Pferde als Pflanzenfresser benötigen für die Verdauungsvorgänge im Magen-Darm-Kanal eine Vielzahl von Mikroorganismen. In der Pathogenese der equinen Kolikerkrankungen spielen die aus einem Teil dieser Bakterien stammenden Endotoxine (Lipopolysaccharide, LPS) eine wichtige Rolle. Das Caecum und das Colon ascendens scheinen der Ort einer pathologischen Endotoxinabsorption beim Pferd zu sein. Mit Hilfe von Limulus-Amoebozyten-Lysat-Tests (chromogenes Substrat, Endpunkt Methode) wurden die Endotoxinkonzentrationen bei 52 gesunden Pferden und 105 an Magen-Darm-Kolik erkrankten Pferde bestimmt. Durch wiederholte Messungen wurde die Entwicklung der Endotoxinkonzentration bei Kolikpferden im Krankheitsverlauf untersucht. Im Plasma aller gesunden Pferde wurden Endotoxine nachgewiesen, mit einem Mittelwert von = 5,90 pg/ml ± 2,78 pg/ml. Bei 90,5% der Pferden mit Kolik lag die Endotoxinkonzentration in der ersten Probe nach Einlieferung in die Klinik über 10 pg/ml. Kolikformen mit grundsätzlich hohen Endotoxinkonzentrationen konnten herausgefunden werden. In dieser Untersuchung waren das die Hernia foraminis omentalis mit einem LPS-Mittelwert von 91,57 pg/ml, die Dünndarmstrangulation durch Lipoma pendulans mit einem LPS-Mittelwert von 89,32 pg/ml und die Torsio coli totalis 360° mit einem LPS-Mittelwert von 88,21 pg/ml. / Endotoxaemia in colic illnesses in horses; Quantitative analysis and clinical relevance Horses as herbivores require a multitude of micro-organisms for the digestive processes in the gastrointestinal tract. The endotoxins (lipopolysaccharides, LPS) originating from a part of the bacteria play an important role in the pathogenesis of equine colic illnesses. The caecum and the colon ascendens appear to be the site of a pathological absorption of endotoxins in horses. With the aid of limulus-amoebocyte-lysate tests (chromogeneous substrate, end-point method) the endotoxin concentrations were analysed in 52 healthy horses and 105 horses suffering from gastrointestinal colic. The development of the endotoxin concentration in the case of horses suffering from colic was investigated through repeated measurements throughout the course of the illness. Endotoxins were identified in the plasma of all healthy horses at a mean value of = 5.90 pg/ml ± 2.78 pg/ml. In 90.5% of the horses with colic, the concentration of endotoxins in the first sample subsequent to admission to the clinic was over 10 pg/ml. It was possible to determine specific forms of colic accompanied by fundamentally high concentrations of endotoxins. In this investigation these were omental foramen hernia with a mean LPS value of 91.57 pg/ml, small intestinal strangulation by lipoma pendulans with a mean LPS value of 89.32 pg/ml and colon torsion 360° with a mean LPS value of 88.21 pg/ml.

Pferde als Pflanzenfresser benötigen für die Verdauungsvorgänge im Magen-Darm-Kanal eine Vielzahl von Mikroorganismen. In der Pathogenese der equinen Kolikerkrankungen spielen die aus einem Teil dieser Bakterien stammenden Endotoxine (Lipopolysaccharide, LPS) eine wichtige Rolle. Das Caecum und das Colon ascendens scheinen der Ort einer pathologischen Endotoxinabsorption beim Pferd zu sein. Mit Hilfe von Limulus-Amoebozyten-Lysat-Tests (chromogenes Substrat, Endpunkt Methode) wurden die Endotoxinkonzentrationen bei 52 gesunden Pferden und 105 an Magen-Darm-Kolik erkrankten Pferde bestimmt. Durch wiederholte Messungen wurde die Entwicklung der Endotoxinkonzentration bei Kolikpferden im Krankheitsverlauf untersucht. Im Plasma aller gesunden Pferde wurden Endotoxine nachgewiesen, mit einem Mittelwert von = 5,90 pg/ml ± 2,78 pg/ml. Bei 90,5% der Pferden mit Kolik lag die Endotoxinkonzentration in der ersten Probe nach Einlieferung in die Klinik über 10 pg/ml. Kolikformen mit grundsätzlich hohen Endotoxinkonzentrationen konnten herausgefunden werden. In dieser Untersuchung waren das die Hernia foraminis omentalis mit einem LPS-Mittelwert von 91,57 pg/ml, die Dünndarmstrangulation durch Lipoma pendulans mit einem LPS-Mittelwert von 89,32 pg/ml und die Torsio coli totalis 360° mit einem LPS-Mittelwert von 88,21 pg/ml.:INHALTSVERZEICHNIS Seite ABKÜRZUNGEN .................................................................................................... 12 1. EINLEITUNG ............................................................................................... 14 2. SCHRIFTTUM .............................................................................................. 16 2.1. Herkunft und Aufbau der Endotoxine ........................................ 16 2.1.1. Struktur der Zellwand der gram-negativen Bakterien .............. 16 2.1.2. Chemische Struktur der Endotoxine ............................................ 17 2.1.2.1. Das O-spezifische Polysaccharid .................................................. 18 2.1.2.2. Das Kern-Oligosaccharid ............................................................... 18 2.1.2.3. Das Lipoid-A .................................................................................... 19 2.2. Biologische Wirkung der Endotoxine .......................................... 22 2.2.1. Bindung der LPS und Aktivierung der Zellen ........................... 23 Endotoxinrezeptoren im Plasma ...................................... 24 Endotoxinrezeptoren auf der Zellmembran .................... 24 2.2.2. Freisetzung und biologische Wirkung der Vermittlermoleküle ........................................................................ 25 2.2.2.1. Lipide .............................................................................................. 25 Prostaglandine (PG) .......................................................... 26 Leukotriene (LT) ................................................................. 29 2.2.2.2. Proteine ........................................................................................... 29 Tumor-Nekrose-Faktor und Interleukin-1 ..................... 30 Interleukin-8 ........................................................................ 32 Akute-Phase-Antwort und Interleukin-6 ........................ 33 2.2.2.3. Andere endogene Mediatoren ...................................................... 35 2.2.3. Experimentelle Erfahrungen .......................................................... 37 2.3. Die Darmmikroflora des Pferdes als Ausgangspunkt für die Entstehung einer Endotoxämie ........................................ 38 2.4. Darmkanal/Blut-Schranke für Endotoxine; Rolle der Leber .... 41 2.5. Endotoxine und Krankheiten des Pferdes .................................. 42 2.5.1. Hämodynamische und hämostatische Anomalien .................... 43 2.5.1.1. Der Schock ........................................................................................ 43 2.5.1.2. Disseminierte intravasale Gerinnung (DIG) ................................ 44 Labor-Nachweisverfahren: ................................................. 46 Thrombozyten .......................................................... 46 Antithrombin III ....................................................... 46 Fibrin/Fibrinogen-Degradationsprodukte .......... 48 Fibrinogen ................................................................. 48 Andere hämostatische Parameter .......................... 49 2.5.2. Magen-Darm-Erkrankungen des Pferdes ................................... 50 Begriffsbestimmung: Kolik ................................................ 50 2.5.2.1. Endotoxämie bei Magen-Darm-Koliken ..................................... 51 2.5.2.2. Begleiterkrankungen, die sich durch die Wirkung der Endotoxine aus Magen-Darm-Koliken entwickeln ................... 54 2.5.2.3. Kolitis, Typhlokolitis ..................................................................... 56 Kolitis .................................................................................... 56 Typhlokolitis ....................................................................... 58 Klinisches Bild ......................................................... 59 Pathomorphologische Befunde ............................. 60 Ätiologie und Pathogenese .................................... 62 2.5.2.4. Laktat-Azidose und Anion gap bei Pferden mit Magen-Darm-Kolik ......................................................................... 66 2.6. Therapeutische Möglichkeiten zur Bekämpfung der Endotoxämie .................................................................................... 68 2.6.1. Hemmung der Zytokininduktion durch Lipoid-A-Teilstrukturen ................................................................ 69 2.6.2. Anwendung von entzündungshemmenden Präparaten .......... 70 2.6.3. Infusionstherapie ............................................................................ 72 2.6.4. Eine alternative Möglichkeit zur Vorbeugung der Endotoxinwirkung durch Fütterungsmaßnahmen .................... 73 2.6.5. Antiendotoxische Immuntherapie ............................................... 73 2.6.6. Endotoxinneutralisierendes Protein ............................................ 76 3. EIGENE UNTERSUCHUNGEN ................................................... 77 3.1. Material ............................................................................................. 77 3.2. Methodik .......................................................................................... 79 3.2.1. Angewandte Materialien ............................................................... 79 3.2.2. Gewinnung der Proben .................................................................. 81 3.2.3. Endotoxinbestimmung .................................................................. 82 3.2.3.1. Analysator ........................................................................................ 82 3.2.3.2. Reagenzien ....................................................................................... 82 3.2.3.3. Herstellung der Reaktionsansätze ................................................ 83 3.2.3.4. Analyse ............................................................................................. 83 Reaktionsprinzip ................................................................. 83 Standardisierung ................................................................. 84 Probenbehandlung .............................................................. 84 Beschickung der Mikroküvette ......................................... 85 Erstellung der Standardkurve ........................................... 86 3.2.4. Fibrinogenbestimmung .................................................................. 88 3.2.4.1. Reagenzien ....................................................................................... 88 3.2.4.2. Analyse ............................................................................................. 89 Reaktionsprinzip ................................................................. 89 Standard ................................................................................ 89 Plasmaproben ....................................................................... 90 3.2.5. Erklärung zum Index Endotoxin/Fibrinogen ............................ 90 3.2.6. Bestimmung der Antithrombin III-Aktivität .............................. 91 Reaktionsprinzip ................................................................. 92 3.2.7. Anion gap-Bestimmung ................................................................ 92 3.2.8. Enzymaktivitätsbestimmung ........................................................ 92 3.2.9. Statistische Auswertung ................................................................ 93 Erklärung zu Pearson Korrelationskoeffizienten und der Zeichen der Differenzsignifikanz ...................... 94 Erklärung der Elemente des Plot-Box-Diagrammes ...... 94 3.3. Ergebnisse ........................................................................................ 96 3.3.1. Vergleich der Ergebnisse der klinisch gesunden Pferde und der Pferde mit Kolik .................................................. 96 3.3.2. Untersuchungsergebnisse der Kolikpatienten ........................... 99 3.3.2.1. Ergebnisse der Endotoxinbestimmung ..................................... 101 3.3.2.2. Ergebnisse der Fibrinogenbestimmung ..................................... 104 3.3.2.3. Vergleich der Parameter Endotoxin – Fibrinogen; Index Endotoxin/Fibrinogen ...................................................... 106 3.3.2.4. Ergebnisse der Voruntersuchungen der AT-III-Aktivität im Plasma .......................................................... 109 3.3.2.5. Ergebnisse der Anion gap-Bestimmung .................................... 110 3.3.2.6. Ergebnisse der Enzymaktivitätsbestimmung ........................... 112 3.3.2.7. Vergleich der Ergebnisse von konservativ und chirurgisch behandelten Patienten ............................................. 114 3.3.2.8. Vergleich der Ergebnisse von überlebenden und verendeten Patienten ............................................................ 117 3.3.3. Korrelationsanalyse der Meßparameter .................................... 119 4. DISKUSSION ............................................................................................ 122 4.1. Endotoxine ..................................................................................... 122 Aufgabe und Methodik .................................................... 122 Endotoxine bei gesunden Pferden .................................. 123 Endotoxine bei Pferden mit Kolik .................................. 124 4.2. Endotoxämie und Magen-Darm-Koliken ................................. 125 4.3. Endotoxine und Fieber ................................................................. 127 4.4. Begleiterkrankungen der Magen-Darm-Koliken ..................... 128 Disseminierte intravasale Gerinnung ............................. 128 Hufrehe ............................................................................... 129 Typhlokolitis; Salmonelleninfektion ............................... 130 4.5. Anion gap ....................................................................................... 131 4.6. Schlußwort ..................................................................................... 131 5. ZUSAMMENFASSUNG .......................................................................... 133 6. SUMMARY ................................................................................................ 135 7. LITERATURVERZEICHNIS .................................................................... 137 8. ANHANG ................................................................................................... 160 / Endotoxaemia in colic illnesses in horses; Quantitative analysis and clinical relevance Horses as herbivores require a multitude of micro-organisms for the digestive processes in the gastrointestinal tract. The endotoxins (lipopolysaccharides, LPS) originating from a part of the bacteria play an important role in the pathogenesis of equine colic illnesses. The caecum and the colon ascendens appear to be the site of a pathological absorption of endotoxins in horses. With the aid of limulus-amoebocyte-lysate tests (chromogeneous substrate, end-point method) the endotoxin concentrations were analysed in 52 healthy horses and 105 horses suffering from gastrointestinal colic. The development of the endotoxin concentration in the case of horses suffering from colic was investigated through repeated measurements throughout the course of the illness. Endotoxins were identified in the plasma of all healthy horses at a mean value of = 5.90 pg/ml ± 2.78 pg/ml. In 90.5% of the horses with colic, the concentration of endotoxins in the first sample subsequent to admission to the clinic was over 10 pg/ml. It was possible to determine specific forms of colic accompanied by fundamentally high concentrations of endotoxins. In this investigation these were omental foramen hernia with a mean LPS value of 91.57 pg/ml, small intestinal strangulation by lipoma pendulans with a mean LPS value of 89.32 pg/ml and colon torsion 360° with a mean LPS value of 88.21 pg/ml.:INHALTSVERZEICHNIS Seite ABKÜRZUNGEN .................................................................................................... 12 1. EINLEITUNG ............................................................................................... 14 2. SCHRIFTTUM .............................................................................................. 16 2.1. Herkunft und Aufbau der Endotoxine ........................................ 16 2.1.1. Struktur der Zellwand der gram-negativen Bakterien .............. 16 2.1.2. Chemische Struktur der Endotoxine ............................................ 17 2.1.2.1. Das O-spezifische Polysaccharid .................................................. 18 2.1.2.2. Das Kern-Oligosaccharid ............................................................... 18 2.1.2.3. Das Lipoid-A .................................................................................... 19 2.2. Biologische Wirkung der Endotoxine .......................................... 22 2.2.1. Bindung der LPS und Aktivierung der Zellen ........................... 23 Endotoxinrezeptoren im Plasma ...................................... 24 Endotoxinrezeptoren auf der Zellmembran .................... 24 2.2.2. Freisetzung und biologische Wirkung der Vermittlermoleküle ........................................................................ 25 2.2.2.1. Lipide .............................................................................................. 25 Prostaglandine (PG) .......................................................... 26 Leukotriene (LT) ................................................................. 29 2.2.2.2. Proteine ........................................................................................... 29 Tumor-Nekrose-Faktor und Interleukin-1 ..................... 30 Interleukin-8 ........................................................................ 32 Akute-Phase-Antwort und Interleukin-6 ........................ 33 2.2.2.3. Andere endogene Mediatoren ...................................................... 35 2.2.3. Experimentelle Erfahrungen .......................................................... 37 2.3. Die Darmmikroflora des Pferdes als Ausgangspunkt für die Entstehung einer Endotoxämie ........................................ 38 2.4. Darmkanal/Blut-Schranke für Endotoxine; Rolle der Leber .... 41 2.5. Endotoxine und Krankheiten des Pferdes .................................. 42 2.5.1. Hämodynamische und hämostatische Anomalien .................... 43 2.5.1.1. Der Schock ........................................................................................ 43 2.5.1.2. Disseminierte intravasale Gerinnung (DIG) ................................ 44 Labor-Nachweisverfahren: ................................................. 46 Thrombozyten .......................................................... 46 Antithrombin III ....................................................... 46 Fibrin/Fibrinogen-Degradationsprodukte .......... 48 Fibrinogen ................................................................. 48 Andere hämostatische Parameter .......................... 49 2.5.2. Magen-Darm-Erkrankungen des Pferdes ................................... 50 Begriffsbestimmung: Kolik ................................................ 50 2.5.2.1. Endotoxämie bei Magen-Darm-Koliken ..................................... 51 2.5.2.2. Begleiterkrankungen, die sich durch die Wirkung der Endotoxine aus Magen-Darm-Koliken entwickeln ................... 54 2.5.2.3. Kolitis, Typhlokolitis ..................................................................... 56 Kolitis .................................................................................... 56 Typhlokolitis ....................................................................... 58 Klinisches Bild ......................................................... 59 Pathomorphologische Befunde ............................. 60 Ätiologie und Pathogenese .................................... 62 2.5.2.4. Laktat-Azidose und Anion gap bei Pferden mit Magen-Darm-Kolik ......................................................................... 66 2.6. Therapeutische Möglichkeiten zur Bekämpfung der Endotoxämie .................................................................................... 68 2.6.1. Hemmung der Zytokininduktion durch Lipoid-A-Teilstrukturen ................................................................ 69 2.6.2. Anwendung von entzündungshemmenden Präparaten .......... 70 2.6.3. Infusionstherapie ............................................................................ 72 2.6.4. Eine alternative Möglichkeit zur Vorbeugung der Endotoxinwirkung durch Fütterungsmaßnahmen .................... 73 2.6.5. Antiendotoxische Immuntherapie ............................................... 73 2.6.6. Endotoxinneutralisierendes Protein ............................................ 76 3. EIGENE UNTERSUCHUNGEN ................................................... 77 3.1. Material ............................................................................................. 77 3.2. Methodik .......................................................................................... 79 3.2.1. Angewandte Materialien ............................................................... 79 3.2.2. Gewinnung der Proben .................................................................. 81 3.2.3. Endotoxinbestimmung .................................................................. 82 3.2.3.1. Analysator ........................................................................................ 82 3.2.3.2. Reagenzien ....................................................................................... 82 3.2.3.3. Herstellung der Reaktionsansätze ................................................ 83 3.2.3.4. Analyse ............................................................................................. 83 Reaktionsprinzip ................................................................. 83 Standardisierung ................................................................. 84 Probenbehandlung .............................................................. 84 Beschickung der Mikroküvette ......................................... 85 Erstellung der Standardkurve ........................................... 86 3.2.4. Fibrinogenbestimmung .................................................................. 88 3.2.4.1. Reagenzien ....................................................................................... 88 3.2.4.2. Analyse ............................................................................................. 89 Reaktionsprinzip ................................................................. 89 Standard ................................................................................ 89 Plasmaproben ....................................................................... 90 3.2.5. Erklärung zum Index Endotoxin/Fibrinogen ............................ 90 3.2.6. Bestimmung der Antithrombin III-Aktivität .............................. 91 Reaktionsprinzip ................................................................. 92 3.2.7. Anion gap-Bestimmung ................................................................ 92 3.2.8. Enzymaktivitätsbestimmung ........................................................ 92 3.2.9. Statistische Auswertung ................................................................ 93 Erklärung zu Pearson Korrelationskoeffizienten und der Zeichen der Differenzsignifikanz ...................... 94 Erklärung der Elemente des Plot-Box-Diagrammes ...... 94 3.3. Ergebnisse ........................................................................................ 96 3.3.1. Vergleich der Ergebnisse der klinisch gesunden Pferde und der Pferde mit Kolik .................................................. 96 3.3.2. Untersuchungsergebnisse der Kolikpatienten ........................... 99 3.3.2.1. Ergebnisse der Endotoxinbestimmung ..................................... 101 3.3.2.2. Ergebnisse der Fibrinogenbestimmung ..................................... 104 3.3.2.3. Vergleich der Parameter Endotoxin – Fibrinogen; Index Endotoxin/Fibrinogen ...................................................... 106 3.3.2.4. Ergebnisse der Voruntersuchungen der AT-III-Aktivität im Plasma .......................................................... 109 3.3.2.5. Ergebnisse der Anion gap-Bestimmung .................................... 110 3.3.2.6. Ergebnisse der Enzymaktivitätsbestimmung ........................... 112 3.3.2.7. Vergleich der Ergebnisse von konservativ und chirurgisch behandelten Patienten ............................................. 114 3.3.2.8. Vergleich der Ergebnisse von überlebenden und verendeten Patienten ............................................................ 117 3.3.3. Korrelationsanalyse der Meßparameter .................................... 119 4. DISKUSSION ............................................................................................ 122 4.1. Endotoxine ..................................................................................... 122 Aufgabe und Methodik .................................................... 122 Endotoxine bei gesunden Pferden .................................. 123 Endotoxine bei Pferden mit Kolik .................................. 124 4.2. Endotoxämie und Magen-Darm-Koliken ................................. 125 4.3. Endotoxine und Fieber ................................................................. 127 4.4. Begleiterkrankungen der Magen-Darm-Koliken ..................... 128 Disseminierte intravasale Gerinnung ............................. 128 Hufrehe ............................................................................... 129 Typhlokolitis; Salmonelleninfektion ............................... 130 4.5. Anion gap ....................................................................................... 131 4.6. Schlußwort ..................................................................................... 131 5. ZUSAMMENFASSUNG .......................................................................... 133 6. SUMMARY ................................................................................................ 135 7. LITERATURVERZEICHNIS .................................................................... 137 8. ANHANG ................................................................................................... 160