Zugl.: München, Univ., Diss., 2008

Zugl.: Berlin, Freie Universiẗat, Diss., 2009.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2009.

Zugl.: Giessen, Univ., Diss., 2009

Le remodelage osseux est un processus qui permet le renouvellement du tissu osseux tout au long de la vie des individus (Toppets et al. 2004). Il est bien connu que le remodelage est influencé à la fois par l’environnement mécanique (charges, activités) et par les besoins métaboliques (Pearson et Lieberman 2004; Rosas et Martinez-Maza 2010). Cependant, les effets des charges mécaniques sur le remodelage osseux restent encore peu compris (Lad and al. 2016; Pfeiffer and al 2006). Cette étude a pour but d’évaluer les réponses microscopiques des os aux charges mécaniques. L’échantillon étudié correspond à des paires de seconds métacarpes, issues de deux populations d’origine géographique distinctes (n=103, 55 Euro-Canadiens et 48 Inuits). À partir de section en coupe provenant de la mi-diaphyse, les lames minces ont été analysées selon quatre quadrants anatomiques : antérieur, médial, postérieur et latéral. Afin de contrôler les facteurs non mécaniques qui influencent le remodelage (tels l’âge) l’asymétrie entre les paires des métacarpes est calculée pour toutes les variables étudiées. Les charges sont estimées par les valeurs d’asymétrie de trois variables biomécaniques macroscopiques : Imax, Imin et J. Les asymétries de la densité de population des ostéons (OPD), de l’aire moyenne des ostéons et des canaux de Havers furent calculées pour estimer la réponse osseuse microscopique. De plus, il fut testé l’effet de la densité de population des ostéons sur leur aire moyenne. Les résultats démontrent que la densité d’ostéons diminue pour certains groupes (chez les hommes de St Thomas, r = - 0,412 et les femmes Inuits r = -0,547), et que les aires moyennes des ostéons et des canaux de Havers augmentent dans le quadrant antérieur du métacarpe le plus chargé (chez St-Thomas r = 0,297). De plus, il existe une relation négative entre l’augmentation de la densité d’ostéons et leur aire moyenne, dans le quadrant postérieur des femmes de St Thomas (r = -0,496). En conclusion, les charges mécaniques ont un impact sur la microstructure de l’os, rendant possible l’étude des charges à travers l’analyse histomorphologique du tissu osseux. / Bone remodeling is the process by which the skeleton can be renewed throughout the life of individuals (Toppets and al. 2004). It is well known that bone remodeling is a function of both mechanical (loads, activities) and non-mechanical factors such as metabolic needs of the bone (Pierson and Lieberman 2004; Rosas and Martinez-Maza 2010). However, the effects of mechanical environment on bone remodeling still remain poorly understood (Lad and al. 2016; Pfeiffer and al. 2006). This study aims to evaluate the microscopic bone responses to mechanical loading. The sample analyzed represents pairs of second metacarpal from two genetically separated populations (n=103, 55 Euro-Canadiens and 48 Inuits). From mid-shaft sections, thin sections were analyzed using four anatomical quadrants: anterior, medial, posterior and lateral. In order to control the influence of non-mechanical factors on bone remodeling, the asymmetry between pairs of metacarpals is calculated for each variable studied. Mechanical loading is estimated from the asymmetry values of three macroscopic biomechanical variables: Imax, Imin and J. Besides, asymmetries of osteon population density (OPD), mean areas of osteons and Havers canals were measured to estimate the microscopic bone response. Furthermore, it was tested the effect of osteon population density on osteon area. Results show that osteon population density decreases in some groups (in St-Thomas men r = - 0,412 and Inuit women r = -0,547), and the mean area of osteon and Havers canals increase in the more loaded side (in St-Thomas r = 0,297). In addition, there is a negative relationship between increased density of osteons and their mean areas in the posterior quadrant in St-Thomas women (r = -0,496). In conclusion, mechanical loading seems to have an impact on bone microstructure, making possible the inference of mechanical loadings through the study of bone histomorphology.

Einleitung: Lahmheiten bedingt durch Klauenläsionen spielen als Ursache von Tierabgängen in der Schweinehaltung eine sehr große Rolle. Speziell zur Histomorphologie der Laminitis beim Schwein gibt es jedoch kaum Untersuchungen. Ziel der Untersuchungen: Es soll geklärt werden, ob Laminitis bei den Schweinen der untersuchten Population überhaupt auftritt und wenn ja, durch welche Histomorphologie diese Erkrankung gekennzeichnet ist. Gleichzeitig soll untersucht werden, ob sich die Haltung bzw. die Qualität der Muttersau auf Prävalenz und Qualität der Laminitis bei deren Nachkommen auswirken kann. Tiere, Material und Methoden: Untersucht wurden 329 verschieden alte Schweine aus einem Tierversuch mit unterschiedlichen Haltungsbedingungen und Muttersau-Qualitäten. Die Altersgruppen setzten sich wie folgt zusammen: 115 Ferkel am 3. Lebenstag (Saugferkel), 111 Ferkel am 11. Tag nach dem Absetzen (Absatzferkel) sowie 103 adulte Tiere zum Mastende (Mastschweine). Es wurde jeweils die mediale sowie die laterale Klaue einer Gliedmaße untersucht. Unterschieden wurde zwischen Tieren mit normaler und verbesserter Haltung sowie zwischen Tieren mit guter und schlechter Muttersauen-Qualität. Die verbesserte Haltung zeichnete sich durch zusätzliches Heu-/Strohangebot, Mutter-Kind-Beckentränken, Schalentränken sowie durch eine Trinkwasserhygienisierung mittels Chlorbleichlauge aus. Die jeweilige Sauen-Qualitätsgruppe leitete sich von den Ergebnissen der Bonitur der Muttersauen im Hinblick auf Entzündungsanzeichen an den Klauen und der Milchleiste um den 50. Trächtigkeitstag ab und wurde auf die Ferkel übertragen. Das routinemäßig aufgearbeitete Probenmaterial wurde anhand verschiedener Laminitis-typischer Merkmale lichtmikroskopisch untersucht. Zur Auswertung herangezogene statistische Methoden umfassten einen Mann-Whitney-Test (Parameter im Vergleich mit den Haltungs- & Sauen-Qualitätsgruppen) sowie einen Kruskal-Wallis-Test mit „Dunnʾs multiplem post-hoc-Test“ (Parameter im Vergleich mit den drei Altersgruppen). Für den Parameter „Abweichungen von der Lederhaut-blättchenform“ wurden Zusammenhänge zwischen den Haltungs-, Sauen-Qualitäts- und Altersgruppen jeweils mittels einer Häufigkeitstabelle dargestellt. Weiterführend wurden ein exakter Test nach Fisher (Haltung & Sauen-Qualität) sowie ein Chi-Quadrat-Test mit einem exakten Test nach Fisher als post-hoc-Test (Altersgruppen) durchgeführt. Ergebnisse: Die überwiegende Mehrheit der Tiere zeigte Abweichungen von der Lederhautblättchenform im Sinne einer Zergliederung der Lederhautblättchen. Bezogen auf die ausgewerteten Klauen fand sich bei der Mehrzahl eine Mehrfach-Zergliederung. Mastschweine wiesen im Vergleich zu Saugferkeln einen signifikant höheren Anteil an Abweichungen von der Lederhautblättchenform (Zergliederung) auf. Weiterhin nahm die Länge der Lederhautblättchen mit dem Alter signifikant zu. Altersabhängige Effekte zeigten sich auch bei subepithelialen Ödemen, die bei den Saugferkeln im Vergleich zu den anderen Altersgruppen signifikant stärker ausgeprägt waren. Absatzferkel und Mastschweine wiesen hingegen signifikant mehr epitheliale, interzelluläre Ödeme auf. Weiterhin wurden signifikant stärkere Leukozyteninfiltrate bei den Mastschweinen (vornehmlich Lymphozyten) festgestellt. Absatzferkel wiesen im Vergleich zu den Mastschweinen signifikant mehr Thromben auf. Haltungsabhängige Effekte wurden bei der Lederhautblättchen-assoziierten epithelialen Hyperplasie und bei den epithelialen, interzellulären Ödemen beobachtet, wobei jeweils nur die Tiere der verbesserten Haltung signifikante Effekte zeigten. Saugferkel wiesen die höchsten epithelialen Schichtdicken auf. Es zeigten sich signifikant mehr epitheliale, interzelluläre Ödeme bei Absatzferkeln und Mastschweinen. Die Faktoren Alter und Haltung hatten allerdings keinen signifikanten Einfluss auf das Vorkommen von epithelialen, intrazellulären Ödemen und subepithelialen Blutungen. Hinsichtlich der Muttersauen-Qualität zeigten sich keinerlei signifikante Effekte bei den untersuchten Parametern. Weitere untersuchte Parameter wie „Hornkappen“, subepitheliale Fibrose, subepitheliale/epitheliale Nekrose, Hyperämie, intraepitheliale Blutungen, Hämosiderose, Vaskulitis sowie Arteriosklerose wurden nicht nachgewiesen. Mittels PAS-Reaktion fanden sich keine Hinweise auf Basalmembrandegenerationen. Schlussfolgerungen: Laminitis-typische histopathologische Veränderungen waren bei den untersuchten Schweinen nicht nachweisbar. Nichtsdestotrotz wurden wertvolle Erkenntnisse zur Histomorphologie des dermo-epidermalen Übergangs des Wandsegmentes gewonnen, die für weitere Untersuchungen an der Schweineklaue von Nutzen sein werden. Hierbei sind zum einen neu gewonnene Daten zur Schichtdicke des Stratum germinativum in Abhängigkeit vom Alter des Tieres und zum anderen neue Erkenntnisse hinsichtlich der bei einer Mehrzahl der Tiere vorgefundenen Zergliederung der Lederhautblättchen zu nennen.

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Die equine Endometrose ist eine irreversible periglanduläre und/oder stromale Fibrose, betroffene Uterindrüsen zeigen meist glanduläre Alterationen und häufig eine zyklusasynchrone Differenzierung. Sie ist eine der wichtigsten Ursachen für Fruchtbarkeitsstörungen von Stuten und reduziert - abhängig von ihrer qualitativen und graduellen Ausprägung - die zu erwartende Abfohlrate. Fehldifferenzierte Endometrien treten nach neueren Erkenntnissen häufiger (16 % während der Decksaison) auf als bisher angenommen. Sie sind durch Abweichungen des endometrialen Funktions- und oder Aktivitätszustandes gekennzeichnet, wobei die irreguläre glanduläre Differenzierung (IGD) eine vollständige Pleomorphie ihrer Drüsenanschnitte zeigt. Die ungleichmäßige glanduläre Differenzierung (UGD) ähnelt mit ihren vom Grundzustand des Endometriums abweichend differenzierten Drüsennestern, die bisher als nicht-fibrotisch angesehen wurden, der equinen Endometrose. Bislang finden Fehldifferenzierungen (Ausnahme: die Atrophie in der Decksaison) keine Erwähnung im Kategorisierungsschema der Endometriumbioptate. Tatsächlich sind sie jedoch auch als fertilitätsmindernd anzusehen. Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, mittels vergleichender lichtmikroskopischer und immunhistologischer Untersuchung der UGD und der Endometrose in Serienschnitten (n = 837) von Endometriumbioptaten (n = 33), neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, ob die UGD eine Frühform der Endometrose darstellt. Die Bioptate wurden 31 Stuten während der Decksaison (April bis September) der Jahre 1998 - 2012 entnommen und anhand ihrer Befunde in Gruppen eingeteilt: Stuten in Gr. 1 (n = 10) weisen eine UGD auf, Gr. 1a (n = 3) ist durch eine UGD und eine IGD, Gr. 2 (n = 10) durch eine UGD und eine Endometrose gekennzeichnet, während Gr. 2a (n = 10) eine UGD, eine Endometrose und eine IGD zeigt. Als Kontrollen dienten jeweils 5 Biopsien mit unveränderten Endometrien bzw. einer ggr. Endometrose. Die Serienschnitte wurden routinemäßig aufgearbeitet und mittels H.-E. gefärbt oder immunhistologischen Behandlungen zum Nachweis von α-Aktin, Desmin, Vimentin, Laminin, Östrogen- und Progesteronrezeptoren unterzogen. Die Ergebnisauswertung erfolgte semi-quantitativ und ohne die Erstellung einer Statistik. Alle ausgewählten UGD-Nester wurden in 3 Schnittebenen des Gewebes lichtmikroskopisch auf das Vorhandensein und die Ausprägung periglandulär angelagerter Stromazellen (PSC) überprüft. Dabei wiesen in Schnittebene 1 die Mehrzahl (78,15 %) der Drüsen innerhalb der UGD-Nester PSC auf, die häufig einschichtig (67,56 %), seltener (30,38 %) zwei- bis dreischichtig auftraten und die Drüsen meist (73,42 %) maximal zur Hälfte und selten (7,07 %) vollständig umschlossen. In tieferen Schnittebenen konnte eine dezente Zunahme der zwei- bis dreischichtigen PSC (35,85 % bzw. 34,67 %) festgestellt werden, welche die betroffenen Drüsen etwas häufiger vollständig umfassten (10,53 % bzw. 10,03 %). Immunhistologisch nimmt die α-Aktin-Expression innerhalb der UGD und (stärker ausgeprägt) in der Endometrose gegenüber unveränderten Stromazellen zu. Desmin wird im Vergleich mit unveränderten Arealen in der UGD und in der Endometrose von einem höheren Prozentsatz positiver Stromazellen exprimiert, jedoch – wie in der Literatur bereits für die UGD, nicht aber für die Endometrose, berichtet - mit verminderter Intensität. Die stromale Vimentin-Expression ist in UGD und Endometrose gegenüber den unveränderten Arealen insgesamt erhöht, wobei der Prozentsatz Vimentin exprimierender Stromazellen in der UGD etwas höher ausfällt als in der Endometrose. Auch die Drüsenepithelien zeigen in beiden Alterationen einen leicht erhöhten Prozentsatz und v.a. erhöhte Intensität von Vimentin. Für die Basallamina-Komponente Laminin kann v.a. ein verbreitertes/aufgefasertes, diskontinuierliches oder fehlendes, teilweise auch dünneres Erscheinungsbild um Drüsen in der UGD und in der Endometrose festgestellt werden. Die ER und PR werden von den Stromazellen in UGD und Endometrose insgesamt reduziert exprimiert, die Epithelzellen zeigen insbesondere für die ER eine leicht erhöhte Expression gegenüber unveränderten Drüsen. Zusammenfassend weist ein Großteil der UGD-Drüsen PSC auf. Dies lässt, in Verbindung mit dem vom unveränderten Endometrium abweichenden immunhistologischen Expressionsmuster der UGD sowie (meist stärker ausgeprägt) der Endometrose, den Schluss zu, dass die UGD eine Frühform der Endometrose darstellt. Daraus folgt die Notwendigkeit einer Überarbeitung und Ergänzung des histomorphologischen Kategorisierungsschemas für Endometriumbioptate, wobei für die UGD dieselbe (gradabhängige) prognostische Bewertung wie für die Endometrose angenommen werden muss. Künftige Studien können anhand von Verlaufsuntersuchungen überprüfen, ob UGD-Stuten in einem definierten Zeitraum eine den Kriterien des Kategorisierungsschemas entsprechende Endometrose entwickeln. / Equine endometrosis is known as periglandular and/or stromal fibrosis in combination with glandular alterations. In view of their function and/or activity, the affected glands often are deviating from the physiological stage of the cycle. It is one of the most important reasons for reduced fertility in mares and - in dependence on quality and degree - partly leads to a distinct reduction of the expected foaling rate. According to recent findings, endometrial maldifferentiations occur more often (16% during the breeding season) than expected. Affected endometria are characterised by glands deviating from the physiological stage of the cycle regarding their function and/or activity. The irregular glandular differentiation (IGD) shows a polymorphy of epithelial cells within one gland cross-section, while the unequal glandular differentiation (UGD) reminds on endometrosis because of the glandular nests, up to now seen as non-fibrotic, deviating from the stage of the cycle. Until now, endometrial maldifferentiations, excluding atrophia during the breeding season, are not mentioned in the catgorisation system for endometrial tissue examination. But in fact, they also are reducing the fertility. So the aim of this study was to get new insights if UGD is an early form of endometrosis by comparative histomorphological and immunohistochemical examinations on serial slides (n = 837) of 33 endometrial tissue specimens with UGD and endometrosis. The biopsies were taken of 31 mares during physiological breeding season (April to September) between 1998 and 2012 and grouped according to their diagnostic findings: The mares in group 1 (n = 10) show UGD, group 1a (n = 3) shows UGD and IGD while Group 2 (n = 10) is characterised by the presence of UGD and endometrosis and group 2a (n = 10) by UGD, endometrosis and IGD. Each 5 tissue samples without alterations, respectively a mild endometrosis served as controls. All serial slides (n = 837) were routinely processed and stained by hematoxylin and eosin or underwent an immunohistochemical treatment to detect α-actin, desmin, vimentin, laminin, estrogen- und progesteronreceptors. The evaluation of the results was carried out semi-quantitatively and without statistical analysis. Each three slide levels of the tissue samples were examined by light microscopy, if and of which gradual occurrence periglandular arranged stromal cells (PSC) were noticeable in deeper areas of the selected UGD-nests. In slide level 1 most of the glands (78.15%) within UGD show PSC, which mostly (73.42%) surrounds maximally half of the affected gland and rarely (7.07%) the whole gland, often (67.56%) consists of one layer and less frequently (30.38%) of two or three layers. A slight increase of PSC with two or three layers (35.85% respectively 34.67%) is detectable in deeper slide levels, also more often a complete surrounding of the glands (10.53% respectively 10.03%) by the PSC is seen. The immunohistochemical investigations reveal, compared to unchanged stromal cells, an increase of the stromal α-actin-expression in UGD and (stronger) in endometrosis. Desmin is expressed by a higher percentage of stromal cells in UGD as well as in endometrosis, but with reduced intensity. This is already described in literature for UGD but not for endometrosis. The stromal vimentin-expression is increased towards the unchanged areas in UGD and endometrosis, but the percentage of vimentin-positive stromal cells is slightly higher within UGD than within endometrosis. Vimentin also is detectable with slightly hightened percentage and first of all stronger intensity in epithelial cells of both alterations. Laminin, which is a part of the basal lamina, can be found around glands and around UGD- and fibrotic glands primarily is characterised by a widened/filamentous, discontinuous or missing, sometimes also slighter morphology. Compared to the unchanged areas, the stromal cells in UGD and endometrosis express the ER and PR in a reduced way, while epithelial cells show a slightly increased expression, especially for the ER. To sum up, a big part of the glands within UGD is characterised by PSC. In association with the immunohistochemical expression pattern of UGD and endometrosis differing (mostly stronger in endometrosis) from those of the unchanged endometrium, this is regarded as an aproach of UGD towards endometrosis, which suggests UGD being an early form of endometrosis. Because of that, a revision and completion of the histomorphological categorisation system for endometrial tissue samples is necessary, assuming the same prognostical evaluation für UGD as for endometrosis, that depends on the degree of the alterations. Future studies could verify, if mares suffering from UGD are developing an endometrosis according to the diagnostical criteria of the categorization system by a defined period of time.