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Der ischämische Schlaganfall ist global eine der bedeutendsten Volkskrankheiten. Die derzeit verfügbaren kurativen Therapieoptionen werden vorrangig durch ein enges therapeutisches Zeitfenster limitiert. Ziel der aktuellen Schlaganfallforschung ist die Entwicklung von über dieses Zeitfenster hinaus wirksamen Therapien. Ein vielversprechender neuer Ansatz ist die experimentelle Behandlung mit humanen Nabelschnurblutzellen. Diese Arbeit erforscht das therapeutische Zeitfenster für die systemische Therapie des ischämischen Schlaganfalls mittels mononukleärer Nabelschnurblutzellen (hUCB MNC) in spontanhypertensiven Ratten nach permanentem Verschluss der Arteria cerebri media (pMCAO). Hierzu wurden die Therapiezeitpunkte 4, 24, 72, 120 Stunden und 14 Tage nach experimentellem Schlaganfall in einem komplexen Studiendesign inklusive neurofunktioneller Tests, magnetresonanztomographischer und immunhistochemischer Verfahren untersucht. In vitro wurde der Einfluss kokultivierter hUCB MNC auf Nekrose und Apoptose in neuralem Gewebe unter Sauerstoff-Glukose-Deprivation betrachtet. Die Studie ergab eine verbesserte funktionelle Rekonvaleszenz und eine geringere Ausprägung von Atrophie und Astroglianarbe bei Therapie innerhalb eines 72- Stunden-Zeitfensters. In vitro wurde eine signifikante Reduktion von Nekrose und Apoptose durch kokultivierte hUCB MNC beobachtet. Eine histologische Relokalisierung der intravenös applizierten Zellen war in keiner Therapiegruppe möglich. Die Integration der hUCB MNC ins Hirnparenchym stellt somit keine conditio sine qua non für die funktionelle Erholung nach Schlaganfall dar. Trotz des beobachteten erweiterten Zeitfensters ist die Translation dieses Therapieansatzes in die klinische Realität kritisch zu diskutieren, da weiterführende Studien unserer Arbeitsgruppe eine limitierte Wirksamkeit unter sehr praxisnahen Bedingungen (z.B. Einsatz kryokonservierter hUCB MNC) gezeigt haben. / Experimental treatment strategies using human umbilical cord blood mononuclear cells (hUCB MNCs) represent a promising option for alternative stroke therapies. An important point for clinical translation of such treatment approaches is knowledge on the therapeutic time window. Although expected to be wider than for thrombolysis, the exact time window for hUCB MNC therapy is not known. Our study aimed to determine the time window of intravenous hUCB MNC administration after middle cerebral artery occlusion (MCAO). Male spontaneously hypertensive rats underwent MCAO and were randomly assigned to hUCB MNC administration at 4h, 24h, 72h, 120h or 14d. Influence of cell treatment was observed by magnetic resonance imaging on days 1, 8 and 29 following MCAO and by assessment of functional neurological recovery. On day 30, brains were screened for glial scar development and presence of hUCB MNCs. Further, influence of hUCB MNCs on necrosis and apoptosis in post-ischemic neural tissue was investigated in hippocampal slices cultures. Transplantation within a 72h time window resulted in an early improvement of functional recovery, paralleled by a reduction of brain atrophy and diminished glial scarring. Cell transplantation 120h post MCAO only induced minor functional recovery without changes in the brain atrophy rate and glial reactivity. Later transplantation (14d) did not show any benefit. No evidence for intracerebrally localized hUCB MNCs was found in any treatment group. In vitro hUCB MNCs were able to significantly reduce post-ischemic neural necrosis and apoptosis. Our results for the first time indicate a time window of therapeutic hUCB MNC application of at least 72 hours. The time window is limited, but wider than compared to conventional pharmacological approaches. The data furthermore confirms that differentiation and integration of administered cells is not a prerequisite for poststroke functional improvement and lesion size reduction.

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit verschiedenen Verhaltensparametern bei Schweinen, die in unterschiedlichen Produktionsabschnitten erfasst werden, auseinander. Die Ziele der Arbeit bestanden in der Untersuchung von Merkmalen, die zum einen das agonistische Verhalten und zum anderen mütterliches Verhalten von Schweinen charakterisieren. Des Weiteren wurde eine genetische Analyse der untersuchten Verhaltensparameter durchgeführt und damit die Möglichkeit einer züchterischen Bearbeitung dieser Merkmale evaluiert. Verhaltensparameter beim Schwein erlangen aufgrund der zurzeit stattfindenden Entwicklungen in der Schweineproduktion, wie die Gruppenhaltung von tragenden Sauen und Trends in Richtung alternativer Haltungstechniken von laktierenden Sauen, zunehmend an Bedeutung. Eine Reduzierung von Aggressionen bei Schweinen in der Gruppen¬haltung, sowie geringere Saugferkelverluste durch bessere Muttereigenschaften führen nicht nur zu einem gesteigerten Tierwohl und weniger Tierverlusten, sondern auch zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit der Schweine¬produktion. Im dritten Kapitel wird eine Literaturübersicht über bisher beschriebene Verhaltenstests gegeben, die genutzt wurden, um Muttereigenschaften zu erfassen. Verschiedene Testformen wurden entwickelt um das Maß an Ängstlichkeit und Aggressivität der Tiere gegenüber dem Menschen zu beurteilen. Es gibt unter anderen Tests mit denen die Kontaktfreudigkeit gegenüber Menschen gemessen wurde, sowie Tests zum Meidungsverhalten. Während der Laktation wurde die Aufmerksamkeit der Sau gegenüber ihrem Wurf mit Hilfe verschiedener Formen der Trennung von Sau und Ferkeln bonitiert. Die Empfindsamkeit der Sau gegenüber ihren Ferkeln wurde mittels eines akustischen Signals („Ferkel-Schrei-Test“) oder taktilen Stimulus überprüft. Die in der Literatur beschriebenen Verhaltenstests unterscheiden sich deutlich in ihrem Aufbau, Bewertungsschema und eingesetzten Genetiken. Zudem wurden häufig nur geringe Tierzahlen untersucht. Genetische Parameter der Verhaltenstests sind daher rar. Dennoch erscheinen Verhaltenstests dafür geeignet zu sein, um Muttereigenschaften von Sauen charakterisieren und züchterisch verbessern zu können. Über die Beziehung zwischen Mutter¬eigenschaften und anderen Verhaltensmerkmalen, sowie Produktionsparameter ist bisher wenig bekannt. Im ersten Versuch (viertes Kapitel) wurde untersucht in wie weit sich die genetischen Parameter von agonistischen Verhaltensmerkmalen unterscheiden, wenn eng miteinander verwandte Tiere unter zwei verschiedenen Haltungsumwelten untersucht werden. Es wurden Daten von insgesamt 543 Jungsauen der Linie Pietrain analysiert, 302 Tiere standen auf Betrieb A und 241 auf Betrieb B. Die untersuchten Jungsauen stammten von 96 Ebern ab, von denen 64% Nachkommen auf beiden Betrieben besaßen. Es bestanden deutliche Unterschiede in der Haltung der Jungsauen zwischen den beiden Betrieben. Das Verhalten der 214 ± 12,2 Tage alten Jungsauen wurde über eine Dauer von 30 Minuten beobachtet, nachdem Tiere aus verschiedenen Aufzuchtgruppen zusammengestallt wurden. Die Jungsauen von Betrieb A zeigten weniger unilaterale Aggressionen und bilaterale Aggressionen, wie Jungsauen von Betrieb B. Die Heritabilitäten für die Merkmale unilaterale und bilaterale Aggression lagen für Tiere auf Betrieb A auf einem niedrig Niveau (h² = 0,11 ± 0,07 bzw. h² = 0,04 ± 0,07). Auf Betrieb B konnte für das Merkmal unilaterale Aggression eine Erblichkeit von h² = 0,29 ± 0,13 und für bilaterale Aggression von h² = 0,33 ± 0,12 berechnet werden. Die genetische Korrelation zwischen den gleichen Merkmalen getestet auf Betrieb A und Betrieb B liegt auf einem hohen Niveau. Agonistisches Verhalten scheint daher in dieser Untersuchung nicht nennswert von Genotyp-Umwelt-Interaktionen beeinflusst zu werden. Aus den Ergebnissen lässt sich zudem ableiten, dass eine Selektion auf agonistische Verhaltensmerkmale Erfolg versprechend ist. Ziel des zweiten Versuchs (fünftes Kapitel) war die Analyse von Verhaltenstests während der Laktation, die dazu geeignet sind, das mütterliche Verhalten von Sauen zu beschreiben. Außerdem wurde deren Beziehung mit agonistischen Verhaltensparametern beim Zusammenstallen von einander unbekannten Large White Jungsauen (n = 798) berechnet. Insgesamt wurden drei verschiedene Tests hinsichtlich des Verhaltens durchgeführt. Zum einen wurde zu zwei verschiedenen Zeitpunkten in der Laktation, d.h. innerhalb der ersten zwei bis zwölf Stunden nach der Geburt (SEPD1) und um den zehnten Tag nach der Geburt (SEPD10) die Reaktion von 848 Large White Sauen auf die Trennung von ihren Ferkeln (n = 2,022 Würfe) ermittelt. Zusätzlich wurden die Merkmale unilaterale und bilaterale Aggression, beim Zusammenstallen von Jungsauen, die aus verschiedenen Aufzuchtgruppen stammen, erfasst. Weiter wurde das Geburtsverhalten der Sauen, die Aufzuchtleistung der Sauen, die Gebrauchsfähigkeit der Sauen und das Gesäuge der Sauen während der Laktation bonitiert. Für die Verhaltensmerkmale SEPD1 (h² = 0,03 ± 0,03) und SEPD10 (h² = 0,02 ± 0,03) konnten niedrige Erblichkeiten analysiert werden. Für die zusätzlichen Parameter (Geburtsverhalten, Aufzuchtleistung, Gebrauchsfähigkeit und das Gesäuge), die während der Laktation erfasst wurden, konnten niedrige bis mittlere Erblichkeiten (h² = 0,03 ± 0,02 bis h² = 0,19 ± 0,03) berechnet werden. Die Erblichkeiten für uni- und bilaterale Aggression bei Jungsauen lagen auf einem niedrigen (bilaterale Aggression) bis moderaten Niveau (unilaterale Aggression). Aufgrund von hohen Standardfehlern konnte keine Schlussfolgerung bezüglich der genetischen Beziehung zwischen mütterlichen Verhalten und agonistischen Verhaltensparametern gezogen werden. Abschließend ist zu sagen, dass eine züchterische Bearbeitung von Verhaltensmerkmalen beim Schwein machbar und erstrebenswert erscheint. Die Ansätze dieser Arbeit können genutzt werden um Verhaltensmerkmale in Zuchtprogramme beim Schwein weiter zu integrieren bzw. ihnen eine größere Gewichtung im Zuchtziel zukommen zu lassen.

Der ischämische Schlaganfall ist global eine der bedeutendsten Volkskrankheiten. Die derzeit verfügbaren kurativen Therapieoptionen werden vorrangig durch ein enges therapeutisches Zeitfenster limitiert. Ziel der aktuellen Schlaganfallforschung ist die Entwicklung von über dieses Zeitfenster hinaus wirksamen Therapien. Ein vielversprechender neuer Ansatz ist die experimentelle Behandlung mit humanen Nabelschnurblutzellen. Diese Arbeit erforscht das therapeutische Zeitfenster für die systemische Therapie des ischämischen Schlaganfalls mittels mononukleärer Nabelschnurblutzellen (hUCB MNC) in spontanhypertensiven Ratten nach permanentem Verschluss der Arteria cerebri media (pMCAO). Hierzu wurden die Therapiezeitpunkte 4, 24, 72, 120 Stunden und 14 Tage nach experimentellem Schlaganfall in einem komplexen Studiendesign inklusive neurofunktioneller Tests, magnetresonanztomographischer und immunhistochemischer Verfahren untersucht. In vitro wurde der Einfluss kokultivierter hUCB MNC auf Nekrose und Apoptose in neuralem Gewebe unter Sauerstoff-Glukose-Deprivation betrachtet. Die Studie ergab eine verbesserte funktionelle Rekonvaleszenz und eine geringere Ausprägung von Atrophie und Astroglianarbe bei Therapie innerhalb eines 72- Stunden-Zeitfensters. In vitro wurde eine signifikante Reduktion von Nekrose und Apoptose durch kokultivierte hUCB MNC beobachtet. Eine histologische Relokalisierung der intravenös applizierten Zellen war in keiner Therapiegruppe möglich. Die Integration der hUCB MNC ins Hirnparenchym stellt somit keine conditio sine qua non für die funktionelle Erholung nach Schlaganfall dar. Trotz des beobachteten erweiterten Zeitfensters ist die Translation dieses Therapieansatzes in die klinische Realität kritisch zu diskutieren, da weiterführende Studien unserer Arbeitsgruppe eine limitierte Wirksamkeit unter sehr praxisnahen Bedingungen (z.B. Einsatz kryokonservierter hUCB MNC) gezeigt haben. / Experimental treatment strategies using human umbilical cord blood mononuclear cells (hUCB MNCs) represent a promising option for alternative stroke therapies. An important point for clinical translation of such treatment approaches is knowledge on the therapeutic time window. Although expected to be wider than for thrombolysis, the exact time window for hUCB MNC therapy is not known. Our study aimed to determine the time window of intravenous hUCB MNC administration after middle cerebral artery occlusion (MCAO). Male spontaneously hypertensive rats underwent MCAO and were randomly assigned to hUCB MNC administration at 4h, 24h, 72h, 120h or 14d. Influence of cell treatment was observed by magnetic resonance imaging on days 1, 8 and 29 following MCAO and by assessment of functional neurological recovery. On day 30, brains were screened for glial scar development and presence of hUCB MNCs. Further, influence of hUCB MNCs on necrosis and apoptosis in post-ischemic neural tissue was investigated in hippocampal slices cultures. Transplantation within a 72h time window resulted in an early improvement of functional recovery, paralleled by a reduction of brain atrophy and diminished glial scarring. Cell transplantation 120h post MCAO only induced minor functional recovery without changes in the brain atrophy rate and glial reactivity. Later transplantation (14d) did not show any benefit. No evidence for intracerebrally localized hUCB MNCs was found in any treatment group. In vitro hUCB MNCs were able to significantly reduce post-ischemic neural necrosis and apoptosis. Our results for the first time indicate a time window of therapeutic hUCB MNC application of at least 72 hours. The time window is limited, but wider than compared to conventional pharmacological approaches. The data furthermore confirms that differentiation and integration of administered cells is not a prerequisite for poststroke functional improvement and lesion size reduction.