Die hier vorliegenden klinischen und experimentellen Arbeiten hatten zum Ziel apoptotische Mechanismen einer Schädigung des unreifen zentralen Nervensystems näher zu charakterisieren. Im tierexperimentellen Teil der Studien wurden apoptotische Faktoren und deren Regulation an zwei unterschiedlichen experimentellen Schädigungsmodellen des unreifen Gehirns (Hypoxie, Trauma) untersucht, mit dem Ziel mögliche neuroprotektive Ansätze zu identifizieren. In einem weiteren Teil der Arbeiten ging es darum, die Darstellung der Hirnschädigung von sehr unreifer Frühgeborenen in der Magnetresonanztomographie (MRT) histologisch an Autopsiematerial zu vergleichen. An Autopsiefällen mit pontosubikulärer Nekrose (PSN) wurde die Bedeutung der pro-apoptotischen Marker CD95/Fas/Fas Ligand bei einer Hypoxie erarbeitet. Der klinische Teil der Untersuchungen hatte die Identifizierung Apoptose-regulierender Faktoren (lösliche Form von Fas/Fas Ligand, Caspase 3) im Liquor von Patienten mit Hydrozephalus zum Ziel. Die in dieser kumulativen Habilitationsschrift aufgeführten Arbeiten haben die weitreichende Rolle apoptotischer Mechanismen, insbesondere des Zelloberflächenrezeptors CD95/Fas, in unterschiedlichen klinischen und experimentellen Schädigungsmodellen des unreifen Gehirns demonstriert und weiterführende Fragestellungen aufgezeigt. Im klinischen Umfeld besteht mit neueren bildgebenden Verfahren und der Untersuchung löslicher apoptotischer Marker die Möglichkeit, Schädigungen des Gehirns näher zu charakterisieren. Mit diesen Untersuchungen wurden zudem Grundlagen zur Identifikation möglicher neuroprotektiver Angriffspunkte erarbeitet. / The studies presented here aimed at the investigation of apoptotic mechanisms in the context of damage to the immature central nervous system. The expression and regulation of apoptotic factors was demonstrated in two experimental animal models of damage to the immature brain (hypoxia, trauma), in order to identify possible neuroprotective strategies. The aim of an additional study was to compare the magnetic resonance imaging (MRI) appearances of the immature brain with neuropathological findings at post-mortem examination. In human autopsy material consisting of cases with pontosubicular necrosis (PSN) the expression of pro-apoptotic markers (CD95/Fas/Fas ligand) was demonstrated. The clinical part of the projected investigations identified apoptosis-regulating elements (soluble Fas /Fas ligand, Caspase-3) in the cerebrospinal fluid (CSF) of children with hydrocephalus. The clinical and experimental studies confirmed the importance of apoptotic mechanisms in the pathophysiology of neurodegeneration in the immature brain. In a clinical setting new MRI imaging procedures and identification of novel biochemical markers have the potential to further characterize damage processes. The investigations presented here identified molecular targets for possible neuroprotective therapies.

Einleitung: Französische Bulldoggen (FBD) werden beinahe täglich zur weiteren Abklärung intrakranieller Erkrankungen in der Klinik für Kleintiere der Universität Leipzig vorgestellt. Die während der Magnetresonanztomographie (MRT) des Gehirns häufig beobachtete subjektive Ventrikulomegalie der Seitenventrikel (SV) wirft die Frage auf, ob es sich hierbei um einen rassespezifischen Normalbefund oder einen Befund mit pathologischem Charakter handelt. Ziele der Untersuchung: Ziel war die Messung der Volumina der SV neurologisch unauffälliger FBD sowie der Vergleich dieser Werte mit denen des Dackels als mesozephaler Referenzrasse mit einer ähnlichen Körpermasse. Darüber hinaus wurde der Einfluss von Gewicht, Geschlecht, Kastrationsstatus und Alter der Tiere auf die Volumina untersucht. Die Häufigkeit optisch wahrnehmbarer ventrikulärer Asymmetrien für beide Rassen sowie deren Seitenverteilung wurde erfasst und die Grenze für die optische Wahrnehmung einer Asymmetrie ermittelt. Tiere, Material und Methoden: Insgesamt wurden vierzig FBD und fünfzehn Dackel prospektiv in die Studie aufgenommen. Auf der Basis eines Besitzerfragebogens zu neurologischen Symptomen (Verhalten des Tieres, Koordinationsstörungen, epileptische Anfälle) und einer klinischen neurologischen Untersuchung wurden die Tiere als neurologisch unauffällig hinsichtlich intrakranieller Erkrankungen eingestuft. Von jedem Tier wurden T1-gewichtete MRT-Aufnahmen des Gehirns in transversaler Schnittebene (Schichtdicke 2,0 mm) angefertigt. Zufallsbefunde in der MRT-Untersuchung, welche die Morphologie des Gehirnparenchyms, die Liquorzusammensetzung oder den Liquorfluss beeinflussen könnten, führten zum Ausschluss der Tiere. Die SV der Hunde wurden über die Software ITK-SNAP manuell segmentiert und volumetrisch vermessen. Zusätzlich wurden die SV rein optisch hinsichtlich vorliegender Asymmetrien beurteilt. Im positiven Fall wurde die größere Seite dokumentiert. Die Analyse der Bilddaten wurde einmalig durch die über Erfahrung in der manuellen Segmentation verfügende Autorin (JD) selbst durchgeführt. Die ermittelten Daten beider Rassen wurden durch mehrere Medianvergleichstests auf signifikante Unterschiede geprüft (Wilcoxon-Mann-Whitney-Test, χ² – Test, Kruskal-Wallis-Test, van der Waerden-Test). Der Einfluss von Geschlecht, Kastrationsstatus, Alter und Gewicht der Tiere auf das Seitenventrikelvolumen wurden mit einer linearen Regressionsanalyse überprüft. Die Durchführung dieser Studie fand Zustimmung durch die Ethikkommission der Veterinärmedizinischen Fakultät der Universität Leipzig. Ergebnisse: Das Volumen der SV der FBD belief sich im Median auf 786 mm³ (linker SV = 380 mm³; rechter SV = 413 mm³). Das Volumen der SV der Dackel lag im Median bei 1141 mm³ (linker SV = 589 mm³; rechter SV = 619 mm³). Der Unterschied der Volumina zwischen den Rassen war, unabhängig vom gewählten Testverfahren, statistisch nicht signifikant. Alter (p = 0,28), Geschlecht (p = 0,39), Kastrationsstatus (p = 0,09) und Gewicht (p = 0,60) der Tiere hatten keinen statistisch signifikanten Einfluss auf das Gesamtvolumen der SV. Asymmetrien der SV lagen bei 50 % der FBD und 60 % der Dackel vor, wobei in 50 % (FBD) bzw. 66,7 % (Dackel) dieser Fälle der linke SV vergrößert war. Die Seitenverteilung des größeren Ventrikels bei vorliegender Asymmetrie hatte sowohl für die FBD (p = 0,83) und den Dackel (p = 0,35) keine statistische Signifikanz. Asymmetrien zwischen den beiden SV konnten ab einem prozentualen Volumenunterschied von 22 % sicher optisch von der Untersucherin (JD) in den MRT-Aufnahmen erkannt werden. Schlussfolgerung: Die Vermutung, dass FBD zu einem erhöhten Volumen der SV und damit physiologisch zu Ventrikulomegalien neigen, konnte nicht bestätigt werden. Die untersuchten Tiere zeigten deskriptiv sogar geringere Volumina als die zum Vergleich gewählten Dackel und die in der Literatur verfügbaren Daten anderer Hunderassen. Das Vorliegen vergrößerter SV sollte daher nicht als anatomische Normvariante gewertet und bis zum Beweis des Gegenteils als pathologisch betrachtet werden. Asymmetrien der SV treten dagegen, wie auch bei anderen Hunderassen, bei neurologisch unauffälligen FBD in annähernd der Hälfte der Tiere auf. / Introduction: French Bulldogs (FB) are presented to our clinic almost daily for diagnostic workup and therapy of intracranial disorders. Subjective lateral ventriculomegaly is frequently observed on diagnostic imaging of these dogs. This raises the question whether this is a breed-specific normal finding or a finding with pathological character. Objective: To measure the volume of the lateral ventricles (LV) of neurologically unremarkable FB and compare these values with those of a mesocephalic breed of nearly the same weight (Dachshunds). The influence of body weight, sex, neutering status and age was investigated. Additionally, ventricular asymmetry was assessed and, if present, the enlarged side was documented. The threshold of subjective detection of asymmetric ventricles was calculated. Animals, material and methods: Forty FB and fifteen Dachshunds were included in this study prospectively. Animals were classified as healthy regarding intracranial disease via an owner questionnaire about neurological symptoms of the animal (behaviour of the animal, deficits in coordination, potential epileptic seizures) and a complete neurological examination. Transversal, T1-weighted MRI brain images with a slice thickness of 2,0 mm were obtained of each animal. Incidental findings on diagnostic imaging which could influence the morphology of brain parenchyma and the circulation or composition of cerebrospinal fluid lead to exclusion of the animals. LV were segmented manually and quantitative volumetric measurements were obtained using the open-source software ITK-SNAP. Assessment of lateral ventricular asymmetry and, if present, of the enlarged side was also done in this software. These steps were performed once by the author (JD) of this study, who already had experience using this software for manual image segmentation. Volumetric data of both breeds were checked for significant differences of medians by several statistical tests (Wilcoxon-Mann-Whitney-test, χ² – test, Kruskal-Wallis-test, van der Waerden-test). The influence of sex, neutering status, age and body weight on the LV volume was verified via a linear regression analysis. The Ethics Commitee of the Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig, approved the concept and execution of this study. Results: Total median LV volume of the FB was 786 mm³ (left LV = 380 mm³; right LV = 413 mm³). For the Dachshunds, median volumes were 1141 mm³ in total and 589 mm³ (left LV) and 619 mm³ (right LV) respectively. There was no statistic significant difference of LV volume between the breeds, independent of the statistical test used. Age (p = 0,28), sex (p = 0,39), neutering status (p = 0,09) and body weight (p = 0,60) had no statistically significant influence on LV volume as well. 50 % of FB and 60 % of the Dachshunds had a LV asymmetry. The incidence of ventricular asymmetry was statistically significant in both breeds (p < 0,001). The LV was larger than the right in 50 % of FB and 66,7 % of Dachshunds. This finding was not statistically significant (p = 0,83 in FB and 0,35 in Dachshunds). A percentage difference in volume of 22 % between the lateral ventricles was determined as threshold value for visual detection of asymmetries. Conclusion: The assumption of a higher volume of the LV and therefore physiological ventriculomegaly in the FB breed could not be confirmed. Furthermore, the FB in this study had lower volumes of the LV compared to the values of Dachshunds and available data of other breeds in veterinary literature. Therefore, ventriculomegaly should not be considered as a normal anatomic variant in this breed and instead be considered as pathological, leading to further diagnostic workup. In contrast, lateral ventricular asymmetry seems to be a common incidental finding in neurologically normal FB as well as in other dog breeds.