Quantitative computertomographische Studie zu den pulmonalen Auswirkungen intramuskulär applizierten Xylazins beim Schaf Einleitung. α2-Agonisten wie z.B. Xylazin werden in der veterinärmedizinischen Praxis häufig zur Se-dierung eingesetzt. Dabei ist für das Schaf eine besonders ausgeprägte Sensibilität gegenüber Xylazin nachgewiesen. Bisher nur unzureichend untersucht wurde der Einfluss der Applikationsform des α2-Agonisten Xylazin (intravenöse versus intramuskuläre Injektion) auf den Ausprägungsgrad der entste-henden Lungenveränderungen. Ziele der Untersuchungen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Xylazin-induzierten pulmonalen Reaktionen nach intramuskulärer Applikation zu quantifizieren und mit den Auswirkungen einer intrave-nösen Gabe beim Schaf zu vergleichen. Um wissenschaftlich konsequent zu arbeiten, wurde weiterhin die Wirkung der in Xylazin-Präparaten enthaltenen sonstigen Bestandteile untersucht. Material und Methode. Als Studientiere wurden sieben weibliche Schafe der Rasse Merinoland zwei-malig in einem Abstand von acht Wochen untersucht. Bei diesen Tieren handelte es sich um die Scha-fe, welche in einem vorausgegangenen Projekt zu den pulmonalen Wirkungen von intravenös appliziertem Xylazin in identischer Dosierung am deutlichsten reagiert hatten. Nach Prämedikation der Tiere mit Midazolam (0,25 mg/kg KM) und Sufentanil (0,6 µg/kg KM) wurde die Narkose mit Propofol aufrechterhalten (5-10 mg/kg KM/h). Nach abgeschlossener Instrumentierung wurden die Schafe in Rückenlage im Computertomographen positioniert und mit einer inspiratorischen Sauerstoffkonzentration von 100 Vol.-% beatmet. Zur Reduktion lagerungsbedingter Atelektasen wurde vor Versuchsbeginn ein Recruit¬ment¬ma¬nö¬ver (druckkontrollierte Beatmung, inspiratorischer Spitzendruck 60 cmH2O, PEEP 40 cmH2O, Atemfrequenz 10/min, Dauer zwei Minuten) durchgeführt. Nach abgeschlossenem Recruitmentmanöver wurden die Schafe bis zum Ende des Versuchsabschnittes volumenkontrolliert beatmet (Atemzugvolumen 8 ml/kg KM, PEEP 10 cmH2O, Adjustierung der Atemfrequenz, Ziel endexspiratorische Kohlendioxidkonzentration etwa 4,5 Vol.-%). Im Versuchsabschnitt „i.m.“ wurde Xylazin intramuskulär in einer Dosierung von 0,3 mg/kg KM injiziert. 10 Minuten vor sowie 5, 15, 30 und 60 Minuten nach der Xylazin-Injektion wurden computertomographische Untersuchungen des Thorax durchgeführt. Im Versuchsabschnitt „Vehikel“ wurde den Schafen eine dem verwendeten Xylazin-Präparat analoge, jedoch Xylazin-freie Lösung intravenös appliziert (enthält 1 mg/ml des Konservierungsstoffs Methyl-para-hydroxybenzoat). Als Dosis wurde eine der Xylazin-Gabe entsprechende Dosis von 0,015 ml/kg KM gewählt. Zusätzlich wurde 45 Minuten nach Versuchsbeginn Xylazin® 2 % in einer Dosis von 0,3 mg/kg KM intravenös injiziert. Die computertomographischen Untersuchungen wurden 10 Minuten vor sowie 5, 15, 30 Minuten nach erfolgter Injektion des Vehikel-Präparates und 5 Minuten nach erfolgter Injektion von Xylazin® durchgeführt. Unter Anwendung der Extrapolationsmethode wurden mit der quantitativen computertomographischen Analyse jeweils das totale Lungenvolumen (Vtot), das totale Lungengewicht (Mtot) und der Anteil der nicht belüfteten Lungenmasse (% Mnon) bestimmt. Dabei galt ein Abfall im totalen Lungenvolumen als Nachweis für Atelektasen, ein Anstieg im totalen Lungengewicht war gleichbedeutend mit der Entstehung eines Lungenödems. Als klinisch relevant galt eine Zunahme der totalen Lungenmasse um 100 g. In beiden Versuchsabschnitten wurden mittels arterieller Blutgasanalysen zusätzlich der arterielle Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidpartialdruck (PaO2, PaCO2) erfasst. Ergebnisse. Vor der intramuskulären Xylazin-Gabe wurden folgende Medianwerte ermittelt: Vtot: 4220 ml, Mtot: 1280 g, % Mnon: 3 %, PaO2: 443 mmHg, PaCO2: 48 mmHg. Nach intramuskulärer Xylazin-Injektion zeigten sich die nachfolgenden statistisch signifikanten Maximaländerungen: Vtot-Abfall: 516 ml (Interquartilbereich 408-607), Mtot bzw. % Mnon-Zunahme: 108 g (Interquartilbereich 70-140) bzw. 15 % (Interquartilbereich 8-24) PaO2-Abfall: 280 mmHg (Interquartilbereich 200-346), PaCO2-Anstieg: 17 mmHg (Interquartilbereich 7-27). Die intramuskuläre Gabe von Xylazin verursachte im Vergleich zur intravenösen tendenziell, aber statistisch nicht signifikant, geringere Abnahmen im totalen Lungenvolumen sowie eine tendenziell, aber statistisch nicht signifikant geringere Zunahme im Anteil der nicht belüfteten Lungenmasse. Des Weiteren konnte ein statistisch signifikant geringerer Abfall im arteriellen Sauerstoffpartialdruck bei intramuskulär erfolgter Injektion nachgewiesen werden. Die Xylazin-induzierte Hypoxämie erreichte unter Beatmung mit 100 Vol.-% Sauerstoff auch nach intramuskulärer Gabe des α2-Agonisten im Mittel einen moderaten Ausprägungsgrad, wobei 50 % der Studientiere sogar eine schwere Belüftungsstörung zeigten (PaO2 < 100 mmHg). Entsprechend dem Schweregrad der durch den α2-Agonisten induzierten Belüftungsstörung trat eine Hyperkapnie auch nach intramuskulärer Xylazin-Gabe auf. Auch die korrespondierenden % Mnon-Zunahmen erreichten bei intramuskulärer Xylazin-Injektion neben der statistischen Signifikanz erhebliche klinische Relevanz. So waren im Mittel 18 % (Interquartilbereich 10-28) des Lungengewebes nach intramuskulärer Gabe des α2-Ago¬nis¬ten nicht belüftet. Bei jeweils 50 % der Tiere konnte für beide Applikationsformen ein klinisch relevantes Lungenödem nachgewiesen werden. Eine Reaktion der Versuchstiere auf die sonstigen im Xylazin-Präparat enthaltenen Bestandteile konnte ausgeschlossen werden. So konnte für keinen der untersuchten Parameter eine statistisch signifikante Änderung nach Injektion der Vehikel-Lösung nachgewiesen werden. Statistisch signifikante Zu- bzw. Abnahmen in den untersuchten Parametern konnten eindeutig der Wirkung des α2-Agonisten Xylazin zugewiesen werden. Schlussfolgerungen. Trotz quantitativ geringerer Ausprägung in den detektierten Änderungen von Vtot, PaO2 und % Mnon zeigten die Xylazin-induzierten pulmonalen Reaktionen bei der Mehrzahl der Studientiere auch nach intramuskulär erfolgter Applikation des α2-Agonisten erhebliche klinische Relevanz. Ein zeitlich verzögertes Eintreten im Vergleich zur intravenösen Gabe des α2-Agonisten konnte nur für die Formation des Xylazin-induzierten Lungenödems festgestellt werden. Analog zu den Ergebnissen des vorausgegangenen Projektes zur Wirkung von intravenös verabreichtem Xylazin, kann das morphologische Bild der Xylazin-induzierten Lungenveränderungen durch eine Koexistenz von Atelektasen und Lungenödem beschrieben werden. Derzeit konnte noch kein logisches Muster gefunden werden, dass die interindividuelle Variabilität in der Reaktion auf Xylazin beim Schaf aufzuklären vermag. Ebenso ist der Erkenntnisstand bezüglich einer möglicherweise vorhandenen Rasseabhängigkeit bis dato nicht ausreichend, um im Vorfeld die Sensibilität gegenüber Xylazin bei einem Schaf abschätzen zu können. Demzufolge muss beim Schaf auf der Grundlage der vorliegenden Ergebnisse im Einzelfall auch nach einer intramuskulären Xylazin-Gabe mit einer Dosierung von 0,3 mg/kg KM von schwerwiegenden Lungenveränderungen ausgegangen werden. Sofern Schafe als Tier-Modell in der experimentellen Lungenforschung verwendet werden, sollte aufgrund der Gefahr von fehlerhaften Forschungsergebnissen sowohl auf den intramuskulären Einsatz von Xylazin zur Prämedikation verzichtet werden als auch auf die intravenöse Verabreichung des α2-Agonisten als Narkosebestandteil. Um in der Praxis zukünftig unnötiges Leiden oder gar Versterben von Tieren verhindern zu können, muss die Problematik der Xylazin-induzierten Lungenveränderungen beim Schaf weiter verfolgt und näher erforscht werden.

Osteoporosis, a major public health problem, likely has its origins in childhood. During periods of rapid skeletal growth, diet may influence accrual of bone mineral density (BMD) and adult bone health. This study used novel approaches in bone imaging to further characterize optimal skeletal development and enhance our understanding of key dietary components that influence attainment of peak bone mass (PBM) and contribute to determinants of peak bone strength in peri-pubertal females. The use of a validated food-frequency questionnaire (FFQ) enabled the influence of usual dietary intake on bone parameters to be examined.This study examined the relationship of dietary intake of micronutrients and bone macro-architectural structure in peri-pubertal girls. This study suggested that vitamin C and zinc intake are associated with objective measures of bone status in 4th, but not 6th grade girls. This indicates potential differences in micronutrient and bone associations at various age-associated stages of bone maturation.The impact of dietary fat on peri-pubertal skeletal growth is not well characterized. This study examined relationships of select dietary fatty acid (FA) intakes and measures of bone status in peri-pubertal girls. This study suggested that MUFA, total PUFA, n-6 and linoleic acid (LA) are inversely associated with bone status prior to menarche, but composition of dietary fat may be more important during the early-pubertal years. Decreased intakes of n-6 PUFA may benefit bone health in young girls.The impact of a dietary protein on volumetric bone mineral density (vBMD), bone mineral content (BMC) and bone strength throughout maturation remains controversial. Given evidence of both anabolic and catabolic affects of protein on bone health, this study examined relations of dietary protein from different sources with bone parameters in peri-pubertal girls. This study showed that dietary protein intake is related to higher trabecular but not cortical vBMD, BMC and BSI, and accounts for 2-4% of their variability in peri-pubertal girls. The relationship seems to vary by the source of dietary protein and calcium intake. However, a negative impact of animal protein on bone health is not supported. Large scale observational and intervention studies are needed to establish causality.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά της ομόζυγης β-θαλασσαιμίας είναι η οστεοπάθεια, η οποία αποτελεί μία πολυπαραγοντική διαταραχή, που δεν έχει πλήρως διευκρινισθεί. Μελετήσαμε τους οσφυϊκούς σπονδύλους 48 ασθενών με τις μεθόδους Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DXA) και Quantitative Computed Tomography (QCT), και εστιάσαμε στις δομικές οστικές ιδιότητες, όπως προσδιορίζονται από την υψηλής ευκρίνειας Υπολογιστική τομογραφία (HRCT). Οι τιμές της οστικής πυκνότητας (BMD values) εκφράσθηκαν ως Z-scores και τα αποτελέσματα συσχετίσθηκαν. Εκτιμήθηκε η επίδραση της ηλικίας, του φύλου, του τύπου της θαλασσαιμίας και των ορμονικών παραγόντων στις τιμές ΒΜD. Αξιολογήσαμε, με βάση την HRCT, την ακεραιότητα του φλοιού και τον αριθμό και πάχος των δοκίδων της σπογγώδους ουσίας. Με βάση τον αριθμό των δοκίδων ταξινομήσαμε τους ασθενείς σε κλίμακα τριών βαθμίδων. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι ο συνολικός επιπολασμός της οστεοπόρωσης με την μέθοδο DXA ήταν 44 % και με την QCT 6 %. Και οι δύο μέθοδοι έδειξαν μία αρνητική συσχέτιση μεταξύ της ηλικίας και της BMD, ενώ οι ορμονικοί παράγοντες παρουσίασαν συσχετίσεις τόσο με τις μετρήσεις της QCT όσο και με τις αντίστοιχες της DXA. Ο συντελεστής συσχέτισης μεταξύ της BMD της DXA και της σπογγώδους BMD της QCT ήταν 0,545 (p<0,001) ενώ η αντίστοιχη τιμή για τα Ζ-scores ήταν 0,491 (p<0,001). Η ομαδοποίηση των ασθενών σε φυσιολογικούς, οστεοπενικούς και οστεοπορωτικούς, με βάση το Ζ της QCT, ήταν σε καλύτερη συμφωνία με την ταξινόμηση με βάση τον αριθμό των δοκίδων (K=0,209, p=0,053), σε σύγκριση με την ομαδοποίηση σύμφωνα με το Ζ της μεθόδου DXA (K=0,145, p=0,120). Η εκτίμηση του φλοιού με την HRCT έδειξε διακοπές στη συνέχειά του σε 15 ασθενείς. Και οι δύο μέθοδοι δείχνουν μία επιδείνωση της οστεοπόρωσης με την πρόοδο της ηλικίας. Η ανεπάρκεια των ορμονών συσχετίζεται με την θαλασσαιμική οστεοπόρωση, ενώ η οτπική εκτίμηση του φλοιώδους οστού δείχνει ότι οι ενδιάμεσου τύπου θαλασσαιμικοί πάσχουν σε μεγαλύτερο βαθμό από τους ασθενείς με μείζονα μορφή θαλασσαιμίας. Με τον αριθμό των δοκίδων ως δείκτη οστεοπόρωσης, φαίνεται ότι η QCT μπορεί να εκτιμήσει την οστεοπάθεια καλύτερα από την DXA. Δεδομένου ότι η QCT έχει την ικανότητα να μετρήσει την οστική πυκνότητα του σπογγώδους και φλοιώδους οστού, ξεχωριστά, μπορεί να παρέχει πρώιμη ένδειξη του ποιο από τα δύο μεταβάλλεται πιο γρήγορα και σε τι βαθμό. - / Osteopathy, as a major feature of homozygous beta-thalassaemia, is a multifactorial disorder, not fully understood. We studied the lumbar vertebrae of 48 patients using Dual-Energy X-ray Absorptiometry (DXA) and Quantitative Computed Tomography (QCT), and we focused on structural properties, assessed by High Resolution Computed Tomography (HRCT). Bone Mineral Density (BMD) values were expressed as Z scores and the results were correlated. The effect of age, sex, type of thalassaemia and hormonal factors on BMD was assessed. We estimated, with HRCT, the cortex integrity and the number and thickness of trabeculae; the latter were classified to a three-grade scale. Our results showed the overall prevalence of osteoporosis to be 44 % with DXA and 6 % with QCT. Both techniques revealed an inverse correlation between age and BMD, whereas hormonal factors demonstrated associations with QCT and DXA measurements. The correlation coefficient between DXA’s BMD and QCT’s trabecular BMD was 0.545 (p<0.001) whereas the corresponding value for Z scores was r=0.491 (p<0.001). The classification of the patients into normal, osteopenic and osteoporotic categories, using QCT’s Z, was in better agreement with the assignment based on trabecular number (K=0.209, p=0.053) than the classification using DXA’s Z (K=0.145, p=0.120). Cortex evaluation by HRCT showed discontinuity in 15 patients. Both methods indicate a progression of osteoporosis with age. Hormonal deficiency is associated with thalassaemic osteoporosis whereas the visual estimation of cortex indicate that TI could be more affected than TM. Using the trabecular number as an indicator of osteoporosis, it seems that QCT may evaluate osteopathy better than DXA. Since the former has the ability to measure trabecular and cortical BMD separately, it could give early indication of which changes more rapidly and to what degree.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Metabolic bone disease is a frequent complication of Crohn’s disease (CD) with the pathogenesis of reduced bone mass in CD reported to include body weight, disease severity, disease treatments and surgery, physical activity and nutritional status. To date, there have been no studies to examine the prevalence of osteopenia and osteoporosis in an Australian CD population. Similarly, the roles of disease state and treatment, lifestyle factors and the role of body composition in the development of bone loss in CD have not been examined in an Australian CD cohort to date. This thesis has sought, for the first time, to determine the prevalence and severity of bone loss in an Australian CD population and to examine the relationship between various clinical, genetic, lifestyle and treatment variables. The role of body composition in bone loss was assessed by close examination of the muscle-bone relationship by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) and the local muscle-bone unit by peripheral quantitative computed tomography (pQCT) so that informed targeted treatment strategies may be implemented. Study 1 assessed the prevalence of bone loss and both molecular and clinical risk factors for bone loss in a large Crohn’s disease population. Bone mineral density (BMD) data were combined with clinical information and correlated with single nucleotide polymorphisms within the TNF-α, interleukin-10, and NOD2/CARD15 genes. Study 2 examined the independent effects of body composition and muscle strength on regional and whole body BMD in a cohort of CD patients to determine their relative importance to bone strength in this population. Study 3 used pQCT for the first time in a CD population to assess the functional muscle-bone unit in order to determine if the high prevalence of low bone mass reported in CD patients is mediated by altered body composition, in particular muscle mass and strength. Study 1 revealed 45% of CD patients had previously been diagnosed with osteopenia and 18% with osteoporosis. Both the TNF-α “GT” haplotype and the -857 “CC” genotype showed strong associations with bone mineral density overall (p=0.003 and p=0.002, respectively). Body mass index (p=0.01) and previous bowel resection in females (p=0.03) were predictive of a higher spine bone density, whilst body mass index (p=0.003) and the effect of years since first bowel resection (p=0.02) remained independent predictors of proximal femur bone mineral density. When bone mineral density was assessed in Study 2, the prevalence of osteopenia and osteoporosis was 32% and 17%, respectively, with osteopenia more common at the hip and osteoporosis more common at the spine. In multiple regression analyses, appendicular muscle mass was an independent predictor of whole body and regional BMD while lean mass was an independent predictor at the hip. Neither grip strength nor fat mass were independently associated with BMD. Of the components of body composition, muscle mass was strongly associated with regional and whole body bone mineral density. When the muscle-bone unit was assessed using pQCT in Study 3 to further examine this relationship, CD patients demonstrated lower tibial shaft mass, tibial shaft cortical cross-sectional area, and proximal tibia bone mineral density than similarly aged healthy controls. CD subjects also had significantly lower areal bone mineral density by DXA than controls at the total body (P=0.038) and hip (P=0.019). There were no significant differences between groups for any of the muscle-bone indices assessed, such as bone mineral content/muscle cross-sectional area and bone cross sectional area / muscle strength. Together, these studies have demonstrated a high prevalence of metabolic bone disease in an Australian CD population. We were able to identify a novel protective association between a TNF-α haplotype and bone mineral density and also confirmed the importance of body mass index and intestinal resection on bone loss in this population. Furthermore, these studies indicated that lean mass, and more specifically muscle mass, was a significant independent predictor of regional and whole body BMD. Consequently, maintaining or increasing muscle mass in this patient population may have a positive effect on BMD and prevent the development of osteopenia and osteoporosis. Although only modest differences were found between CD patients and controls for areal BMD by DXA and some bone parameters by pQCT, there were no differences in indices of the muscle-bone unit. These results suggest that bone strength is adequate for muscle size and strength in our sample of male CD patients with well-controlled disease, inferring that no specific intervention is required to correct expected deficiencies in this relationship. Instead, an exercise training program introduced to this patient cohort should aim to maintain or increase bone mass through weight-bearing exercises as well as encourage the maintenance or increase in muscle mass.

Quantitative computertomographische Studie zu den pulmonalen Auswirkungen intramuskulär applizierten Xylazins beim Schaf Einleitung. α2-Agonisten wie z.B. Xylazin werden in der veterinärmedizinischen Praxis häufig zur Se-dierung eingesetzt. Dabei ist für das Schaf eine besonders ausgeprägte Sensibilität gegenüber Xylazin nachgewiesen. Bisher nur unzureichend untersucht wurde der Einfluss der Applikationsform des α2-Agonisten Xylazin (intravenöse versus intramuskuläre Injektion) auf den Ausprägungsgrad der entste-henden Lungenveränderungen. Ziele der Untersuchungen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Xylazin-induzierten pulmonalen Reaktionen nach intramuskulärer Applikation zu quantifizieren und mit den Auswirkungen einer intrave-nösen Gabe beim Schaf zu vergleichen. Um wissenschaftlich konsequent zu arbeiten, wurde weiterhin die Wirkung der in Xylazin-Präparaten enthaltenen sonstigen Bestandteile untersucht. Material und Methode. Als Studientiere wurden sieben weibliche Schafe der Rasse Merinoland zwei-malig in einem Abstand von acht Wochen untersucht. Bei diesen Tieren handelte es sich um die Scha-fe, welche in einem vorausgegangenen Projekt zu den pulmonalen Wirkungen von intravenös appliziertem Xylazin in identischer Dosierung am deutlichsten reagiert hatten. Nach Prämedikation der Tiere mit Midazolam (0,25 mg/kg KM) und Sufentanil (0,6 µg/kg KM) wurde die Narkose mit Propofol aufrechterhalten (5-10 mg/kg KM/h). Nach abgeschlossener Instrumentierung wurden die Schafe in Rückenlage im Computertomographen positioniert und mit einer inspiratorischen Sauerstoffkonzentration von 100 Vol.-% beatmet. Zur Reduktion lagerungsbedingter Atelektasen wurde vor Versuchsbeginn ein Recruit¬ment¬ma¬nö¬ver (druckkontrollierte Beatmung, inspiratorischer Spitzendruck 60 cmH2O, PEEP 40 cmH2O, Atemfrequenz 10/min, Dauer zwei Minuten) durchgeführt. Nach abgeschlossenem Recruitmentmanöver wurden die Schafe bis zum Ende des Versuchsabschnittes volumenkontrolliert beatmet (Atemzugvolumen 8 ml/kg KM, PEEP 10 cmH2O, Adjustierung der Atemfrequenz, Ziel endexspiratorische Kohlendioxidkonzentration etwa 4,5 Vol.-%). Im Versuchsabschnitt „i.m.“ wurde Xylazin intramuskulär in einer Dosierung von 0,3 mg/kg KM injiziert. 10 Minuten vor sowie 5, 15, 30 und 60 Minuten nach der Xylazin-Injektion wurden computertomographische Untersuchungen des Thorax durchgeführt. Im Versuchsabschnitt „Vehikel“ wurde den Schafen eine dem verwendeten Xylazin-Präparat analoge, jedoch Xylazin-freie Lösung intravenös appliziert (enthält 1 mg/ml des Konservierungsstoffs Methyl-para-hydroxybenzoat). Als Dosis wurde eine der Xylazin-Gabe entsprechende Dosis von 0,015 ml/kg KM gewählt. Zusätzlich wurde 45 Minuten nach Versuchsbeginn Xylazin® 2 % in einer Dosis von 0,3 mg/kg KM intravenös injiziert. Die computertomographischen Untersuchungen wurden 10 Minuten vor sowie 5, 15, 30 Minuten nach erfolgter Injektion des Vehikel-Präparates und 5 Minuten nach erfolgter Injektion von Xylazin® durchgeführt. Unter Anwendung der Extrapolationsmethode wurden mit der quantitativen computertomographischen Analyse jeweils das totale Lungenvolumen (Vtot), das totale Lungengewicht (Mtot) und der Anteil der nicht belüfteten Lungenmasse (% Mnon) bestimmt. Dabei galt ein Abfall im totalen Lungenvolumen als Nachweis für Atelektasen, ein Anstieg im totalen Lungengewicht war gleichbedeutend mit der Entstehung eines Lungenödems. Als klinisch relevant galt eine Zunahme der totalen Lungenmasse um 100 g. In beiden Versuchsabschnitten wurden mittels arterieller Blutgasanalysen zusätzlich der arterielle Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidpartialdruck (PaO2, PaCO2) erfasst. Ergebnisse. Vor der intramuskulären Xylazin-Gabe wurden folgende Medianwerte ermittelt: Vtot: 4220 ml, Mtot: 1280 g, % Mnon: 3 %, PaO2: 443 mmHg, PaCO2: 48 mmHg. Nach intramuskulärer Xylazin-Injektion zeigten sich die nachfolgenden statistisch signifikanten Maximaländerungen: Vtot-Abfall: 516 ml (Interquartilbereich 408-607), Mtot bzw. % Mnon-Zunahme: 108 g (Interquartilbereich 70-140) bzw. 15 % (Interquartilbereich 8-24) PaO2-Abfall: 280 mmHg (Interquartilbereich 200-346), PaCO2-Anstieg: 17 mmHg (Interquartilbereich 7-27). Die intramuskuläre Gabe von Xylazin verursachte im Vergleich zur intravenösen tendenziell, aber statistisch nicht signifikant, geringere Abnahmen im totalen Lungenvolumen sowie eine tendenziell, aber statistisch nicht signifikant geringere Zunahme im Anteil der nicht belüfteten Lungenmasse. Des Weiteren konnte ein statistisch signifikant geringerer Abfall im arteriellen Sauerstoffpartialdruck bei intramuskulär erfolgter Injektion nachgewiesen werden. Die Xylazin-induzierte Hypoxämie erreichte unter Beatmung mit 100 Vol.-% Sauerstoff auch nach intramuskulärer Gabe des α2-Agonisten im Mittel einen moderaten Ausprägungsgrad, wobei 50 % der Studientiere sogar eine schwere Belüftungsstörung zeigten (PaO2 < 100 mmHg). Entsprechend dem Schweregrad der durch den α2-Agonisten induzierten Belüftungsstörung trat eine Hyperkapnie auch nach intramuskulärer Xylazin-Gabe auf. Auch die korrespondierenden % Mnon-Zunahmen erreichten bei intramuskulärer Xylazin-Injektion neben der statistischen Signifikanz erhebliche klinische Relevanz. So waren im Mittel 18 % (Interquartilbereich 10-28) des Lungengewebes nach intramuskulärer Gabe des α2-Ago¬nis¬ten nicht belüftet. Bei jeweils 50 % der Tiere konnte für beide Applikationsformen ein klinisch relevantes Lungenödem nachgewiesen werden. Eine Reaktion der Versuchstiere auf die sonstigen im Xylazin-Präparat enthaltenen Bestandteile konnte ausgeschlossen werden. So konnte für keinen der untersuchten Parameter eine statistisch signifikante Änderung nach Injektion der Vehikel-Lösung nachgewiesen werden. Statistisch signifikante Zu- bzw. Abnahmen in den untersuchten Parametern konnten eindeutig der Wirkung des α2-Agonisten Xylazin zugewiesen werden. Schlussfolgerungen. Trotz quantitativ geringerer Ausprägung in den detektierten Änderungen von Vtot, PaO2 und % Mnon zeigten die Xylazin-induzierten pulmonalen Reaktionen bei der Mehrzahl der Studientiere auch nach intramuskulär erfolgter Applikation des α2-Agonisten erhebliche klinische Relevanz. Ein zeitlich verzögertes Eintreten im Vergleich zur intravenösen Gabe des α2-Agonisten konnte nur für die Formation des Xylazin-induzierten Lungenödems festgestellt werden. Analog zu den Ergebnissen des vorausgegangenen Projektes zur Wirkung von intravenös verabreichtem Xylazin, kann das morphologische Bild der Xylazin-induzierten Lungenveränderungen durch eine Koexistenz von Atelektasen und Lungenödem beschrieben werden. Derzeit konnte noch kein logisches Muster gefunden werden, dass die interindividuelle Variabilität in der Reaktion auf Xylazin beim Schaf aufzuklären vermag. Ebenso ist der Erkenntnisstand bezüglich einer möglicherweise vorhandenen Rasseabhängigkeit bis dato nicht ausreichend, um im Vorfeld die Sensibilität gegenüber Xylazin bei einem Schaf abschätzen zu können. Demzufolge muss beim Schaf auf der Grundlage der vorliegenden Ergebnisse im Einzelfall auch nach einer intramuskulären Xylazin-Gabe mit einer Dosierung von 0,3 mg/kg KM von schwerwiegenden Lungenveränderungen ausgegangen werden. Sofern Schafe als Tier-Modell in der experimentellen Lungenforschung verwendet werden, sollte aufgrund der Gefahr von fehlerhaften Forschungsergebnissen sowohl auf den intramuskulären Einsatz von Xylazin zur Prämedikation verzichtet werden als auch auf die intravenöse Verabreichung des α2-Agonisten als Narkosebestandteil. Um in der Praxis zukünftig unnötiges Leiden oder gar Versterben von Tieren verhindern zu können, muss die Problematik der Xylazin-induzierten Lungenveränderungen beim Schaf weiter verfolgt und näher erforscht werden.

Das Auftreten pulmonaler Belüftungsstörungen nach Injektion von Xylazin beim Schaf ist in der wissenschaftlichen Literatur an Einzeltieren beschrieben. Der dabei noch ausstehende Nachweis eines postulierten Lungenödems anhand objektiver Parameter in statistisch relevanter Anzahl wurde in der hier vorliegenden Arbeit angestrebt. Weiterhin wurden ein Einfluss der wiederholten Exposition und eine Dosisabhängigkeit überprüft. Zur Bearbeitung dieser Fragen wurden 16 weibliche Merinolandschafe dreimalig in einem Abstand von 8 Wochen untersucht. Nach Prämedikation mit Midazolam (0,25 mg/kg) und Sufentanil (0,6 µg/kg) erfolgte die Allgemeinanästhesie mit Propofol (5-10 mg/kg/h). Zu den ersten beiden Versuchsabschnitten wurde Xylazin in einer Dosis von 0,15 mg/kg, im dritten Versuchsdurchgang in Höhe von 0,3 mg/kg intravenös verabreicht. Jeweils 10 Minuten vor und 5, 15, 30 Minuten nach Applikation von Xylazin wurden computertomographische Untersuchungen durchgeführt. Mit Hilfe der quantitativen computertomographischen Analyse konnte das totale Lungengewicht, der Anteil nicht belüftetes Lungengewicht und das totale Lungenvolumen ermittelt werden. Zusätzlich wurden mittels arterieller Blutgasanalysen der arterielle Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidpartialdruck bestimmt. In der dieser Arbeit zu Grunde liegenden Annahme nimmt im Falle eines Lungenödems das totale Lungengewicht bei konstantem Lungenvolumen zu. Eine Zunahme des totalen Lungengewichts war in allen drei Versuchsdurchgängen statitisch signifikant nachweisbar. Im Vergleich zu den Angaben in der Literatur wurden dabei jedoch keine Zunahmen in Höhe eines klinisch relevanten Lungenödems erreicht. Unerwartet konnte zusätzlich ein signifikanter Rückgang des totalen Lungenvolumens detektiert werden. Weiterhin waren bereits 5 Minuten nach Xylazininjektion bis zu einem Drittel des totalen Lungengewichts nicht belüftet. Diese pulmonalen Belüftungsstörungen nach Applikation von Xylazin beim Schaf wurden aufgrund der vorliegenden Ergebnisse nicht ausschließlich der Entstehung eines Lungenödems zugeordnet. Die detektierte Reduktion des totalen Lungenvolumens bei konstanter Beatmung kann nur durch Atelektasen begründet werden. Entsprechend dem Ausmaß der detektierten pulmonalen Reaktionen nach Xylazingabe wurden eine schwere Hypoxämie sowie eine Hyperkapnie festgestellt. Durch die mehrfache Exposition von Xylazin erfolgte der Nachweis der Wiederholbarkeit dieser Ergebnisse. Eine Dosisabhängigkeit des Ausprägungsgrades der pulmonalen Befunde hingegen konnte nicht statistisch signifikant bestätigt werden. Anhand der hier vorliegenden Ergebnisse muss die Ätiologie der pulmonalen Veränderungen nach Injektion von Xylazin beim Schaf neu durchdacht und in weiteren Studien verfolgt werden. Einflussfaktoren wie die Form der Applikation oder eine genetische Prädisposition gilt es in Zukunft zu analysieren. Neben der klinischen Anwendung von Xylazin sind die erarbeiteten Resultate relevant für humanmedizinische Fragestellungen in der Pulmologie. Dort sollte in der häufigen Verwendung des Schafes als Tiermodell in Hinblick auf mögliche Interaktionen mit den experimentellen Ergebnissen auf die Applikation von Xylazin verzichtet werden.

Introduction: Bone loss, fractures, and declining physical performance are associated with muscle atrophy and fat infiltration. Muscle structure and composition differences may be apparent between women with and without osteoporosis (OP). Purpose: To: 1) evaluate the effect of a time period spent in supine on magnetic resonance imaging (MRI) measures of muscle size and diffusion properties in young and older women; 2) assess the feasibility of applying three MRI scanning methods to evaluate macrostructural and microstructural properties of leg muscles in older women; and 3) compare musculoskeletal tissue structure and composition between older women with and without OP, and to determine the relationships between bone, muscle, fat, and physical performance. Methods: Sixteen young and older women had their legs scanned with MRI at baseline and after 30 and 60 minutes of supine resting. Feasibility of recruitment, participant tolerance to scanning, and image acquisition and analysis protocols were assessed. Thirty-five moderately active, older women with and without OP underwent MRI and peripheral quantitative computed tomography scanning of the leg and performed physical performance tests. Results: In young and older women, muscle size did not change with time spent supine, but water diffusivity decreased in some muscle regions. It is feasible to perform a single session of three MRI scanning techniques in older women. Women with and without OP had similar musculoskeletal structure that showed fat infiltration is associated with reduced bone strength and slower gait speed. Conclusions: In young and older women, muscle size is unaffected by a period of supine rest, but time spent in supine may modify water diffusivity measures. It is feasible to use a combination of MRI scanning techniques to evaluate leg muscle structure in older women. MRI improves our understanding of the relationships among muscle, fat, bone, and physical performance. / Dissertation / Doctor of Science (PhD)

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