-magnesium-speil i tilknytning til plutselige forandringer i fórets sammensetning. Undersøkelse au serum-Mg-speilet etter orale tilskudd av forskjellige uorganiske og organiske komponenter

Summary

During a period of four years in succession samples of grass from tetany prone pastures, topdressed with large amounts of amraon-sulphate and potassiumsulphate, have been analysed throughout the tetany season each year, and the results have been compared with the analytical data obtained from corresponding samples of grass collected from normally dressed pastures. The content of Mg and Ca and the feed unit value of the tetany prone grass differed very little from the normal. The protein content, however, was exceptionally high, and rather great differences were found in the content of P, S, K, Na and the trace elements. Several feeding experiments have been carried out in order to test the hypomagnesaemic and/or the tetanygenic effect of these compounds as dietary supplements to ruminants. The feeding was performed under exact daily control and the experiments were supported by daily serum mineral analyses. Experiments carried out with diets containing protein and feed units in the same ratio as found in the highly topdressed pasture grass, proved that this unbalanced ratio undoubtedly played an important role in the hypomagnesaemia inducing effect of the grass. As long as the fodder was given in amounts high enough to cover the feed units requirements, the level of serum Mg remained unchanged. The falling tendency of the serum Mg level was, however, evident when the fodder rations were reduced to amounts insufficient to cover the feed unit requirements ot the cows — a situation often met with for shorter periods during pasturing. Hypomagnesaemia was produced within 3–4 days, whereas a similar reduction of a normally balanced fodder to cows had no serum Mg reducing effect in the course of twelve days.

Of other factors coming into play, especially K2HPO4, Na2HPO4, K2SO4 and Na2SO4 proved to influence the serum mineral balance. Oral applications of large doses of these substances to healthy sheep, produced neither pronounced hypomagnesaemia nor tetany. The initial drop in the levels of serum Mg and particularly serum Ca were, however, so remarkable that tetany very probably would have been provoked if the animals had been in a hypomagnesaemic state when the experiment started.

Experiments and results have been closely discussed. The conclusion has been drawn that the tetany prone effect of the heavily ammonsulphate dressed pastures could not possibly be conditioned by one single factor in the grass. A more possible explanation seems to be an unpropitious interaction of more active compounds present at the same time:

The first step in the development of the disorder, i. e. the hypomagnesaemic condition, seems principally to be due to the unproportionately high content of protein in relation to the feed unit value of the grass. Owing to the fact that the quantity of dietary protein is in excess even if the feed unit content does not cover the theoretical requirements, the milk production remains high and the cows are hampered in their efforts to accomodate to those reductions in food intake unevitably happening to occur on pasture. The next step, the convulsion of tetany, however, depends upon other, co-operating factors able to disturb the Ca-balance at the very moment when the serum Mg is already low. According to the serum Mg- and Ca-reducing effect brought about by diets supplemented with alkaliphosphates and -sulphates, the author incline to the view that the extremely high content of P, S, K and to some extent also of Na found in the tetany prone pasture grass, may be the background for this effect of the grass. Temperature, rainfall and other environmental factors have also been taken into consideration as influencing the appetite and the absorptioncoefficient.

Zusammenfassung

Im Laufe einer vierjährigen Periode wurde das Gras von einer Weide, welche stark mit Ammoniumsulphat und Kaliumsulphat gedüngt war und auf der häufig Tetanie festgestellt wurde, von Anfang des Weideganges bis zum Ausbruch der Tetanie kontinuierlich analysiert. Die Ergebnisse wurden mit Proben von einer normalgedüngten Weide verglichen.

Der Futterwert des Grases und der Gehalt an Mg und Ca wich nicht weiter von den Werten des normalgedüngten Grases ab. Der Proteingehalt war dagegen sehr hoch, und für die Gehalte an P, S, K, Na und Spurenelementen wurde eine relativ grosse Abweichung festgestellt. Eine Reihe von Fütterungsversuchen werden beschrieben in welchen diese Abweichungen in Diäte eingeführt wurden die im voraus genau berechnet waren. Der eventuelle hypomagnesaemische oder tetaniegene Effekt dieser Diäte wurde durch eine tägliche Kontrolle des Serummineralgehaltes untersucht. Versuche mit einem Futter dessen Protein- und Futterwert den Werten des Grases der Tetanie-Weide entsprach zeigten, dass dieses schlecht abgestimmte Verhältnis zweifellos für die Erklärung des hypomagnesaemischen Effektes eine grosse Rolle spielt. Der grosse Proteinüberschuss störte nicht die Mg-Bilanz wenn das Futter in so grossen Mengen verabreicht wurde, dass es im übrigen suffizient war. Der Serum-Mg-Gehalt zeigte jedoch eine deutlich abfallende Tendenz als die Futtermenge herabgesetzt wurde, wodurch der Futterbedarf nicht mehr ganz gedeckt wurde, was bei frühem Weidegang in kürzeren Perioden oft der Fall ist. Die Analysen zeigten deutlich Hypomagnesaemie nach 3 bis 4 Tagen. Bei normal abgestimmten Futter zeigte eine entsprechend verminderte Futtermenge nach dem Verlauf von 12 Tagen noch keine Reaktion.

Bei den übrigen geprüften Stoffen zeigte es sich, dass besonders eine Beigabe von K2HPO4, Na2HPO4, K2SO4 und Na2SO4 grossen Einfluss auf die Mineralstoffbilanz ausübten. Keiner der Stoffe verursachte jedoch Tetanie bei Schafen, welche sich im voraus in normaler Bilanz befanden. Der Fall sowohl in den Serum-Ca als auch in den Serum-Mg Werten war aber so gross, dass eine Tetanie höchst wahrscheinlich eingetroffen wäre bei einer im voraus niedrigen Mg-Bilanz.

Die Versuchspläne und Ergebnisse werden eingehend diskutiert, und der Verfasser konkludiert diese dahin, dass der tetaniegene Effekt, welcher in stark ammoniumsulphatgedüngten Weidegras festgestellt ist, nicht auf einen einzelnen Komponenten sondern auf ein ungünstiges Zusammentreffen verschiedener Faktoren zurückgeführt werden kann.

Die erste Stufe im Krankheitsverlauf — die Hypomagnesaemie scheint in erster Reihe von dem im Verhältnis zum Futterwert unverhältnismässig hohen Proteingehalt herzurühren. Weil ein Proteinüberschuss vorhanden ist — auch wo der Futterbedarf nicht gedeckt ist — setzt die Milchproduktion fort, weshalb die Kühe sich den zufälligen Reduktionen in der Futteraufnahme, welche immer bei frühem Weidegang eintreten werden, nicht anpassen können. Die zweite Stufe des Verlaufes — die Tetanie — ist darauf zurückzuführen, dass ausser dem geringen Mg-Niveau auch die Ca-Bilanz gestört ist.

Der Verfasser ist der Meinung, auf Grund der Ergerbnisse welche bei einer Fütterung mit normalem Futter nach Zusatz eines Überschusses an Alkali-Phosphat und -Sulphat erreicht wurden, dass besonders der grosse Gehalt an P, S, K und zum Teil Na im ammoniumsulphatgedüngten Weidegras diesen Effekt erklären kann. Temperaturänderungen, Niederschläge und Wetteränderungen wurden als mitwirkende Ursachen berücksichtigt, weil diese zweifellos den Appetit der Kühe und die Aufnahmefähigkeit des Organismus beeinflussen.

Sammendrag

Gjennom en fire års periode er prøver av gras fra sterkt ammonsulfat + kaliumsulfat-gjødslet tetanibeite blitt analysert kontinuerlig fra beiteslipp til tetaniutbrudd, og resultatene er blitt sammenlignet med tilsvarende analyser av prøver fra normalgjødslet beite.

Grasets fórenhetsverdi og dets innhold av Mg og Ca avvek ikke i særlig grad fra det som ble fun net i normalgj ødslet gras. Proteininnholdet var derimot meget høyt og en relativt stor avvikelse ble funnet med hensyn på innhold av P, S, K, Na og sporelementer. En rekke foringsforsøk er beskrevet, hvor disse avvikelser er innført i på forhånd nøyaktig beregnete dietter, og deres eventuelle hypomagnesemiske eller tetanigene effekt er blitt undersøkt ved daglig kontroll av serum mineral speilet. Forsøk med for hvis protein- og fôrenhetsverdi tilsvarte tetani-beitegrasets, viste at dette dårlig avbalanserte forhold utvilsomt må spille en stor rolle når det gjelder å forklare grasets hypomagnesemiske effekt. Det store proteinoverskudd forstyrret ikke Mg-balansen så lenge foret ble gitt i så store mengder at det ellers var fullverdig, men serum Mg-speilet viste tydelig fallende tendens da tilførselen ble nedsatt så fórenhetsverdien ikke lenger füllt ut dekket behovet, noe som ofte forekommer i kortere perioder ved tidlig beiteslipp. Analysene viste tydelig hypomagnesemi etter 3–4 døgn, mens samme nedslag i normalt avbalansert for ikke ga noen reaksjon i løpet av 12 døgn.

Av de øvrige stoffer som ble prøvet, ble særlig tilskudd av K2HPO4, Na2HPO4, K2SO4 og Na2SO4 funnet å ha betydelig innflytelse på mineralbalansen. Ingen av stoffene fremkalte tetani på sauer som på forhånd var i normal balanse, men fallet i så vel serum Ca som serum Mg verdiene var så stort at tetani høyst sannsynlig ville ha inntruffet hvis Mg-balansen på forhånd hadde vært lav.

Forsøksoppleggene og resultatene er inngående diskutert og forfatteren er kommet til den konklusjon at den tetanigene effekt som er påvist i sterkt ammonsulfat-gjødslet beitegras ikke kan tilskrives en enkelt komponent, men må skyldes et uheldig samspill mellom flere tilstedeværende komponenter:

Første trinn i sykdomsutviklingen, den hypomagnesemiske tilstand, synes i første rekke å skyldes grasets uforholdsmessig høye proteininnhold i forhold til fórenhetsverdien. Ved at proteinet er i overskudd også når forenhetsbehovet ikke er dekket, holdes melkeproduksjonen oppe og kuene kan ikke tilpasse seg de tilfeldige reduksjoner i fóropptak som alltid vil forekomme ved tidlig beiteslipp. Annet trinn i utviklingen, tetani, er et resultat av at også Ca-balansen svikter samtidig med at Mg-nivået er lavt. Ut fra de resultater som er oppnådd ved fóring med normalt fór tilsatt overskudd av alkali-fosfat og -sulfat er forfatteren av den oppfatning at det ammonsulf atgjødslete beitegrasets store innhold av P, S, K og til dels Na i særlig grad kan forklare denne effekt. Temperaturomslag, nedbør og andre forandringer i værforholdene er også tatt i betraktning som medvirkende årsaker, da det utvilsomt influerer på kuenes appetitt og organismens oppsugningsevne.

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Dishington, I. Changes in Serum Magnesium Levels of Ruminants, as Influenced by Abrupt Changes in the Composition of the Diet Effect of Oral Administration of Various Inorganic and Organic Compounds on the Serum-Magnesium Level. Acta Vet Scand 6, 150–177 (1965). https://doi.org/10.1186/BF03547074

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